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1、公路 隧道 2 0 1 3 年第 3期 总第 8 3期 公 路隧道震后恢复重建技术 王维嘉 王 联 林国进 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院成都6 1 0 0 4 1 摘 要 5 1 2 汶川大地震造成了震区公路隧道不同程度受损 为了保证震后连接灾区公路安全和畅通 使灾区 尽快恢复到正常的生产和生活状态 需要对灾区生命线上存在震害的隧道进行修复甚至重建 汶川地震前 我国 隧道震害研究极少 对震后隧道恢复重建技术没有系统性的研究和总结 本文依据公路工程恢复重建阶段 的目 标 结合震害调查 中公路隧道的破坏形式和破坏程度 提出了较为全面的公路隧道恢复重建技术 为今后汶川 I 震区 和其他高烈
2、度地区隧道震后修复 重建和新建隧道提供参考 关 键词 高速公路隧道震害震害段落划分恢复和重建处治原则 1 引 言 一 般将震后公路工程重建分为 3个阶段 即抢 通 保通和恢 复重建 阶段 1 公路工程 的恢复重建 阶段是紧急救援后灾 区公路工程设 施从临 时过渡 状态转变到长期稳定状态 从无 序状态转变到有序 状态的必经过程 2 最终通过修复和重建实 现 结 构恢复至原设 计标 准 满 足设计规 范 结构恢 复至 其使用寿命 结构长期安全 合理采用抗减震技术 适当提高结构的抗震能力 汶川地震造成了震区隧道工程不 同程度受损 隧道作为高速公路的咽喉工程 关 系着灾 区生命线 的通畅 隧道 的恢
3、复和重建是震后很 长一段 时间 将要面临 的工程 问题 汶川地震 发生后 的短 时间 内 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院即 派 出了工程人员对震 区公路 隧道 震害进行 了详细 调查 获得了丰富的隧道震害资料 l 3 并在之后 的研 究 中对隧道震害进 行了分类和统计 得 出许多有用 的结论 4 本文作者参与的交通部西部交通建设科 技项 目关 于隧道震害机理及抗减震 的课 题研究 也 获得了丰富的研究成果l 5 本文依托 隧道震害调查 和研究成果 针对不 同隧道震 害类 型提 出了相应的 修复加固措施 针对不同隧道段落提出了对应的隧 道抗减震重建技 术 为 隧道震后修 复 隧道震 后重
4、 建和高烈度地区新建隧道提供一定的技术支持 2 隧道震害类型 隧道总体上可分为隧道洞外结构和洞身结构 地震时 隧道洞 口和断层附近隧道洞身结构震害往 往 比隧道其他部位结构震 害严重 根据隧道震 害 特点和损害严重程度对隧道洞身结构进行划分 可 分为普通段隧道结 构 洞 口段隧道结构和断层段隧 道结构 隧道结构划分如 图 1所示 图 1 隧道结构划分 根据对隧道结构的划分 结合震害调查收集 的 震害资料 得到表 1 表 1 隧道震害类型 隧道段落 震害描述 划分 洞门墙 开裂 下沉 倾斜 垮 塌 被落石砸 坏等 洞外结构 明洞开裂 被落石砸坏等 边仰坡地表开裂 失稳 垮塌 防护工程出现裂 缝
5、断缝 倾斜 内鼓 下沉 截 排水沟开裂 断 口 沉陷 边仰坡破坏导致隧道洞口被掩埋等 洞身支护 含初期支护与二次衬砌 开裂 剥落 掉块 侵限 脱空 渗水等 普通段 路面及仰拱 开裂 渗水等 检修道 电缆沟 预埋 沟 槽 管 开裂 错 台 洞 等 供配电设施 照明设施 通风设施 消防 身 及救援等设施 倒塌或脱落 预埋件外露等 结 除拥有普通段震害 还具有以下特点 易发 构 洞口段 生较大面积的衬砌网状开裂 错 台和二次衬 砌垮塌等 路面网状开裂 下沉或隆起 除拥有普通段震害 还具有以下特点 大面 断层破 积 的衬砌 网状开裂 二 次衬砌垮 塌甚至使 围 碎带段 岩垮塌 钢筋扭 曲等 路面下沉或
6、隆起 断 裂 错台等 41 王维嘉等公路隧道震后恢复重建技术 图 5 凿 V形槽修补 3 裂缝表面贴碳纤维布补强 一 般裂缝分布较多 裂缝性质为张性拉裂缝时 可采用外贴碳纤维布法进行加 如图 6 所示 图 6 贴碳纤维布补强处理 a 表面封堵示意图 4 2 2 裂缝渗漏水处理 隧道渗漏水形式主要表现为 3 种 即点的渗漏 缝 的渗漏和面的渗漏 1 点渗漏治理 对点渗漏的处理 有表面封堵 浅孔注浆和埋 管引排 3种方法 表面封堵用于衬砌表面有渗漏痕 迹 范 围小或 当前无渗漏 的部位 见 图 7 a 浅孔 注浆用于表面有湿渍或渗漏轻微流淌的部位 见 图 7 b 埋管引排则用 于当前有明显渗漏 且
7、渗漏量 较大 出水点位于变形缝 施工缝或边墙上 2 缝渗漏治理 渗水裂缝采用凿 U形槽埋管处理 凿槽引排应 引至隧道两侧 电缆 沟 内 见 图 8 处 理施工工艺 为 首先清除裂缝附近 的泥沙 石膏等杂物 露 出 新鲜混凝土面 沿裂纹凿 U形槽 延伸至隧道边 沟 清槽后埋设 5 0半剖聚乙烯软管并固定 用 较稠的堵漏胶浆封闭 然后用微胀早强砂浆嵌补抹 平 在裂纹两边各约 2 5 c m 范围内用水泥基结 晶 渗透型防水涂料 KR YS T OI TI 涂刷 3 面渗漏治理 面渗漏处治方案有两种 即表面涂刷和浅孔注 浆 表面涂刷用于处理拱顶 和墙 面的轻度慢渗或 湿渍 浅孔注浆用于因混凝土内部不
8、够密实而引起 图 7 点渗漏治理示意 图 b 浅空注浆示意图 水泥基结晶渗透型防水涂料 图 8 缝漏治理示 意图 4 3 王维嘉等公路 隧道震后恢复重建技术 图 1 3 汶川震后 注浆处治坍塌实景 4 2 5 仰 拱修 复 根据仰拱 隆起幅度 的大小 采取相应 的加 固技 术措施 见表 2和图 1 4至图 1 6 所示 图 1 4 仰拱填充部分拆除示意图 拆除并恢复C I O 片石混凝土仰拱 网填 表 2 仰拱震害分级及加 固技术措施 震害 震害描述 永久加固技术措施 级别 如路面未施工 不进行震害 Y 1 隆起幅度小于 5 c m 处理 仰拱填充上面 4 0 c m进行 Y 2 隆起幅度 5
9、 1 5 c m 拆除重建 Y3 隆起幅度 1 5 3 0 c m 整个仰拱填充拆除重建 隆起 幅度 大于 整个仰 拱拆 除重建 仰 拱采 Y 4 3 0 c m或断裂错台 用钢筋混凝土 图 1 5 仰拱填充完全拆除示意图 图 1 6 仰拱拆 除重 建示意图 5 隧道重建抗减震技术 5 1 洞外结构抗减震技术 隧道洞外结构抗 震技术就是 通过加 固隧道 洞 外边仰坡 洞门墙 接长隧道 明洞 设置洞外棚洞等 措施 以防止或减小地震时次生地质灾害 崩塌 落 石 对隧道本体的影响 保证隧道的安全畅通 1 洞门墙设计加 固 高烈度地 区 洞 门宜建设在 岩石地基 上 当洞 门设在软弱 围岩上时 应采取
10、换填 扩大基础 基底 注浆等加固措施 在条件允许 的情况下 尽量采用 钢筋混凝土削竹式 明洞 对 于需采用墙式洞门 特 别是高大洞 门的情况 可采用建筑 结构抗震措施 如洞门墙配置钢筋 墙后结构钢筋连接等 2 接长明洞或棚洞 重建阶段 的 明洞和棚洞需 根据隧址 区地震烈 度 地形和地质条件选择适宜的形式和长度 明洞 基础应尽量设置于稳定基础上 当基础可能 出现地 震液化或震陷等不 良地震反应 时 应采取可靠的处 治措施 地震 区明洞拱圈宜采用钢筋混凝土结构 防止落石 边仰坡 崩塌 滑塌造成 的震害 明洞 较 长时应沿纵向设置一定 的抗震缝 3 边仰坡加固 控制边仰坡的开挖高度 在不利条件下可
11、提前 进洞或接长明洞 防治落石 边仰坡崩塌 滑塌堵 塞 洞 口等灾害 控制边仰坡坡度 受拉应力较大的边 仰坡宜设置预应力锚锁进行加固 还 可加 固边仰坡 及挂 网防治次生灾害 4 5 王维嘉等公路 隧道震后恢复重建技术 6 结 语 随着我国公路工程的快速发展 在西部高烈度 地区将有大量的隧道需要修建 如何应对高烈度地 震 区隧道的修建与维护以及存在 的问题 是摆在广 大工程设计人员 面前 的难题 汶川地震 为促进这 方面的研究提供了很好的机会 作者借此收集并尽 力完善了这部分 内容 最终希望 能够抛砖 引玉 为 制订符合我 国国情 的隧道抗震和加 固等相关规范 提供参考 参考文献 1 陈乐生
12、汶川地震公路震害与分类 J 西南公路 2 0 1 0 2 3 8 5 5 2 贾燕 地震灾区恢复重建研究 D 北京 中国地震局地 质研究所 2 0 0 6 3 四川省交通厅公路规划勘察设计研究院 5 1 2 汶川地 震灾区高速公路和国省干线公路恢复重建工程调查 检 测及评估 R 2 0 0 8 4 崔光耀 王明年 林国进 等 汶川地震区典型公路隧道 衬砌震害类型统计分析I J 中国地质灾害与防治学报 2 0 1 1 2 2 1 1 2 2 1 2 7 5 崔光耀 王明年 林国进 等 汶川地震公路隧道洞口段 震害机理及抗震对策研究I j 现代隧道技术 2 0 1 1 4 8 6 6 1 0 6
13、四川省交通厅公路规划勘察设计研究院 汶川地震公路 震害评估 机理分析及设防标准评价 隧道 R 1 2 0 1 1 7 吴梦军 张永兴 刘新荣 公路隧道病害处治技术研究 J 地下空间与工程学报 2 0 0 7 3 5 9 6 7 9 7 1 8 王峥峥 王正松 高波 高烈度地震区连拱隧道洞V 1 段抗 震措施研究 J 中国公路学报 2 0 1 2 2 4 6 8 0 8 9 r 9 R J o h n C a u l f i e l d D S c o t t Ki e ffe r Da v i d F Ts z t o o e t a 1 S e i s mi c d e s i g n me
14、 a s u r e s f o r t h e r e t r o f i t o f t h e Cl a r e mo n t C J 2 0 0 5 RE TC P R O C E E D I NG S C h a p t e r 8 9 E l o A R S h a h i d i a M Va f a e i a n b An a l y s i s o f l o n g i t u d i n a l p r o f i l e o f t h e t u n n e l s i n t h e a c t i v e f a u l t e d z o n e a n d
15、d e s i g n i n g t h e f l e x i b l e l i n i n g f o r Ko o h r a n g I I I t u n n e 1 口 T u n n e l l i n g a n d Un d e r g r o u n d S p a c e T e c h n o l o g y 2 0 2 0 0 5 2 1 3 2 2 1 1 1 王明年 崔光耀 高烈度地震区隧道设置减震层的减震 原理研究L J 土木工程学报 2 0 1 1 4 4 8 2 6 1 3 1 1 2 王明年 崔光耀 高烈度地震区隧道减震模型的建立 及其减震效果模型试验研究 J 岩土力学 2 0 1 0 3 1 6 1 8 8 4 1 8 9 0 47
