陇冬隧道加固改造方案研究

凌富伟

针对部分低等级公路隧道毛洞运营若干年后出现岩体掉块、渗漏水严重、隧道内净空面积不足导致大型车辆刮蹭隧道内壁等病害，文章以S325东兴至那坡公路陇冬隧道为例，提出了提级改造和加固改造两个方案，从隧道施工难度、工期、社会影响、运营安全性等方面进行比较，确定采用提级改造方案进行加固，为同类型的隧道加固提供参考。

隧道工程;毛洞;提级改造;加固改造

0 引言

部分低等级公路隧道在建设时期考虑到地质条件较好、经济投入小、交通量小等情况采用裸洞形式，但随着运营环境的变化和运营时间的增加，由于缺少衬砌支撑围岩和排水系统，该类隧道会存在不同程度的病害，影响隧道通行质量和结构安全耐久性，存在一定的交通安全隐患。同时，随着经济发展，交通量不断增加，也对该类隧道的通行质量提出了更高的要求。

针对毛洞隧道存在的病害，本文结合具体的工程实例，对毛洞隧道的病害成因进行分析，介绍了两种加固方案，并进行了具体的比较，为类似隧道加固提供有益借鉴。

1 工程概况

陇冬隧道位于S325东兴至那坡公路凭祥镇至水口镇段，为沿边公路，有着“中越边境长城”之称，建成于2002年广西壮族自治区交通大会战时期。该隧道位于低山丘陵区，进出口段围岩揭露岩性为灰岩，结晶结构，节理裂隙发育，溶蚀发育较强烈，局部可见蜂窝状小型溶洞发育群，零星可见滴水状渗水。洞身段中厚层状构造，节理裂隙发育，岩质坚硬。

陇冬隧道原设计按照三级公路标准（2002年标准）设计，设计行车速度为30 km/h，全长344 m，为单洞双车道隧道，隧道断面形状为直墙式单心圆拱形，内轮廓高6 m，宽7.0 m，为端墙式洞门。隧道为毛洞，无衬砌，洞内岩体裸露，凹凸不平，形状不规则。路面为水泥混凝土路面。

2015年隧道定期检查报告显示，陇冬隧道土建结构技术状况评分为49，为四类隧道，隧道严重破损，已影响行人、行车安全，应尽快实施结构病害处治措施。

2 主要病害情况及成因分析

2.1 主要病害

根据《2015年度S325公路陇冬隧道定期检查报告》以及现场检测情况可知，陇冬隧道主要病害有：

（1）隧道为毛洞，无衬砌构造物，围岩裸露，岩体裂缝节理发育及局部较为破碎，隧道内滴漏较严重，拱部有喷射水流;

（2）隧道路面为水泥混凝土路面，表面有轻微积水;

（3）隧道交通标志标线存在部分脱落，缺失。

2.2 病害原因分析

根据陇冬隧道检测结果、工程地质、原设计资料，分析隧道病害產生的主要原因为[1]：

（1）本次调查发现，隧道拱部出现刮痕，主要原因是隧道内净空面积不足，大型货车行驶过程中刮擦所致;

（2）隧道内岩体侵占检修道、洞内出现围岩裂隙发育及局部出现崩塌、滴漏现象的主要原因是隧道开挖后，洞内岩体裸露，无衬砌结构，无排水措施，并且裸露岩体进一步风化，加速了原有节理裂隙的发育;

（3）隧道路面板压碎、裂缝开裂、出现坑洞的主要原因是使用年限较长，加上重车较多，导致路面出现较多病害。

3 隧道加固方案介绍及比选

参考《公路隧道养护技术规范》（JTG H12-2015）[2]关于隧道养护、病害整治的方法及要求，同时考虑未来S325东兴至那坡公路整体提级改造的需要，提出了提级改造和加固改造两种加固方案。

3.1 提级改造方案

陇冬隧道所在路段标准较低，且该路段未来有G219国道整体提级改造计划。该方案的主要思路是为以后S325省道公路整体提级改造预留空间，将隧道主体结构设计标准提升至60 km/h，洞口连接线维持原设计30 km/h的标准，对隧道进行改造[3]。采取的主要措施如下：

（1）建筑界限提升至60 km/h二级公路标准。根据围岩稳定情况，适当缩短开挖循环进尺，在保证施工安全的情况下，扩挖至设计轮廓线（见图1）;

（2）按照新奥法原理，重新施工隧道初期支护、二衬和防排水设施;

（3）拆除并新建洞门，为降低落石等造成的隧道运营期的危害及便于洞顶排水设施的布设，在尽量不刷仰坡的情况下，施作5 m长明洞;

（4）重新施工纵向排水沟、路面检修道、路侧水沟;

（5）路面采用26 cm水泥混凝土面层+20 cm素混凝土基层+15 cm素混凝土调平层的结构形式;

（6）对隧道两端洞口连接线进行改造，预留提速线形。

3.2 加固改造方案

据现场调查，原道路除路面有老化现象外，现有旧路标准基本可满足当下交通量需求，因此该方案的思路是维持原有设计标准，利用旧路线形，不进行调整，通过增加衬砌、排水系统恢复隧道的使用功能，如图2所示。主要措施如下：

（1）维持原来的隧道净空断面，对原隧道毛洞段按照原设计标准增加衬砌，对超挖部分采用C15混凝土填充，对欠挖部分开挖至设计轮廓线;

（2）新增衬砌部分重新施作防排水设施;

（3）对隧道拱顶喷射水流，采用注浆等方式进行止水加固;

（4）对交通标志标线进行修复。

3.3 方案比选

对陇冬隧道存在的病害情况、病害原因、处治要求进行分析可知，以上两种加固方案均能满足隧道结构加固的可行性要求，但仍需通过施工难度、施工工期、耐久性、经济性、业主需求、对行车影响等方面进行综合对比，方能较为合理地确定陇冬隧道加固方案。两种加固方案的比选如表1所示。

由表1可知，虽然方案一较方案二的施工工期、工程造价要高，但方案一提高了隧道的通行能力、运营安全性、行车舒适性，综合考虑了未来公路提升需求，其远期效益及社会影响均较好，因此推荐采用提级改造方案对陇冬隧道进行加固。施工期间可通过X563县道进行绕行，减少交通影响（如图3所示）。

4 结语

本文以陇冬隧道为例，对隧道毛洞存在的围岩掉块、渗水、车辆刮蹭等病害成因进行了分析，进而对隧道加固方案进行了比较。由于早期设计标准较低，不利于沿线经济发展，因此选择了远期效应和社会影响更好的提级改造加固方案，可为同类项目提供技术参考。

[1]关宝树. 隧道工程维修管理要点集[M]. 北京：人民交通出版社， 2004.

[2]JTG H12-2015，公路隧道养护技术规范[S].

[3]王重阳. 芜合高速试刀山隧道扩建应急工程探讨[J]. 工程与建设， 2017， 31（1）：58-60.