地质断块区的公路隧道病害防治

2021-04-02刘伟

中国公路 2021年19期

刘伟

（山西道合公路工程监理咨询有限公司，山西太原 030000）

众所周知，山西地形多为山地丘陵，公路隧道建设规模较大，且沿线地质条件及水文条件十分复杂，地质地形异常多变，尤其是处于地质断块区的公路隧道，更需要合理、规范运营管理。因而，深入分析地质断块区公路隧道运营期出现的各类病害及成因，并提出相应的处治办法及防治措施尤为重要。

一、隧道病害种类及成因

地质断块区的公路隧道，在运营期内会出现以下四类常见病害。

（一）隧道内衬砌渗漏水

主要表现为衬砌环向、纵向、斜向裂缝渗水。由于隧道穿越地段围岩裂隙水较多，洞底标高以上赋存较为丰富的地下水；地表排水能力不足，且碎石土层较厚，透水性强；隧道防排水系统随着使用时间的增加逐渐裂化，出现局部破损、堵塞问题，防水能力降低，导致隧道部分段衬砌漏水。

（二）衬砌开裂及崩落

隧道衬砌开裂段大多位于断层破碎带及其影响区范围内，开裂以纵向、横向裂缝为主，并伴有部分斜向裂缝。由于地质断块区基岩裂隙、断层破碎带发育，地质扰动较大，导致地质不均匀沉降，从而引起衬砌开裂。

（三）路面隆起及开裂

路面出现裂缝后会影响车辆的行车舒适度，且部分裂缝容易发展为坑槽。由于病害段围岩破碎、强度低，易形成地下水通道，且围岩以砂、泥岩互层为主，局部段落甚至为饱和状态的碎石土，致使隧底围岩长期被水浸泡，易出现围岩软化、强度降低等问题，导致隧道底板结构逐渐不足以抵抗围岩内向的挤压力，进而引起路面隆起及开裂病害。

（四）电缆槽开裂及倾斜变形

变形特征以电缆沟顶面外倾斜为主。隧道病害段仰拱部分地质条件差，主要为松散体、泥质砂岩等岩体，围岩裂隙水丰富。由于仰拱处的渗水无法及时排出，致使岩质强度进一步降低，最终仰拱部分无法抵抗隧道拱脚两侧内向的压力，导致电缆槽开裂及倾斜变形。

二、有效处治隧道病害的原则

一是根据隧道病害现象，综合隧道工程地质及水文条件、隧道衬砌变形情况、隧道竣工图、历次维修加固资料、连续监测资料等，综合分析论证，为隧道各类型病害有针对性地制定合理、有效的处治方案，达到“一次处理，不留后患”的目的。

二是隧道处治必须在保障安全的前提下进行，确保施工安全、顺利完成。

三是确保施工的材料、工序、工艺等与具体施工要求匹配，施工方案具有很强的操作性，施工时要保护原衬砌结构，不宜过大扰动既有衬砌结构拱顶及边墙。

四是处治过程中要遵循动态设计与信息化施工原则，制定监测方案，通过监测反馈信息，优化及调整方案。

五是渗漏水的处治主要以“排”为主，保证处治后排水畅通，达到最初设计及预期处治效果。

三、有效处治隧道病害的措施

（一）隧道渗漏水

采用“凿槽埋管”的方法处治，首先在主要渗漏水的衬砌位置开凿上环向倒梯形槽，槽中心设置引水孔，保证衬砌背后的渗水能流入引水孔，并在槽中心用铝合金管夹固定聚氯乙烯半圆排水管，半圆管开口扣向衬砌，然后将半圆管与纵向保温排水管联通，保证水通过保温排水管导入中央排水管，直至把水引出隧道；在半圆管与衬砌接触周围，填充高效防水材料或改性环氧树脂防水材料，将表面抹平，并与周边衬砌表面圆顺相接；处治完成后，及时清理埋管两侧的各种水渍、泥渍，原样修复凿槽处的装饰层，确保处治后病害路段的美观度。

（二）衬砌开裂及崩落

采用“少扰动、快加固、勤测量、早封闭”的施工方针置换仰拱。

1.基底地质条件较差，不能作为持力层使用

（1）先在边墙脚部围打双排锁脚锚管，锚管内注入水泥砂浆，当出浆管排出孔内的空气并喷出与注入相同的浆液时方可停止注浆，砂浆需饱满，以增大钢管刚度及支撑力，保证上部结构的稳定性。

（2）在道路中央纵向采用钢管桩穿透软弱层，桩底置于可作为持力层的岩层上，且伸入持力层50cm，钢管桩顶部与拱架及二次衬砌钢筋焊接，长度应根据实际情况调整，然后再进行隧底开挖。

（3）开挖时，采用纵向跳槽方法，每次开挖长度根据现场病害程度及结构稳定性确定，原则上不超过三榀钢拱架，跳槽间隔不得小于20m。开挖时，尽可能采用扰动小的机械拆除，且拆除过程中对隧道围岩和支护结构实行全过程监控量测，加强围岩跟踪地质调查和超前地质预报，随时掌握围岩与支护结构受力状态，用监测数据指导施工和设计调整，切实做到信息化施工。

（4）完成拆除作业后，彻底清理底部虚渣、积水、杂物等，初期支护应随开挖、随作业，及时封闭围岩，并检测基底承载力，若底部为松散体，则需要换填，保证基底承载力符合要求。

（5）仰拱处设置的拱架必须与隧道衬砌的拱架相对应，仰拱钢筋与衬砌钢筋对接，形成闭合受力环。

（6）仰拱初期支护、仰拱混凝土、仰拱填充混凝土应分开施工，除沉降缝位置外，仰拱与填充混凝土环向施工缝应错位50cm以上，仰拱混凝土浇筑时，两隅部位应采用定型钢模，保证混凝土成型规整、密实，并在整个施工过程中注意排水设施等相互之间的穿插施工及预埋。

2.基底地质条件较好，可作为持力层使用

（2）开挖时，采用纵向跳槽方法，每次开挖长度根据现场病害程度及结构稳定性确定，原则上不超过三榀钢拱架，跳槽间隔不得小于20m。开挖时，尽可能采用扰动小的机械拆除，且拆除过程中对隧道围岩和支护结构实行全过程监控量测，加强围岩跟踪地质调查和超前地质预报，随时掌握围岩与支护结构受力状态，用监测数据指导施工和设计调整，切实做到信息化施工。

（3）完成拆除作业后，彻底清理底部虚渣、积水、杂物等，初期支护应随开挖随作业，及时封闭围岩，并检测基底承载力，若底部为松散体，则需要换填，保证基底承载力符合要求。

（4）仰拱处设置的拱架必须与隧道衬砌的拱架相对应，仰拱钢筋与衬砌钢筋对接，形成闭合受力环。

（5）仰拱初期支护、仰拱混凝土、仰拱填充混凝土应分开施工，除沉降缝位置外，仰拱与填充混凝土环向施工缝应错位50cm以上，仰拱混凝土浇筑时，两隅部位应采用定型钢模，保证混凝土成型规整、密实，并在整个施工过程中注意排水设施等相互之间的穿插施工及预埋。