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1、公路 隧道 2 0 1 0年第 1 期 总第 6 9 期 青海省 G 2 2 7线大坂 山隧道病 害整治设计 刘永华 招商局重庆交通科研设计院有限公司 重庆4 0 0 0 6 7 摘 要 大坂山隧道经过8 年多的运营 出现了较严重的病害 如衬砌开裂 严重渗漏水 昆 凝土冻害和劣化等 在对隧道进行检测的基础上 对隧道病害进行了有针对性的整治设计 整治后的隧道套拱段滴水不漏 且隧道结构 得到了有效加固 非套拱段只有 3处渗漏水 同时在隧道整治时增设套拱背后混凝土温度观测系统 对衬砌混凝土 温度进行长期观测 为掌握衬砌混凝土冻害提供基础数据 关 键词大坂山隧道病害整治设计 大坂山隧道位于国道 2 2
2、 7线西 宁 一张 掖 公 路大坂山越岭地段 处于青藏高原东北部 一般海拔 3 6 5 0 3 9 0 0 m 海拔 3 7 8 0 3 8 5 0 m以上分布有多年冻 土 隧道于 1 9 9 5 年 8月开工建设 1 9 9 9 年 8月建成 通车 全长 1 5 3 2 m 南端设计标高 3 7 9 2 7 5 m 其海拔 高度居世界第二 亚洲第一 首次在国内隧道设计中 采用 了无压防寒泄水洞和圆端保温出水 口和复合式 保温层 在隧道进出口设计了自动隔风保温门 1 隧道病害现状 在大坂山恶劣的 自然环境条件下 隧道经过多 年运营 出现了一些病害现象 拆 除隧道二衬表面 保温层后 经检测隧道主
3、要存在以下病害 1 衬砌开裂及掉块 隧道二次衬砌表面裂缝较 多 分布形态主要有纵 向裂缝 环 向裂缝 和斜 向裂 缝 纵向裂缝最宽处约 3 c m 最长纵 向裂缝约 1 5 m 在隧道北端部分段拱顶部位混凝 土起层 剥落 掉 块 掉块段总长约 8 m 从隧道整体看 北端施工缝 裂缝较密集 且多数裂缝已贯通衬砌厚度方向 2 隧道渗漏水 隧道多处施工缝和裂缝存在渗 漏水现象 共发现 4 2 处渗漏水点 其 中 1 2处渗漏较 大 主要发生在距离张掖端洞 口4 0 0 m范围内 渗漏 水现象在雨季和冰雪消融季节尤为突出 3 冻害 隧道处于高原寒冷地区 南端部分段 位于永久冻土线以下 冬令期长达 2
4、2 8 d 极端最低 气温 3 4 隧道由于风筒效应 洞内温度更低 在 隧道北端 5 3 0 m范围内存在多处严重渗漏水 渗漏 水在寒冷季节结冰 在温暖季节融化 反复冻融形成 冻害 图 1 4 衬砌混凝土劣化 受建设时施工工艺限制及 衬砌混凝土反复冻融等 因素影 响 衬砌混凝土强度 较低 共布置强度检测测区 2 1 5 个 其中有 5 1 个测 4 8 区混凝土强度换算值小于设计值 合格率为7 6 3 不合格测 区全部位 于距 离张掖端洞 口 5 3 0 m 范围 内 图 1 衬砌冻窨 5 衬砌厚度不够及背后空洞 经地质雷达对隧 道纵向和环向衬砌检测结果表明 隧道衬砌厚度在 3 8 6 5 c
5、 m之间 主要在 4 0 5 0 c m之间 在检测深 度 4 m范围内 隧道 围岩内发现 7 6处局部不密实或 脱空情况 6 实际衬砌侵人设计 内轮廓 隧道衬砌混凝土 采用小模板施工 变形较大 靠近北端有一处在施工 过程 中发生塌方 冒顶情况 为工程抢险需要 该段衬 砌采用整体式浇筑 衬砌实际内轮廓在左右拱腰部 位侵入建筑限界 2 整治方案 在对隧道病害进行 有针对性的全面 彻底检测 并对隧道病害原因进行详细分析之后 提出隧道整 治方案如下 1 隧道南端 西宁端 9 8 0 m 无较 大结构病 害 主要为隧道渗漏水病害 因此只对隧道渗漏水进行 整治即可 2 隧道北端 张掖端 5 5 2 m
6、隧道除存在渗漏 刘永华 青海省 G2 2 7线大坂山隧道病 害整治设计 水病 害外 还存在结构病 害 因此应在对隧道渗漏水 进行整治的基础上 对隧道结构进行加固整治 3 隧道渗 漏水 整治 隧道冻害严重影响结构的安全性 但其本质为 隧道水害 因此对隧道渗漏水病害的整治尤其重要 大坂 山隧道除设置传统的纵横 向防排水 系统外 还 首次在国内隧道设计 中采用 了无压防寒 泄水洞 在 隧道仰拱下部约 5 m深处沿隧道纵 向设置防寒泄水 洞 并沿隧道纵向按一定间距 5 0 m 布设泄水横洞 隧道经过多年运营 出现了渗漏水病害 渗漏水既影 响隧道外观的美观程 度 在高寒地 区寒冷季节渗漏 水在路面结冰后
7、将直接影 响行车安全 渗漏水 的反 复冻融对 结构安全也 造成 了一 定影 响 本着 防 排 堵 截相结合 因地制宜 的原则对隧道渗漏水进 行整治 通过重新铺设防排水措施 建立起新的防排 水系统 图 2 整治主要采取以下措施 路面中线泄水管I l r 一 广 一 I 泄水横洞 I 5 r 一一 一 一 泄水横洞 I 5 l 图 2隧道原 防排水 系统 1 加密 加长泄水横洞 根据观察 防寒泄水 洞 内地下水一直呈流动状态 防寒泄水洞具有 良好 的防冻保温排水效果 根据竣工资料 北端泄水横 洞的实际间距约为 5 0 m 根据隧道渗漏水具体情况 将泄水横洞 间距加密 到约 2 5 m 并加 长到
8、1 5 m 左 右 在泄水横洞周边 向围岩 内打泄水孔 泄水横洞 两侧掌子面不封闭 以达 到对地下水进行有效疏导 的效果 2 在渗漏水较为集中 严重的地方 如施工缝 处 采取凿环 向槽埋管引排的方法整治 埋管须引至 边墙脚 向防寒泄水洞或泄水横洞内打孔 将渗漏水 引至防寒泄水洞或泄水横洞内 对集 中较大渗漏水 地段 在原二次衬砌表面凿 出宽集水槽 将水引排至 防寒泄水洞或泄水横洞内排出 3 对衬砌表面渗水 面积较大又不易找到集中 渗漏水处的地段 按一定间距设环 向盲沟 将渗水引 至边墙脚进行 引排 对少量渗 漏水地段 采 用凿槽 封堵 的方法进行处治 4 在路面中线按 1 2 5 m 间距打泄
9、水孔至防寒 泄水洞 打通仰拱填充与防寒泄水洞的水力联系 排 除仰拱内的积水 并能排除 由边墙脚部位渗入 中心 排水沟内的积水 在该泄水孔内埋设打孔泄水管对 水进行引排 5 完善洞 口处的排水体系 对洞 口处横 向路面 截水沟与防寒泄水 洞进行疏通 确保路面漫流不进 入隧道洞 内 可采取如下措施 将路面截水沟内的 淤积物清除干净 保证截水沟 边沟及防寒泄水洞的 连接顺 畅 清理截水沟与防寒泄水洞洞 口的连接 口 并将连接 口径适当扩大 降低冬季因结冰而堵塞 洞 口的可能性 彻底清理 防寒泄水洞洞 内和洞 口 的淤积物 恢复泄水 口的原有 口径 路面淤冰的处 理 加强 日常养护工作 对路面淤冰及时
10、清除 进行 撒盐溶冰处理 并采取路面刻槽 等措施提高路面摩 阻力 4 隧道结构整治 经仔细分析隧道结构病害的现状和原因 在对 隧道结构进行加 固整治措施 方面 有两种方案可以 选择 整治方案 比较表 1 所示 隧道在原施工过程中发生过塌方冒顶的情况 基 于隧道早 日通车和施工安全考虑 并综合考虑其它因 素 对结构整治措施最终选定为套拱方案 图 3 对 套拱后侵入隧道建筑限界的部位不进行整治 而是采 取在洞口设置 限高门架和交通警示牌对行车进行引 导的方法 结构加固整治主要采取以下措施 图 3 衬砌套拱设计 图 49 公路隧道 2 0 1 0年第 1 期 总第 6 9 期 表 1 隧道结构整治方
11、案比较表 方案名称 整治措施 优点 缺点 备注 1 施作临时支撑 逐段拆除原二次衬 1 对北段隧道结构 能进行 彻底 整 l 换拱施工安全风险稍 砌 治 高 2 重新铺设隧道防排水系统和温度观 2 对北段渗漏水病害能进行彻底 2 处治施工工期比套拱 换拱方案 测系统 整治 方案稍长 3 重新施作二次衬砌 3 整治后实际内轮廓线不侵犯建 3 处治费用稍高 4 重新施作 隧道机 电 通风 消防 和保 筑限界 温系统 1 对套拱段渗漏水进行整治 2 切除边墙部位原二衬混凝土至设计 1 对北段隧道结构和渗漏水进行 部分段套拱后二次衬砌 位置 重新铺设隧道防排水系统和温 彻底整治 实际内轮廓会侵入建筑
12、选用方案 套拱方案 度观测系统 2 施工 风 险较 小 处 治施 工 工 期 限界 3 架立套拱钢筋 浇筑套拱混凝土 稍短 处 治费用稍低 4 重新施作 隧道机 电 通风 消 防和保 温系统 1 拱背空洞充填 基 于二衬普遍较厚的实际 情况 整治时对隧道拱背空洞进行充填 在充填前 开孔检查 以确定空洞的具体位置和范围 对衬砌 拱背空洞充填水泥砂浆 使拱背受力均匀 增加有利 的围岩弹性抗力 减小拱顶拱腰形成 冲击荷载 的可 能 同时能起到一定程度的堵水作用 2 增设套拱 根据不同隧道病害类 型增设不 同类型套拱 基本整治方式为 在拱脚部位打 p 2 5 砂浆锁脚锚杆 在拱部 向围岩 内打设 R
13、2 5中空注浆 锚杆 在边墙脚部位切除原二衬混凝土至仰拱部位 施作原二衬混凝土与套拱混凝土 间防排水 系统 植 套拱内钢筋至仰拱位置 架立套拱衬砌混凝 土 1 6 主筋 8箍筋 纵向采用 1 2 钢筋连接 使用模板 台 车浇筑 C 3 5套拱混凝土 套拱厚度不得小于 2 5 c m 3 原 塌方段 凿槽嵌 工字钢 北端离 洞 口约 3 5 0 m处 在原施工过程 中发生塌方 冒顶 因工程抢 险需要 该处直接施作模筑混凝土 衬砌混凝土厚度 超过 l m 整治时为保证该段隧道结构 的长期安全 性 先在原衬砌混凝土内按 I m 问距凿槽埋设 l 6号 工字钢 然后再施作套拱 5 0 5 结束语 大坂
14、山隧道已于 2 0 0 8 年 1 1月顺利交工 经过 整治的大坂山隧道 套拱段滴水不漏 结构得到了有 效加 固 非套拱段存在 3个渗漏水点 但这并不违背 整治设计时分类分段分时整治的总体思路 总体来 看 隧道的整治是及时有效的 并能为其他类似隧道 的整治提供宝贵的工程经验 大坂山隧道是我国第一条进行整治的高寒隧 道 此前并无类似工程经验可循 大坂 山隧道 的病 害整治结果表 明 在进行整治时 可通过先对隧道进 行详细的检测 了解隧道病害情况 分析隧道病害产 生的原因 再对隧道进行有针对性 的病害整治设计 和施工 从而达到对隧道有效整治的目的 参考文献 E l i 重庆交通科研设计院 J TG D7 o 一2 0 0 4公路隧道设计 规范E s 北京 人民交通出版社 2 0 0 4 E 2 重庆市交通委员会 J TG H1 2 2 0 0 3 公路隧道养护 技术规范 s 北京 人民交通出版社 2 0 0 3
