雙鳳山隧道襯砌病害及加固措施分析

景 鵬

(甘肅省平涼公路局，甘肅 平涼 743900)

1 工程概況

1.1 基本情況

雙鳳山隧道位于華亭縣城東約3 km處，進口樁號K105+392(運營樁號K74+485)，出口樁號K105+804(運營樁號K74+897)，全長412 m。隧道軸線為北偏東27°，直線隧道。隧道段縱坡為-0.88%單向坡。進口標高為1 531.08 m，出口標高為1 526.46 m。原隧道建筑限界寬：0.75+0.75+2×3.75+0.75+0.75=10.5 m，凈高5 m。

1.2 隧道工程地質情況

隧道布置范圍內地層按其成因分為兩層，第四系新、老黃土及第三系泥巖。隧道進出口段溝底部均為泥巖出露，出口段(北洞口段)溝底部黃土與泥巖接觸面有地下水流出，流量隨季節性變化較大。隧址區主要巖性為：第三系紫紅色砂質泥巖，第四系多元黃土。

1.3 水文地質

隧道所處地層的地下水為潛水，分布于泥巖與黃土接觸面，水量受季節影響較大，主要出流點在隧道北端出口段原沖溝底部。

1.4 隧道圍巖級別劃分

K105+392～K105+420(K74+485～K74+513)Ⅴ級(公路工程地質勘察規范JTG C20-2011Ⅱ類)，K105+420～K105+780(K74+513～K74+873)Ⅳ級(公路工程地質勘察規范JTG C20-2011Ⅲ類)，K105+780～K105+804(K74+873～K74+897)Ⅴ級(公路工程地質勘察規范JTG C20-2011Ⅱ類)。

1.5 隧道襯砌及防排水布置

隧道內輪廓采用設仰拱的三心圓斷面，隧道洞身采用25#防水抗滲混凝土單層模筑襯砌結構。襯砌施工縫處均采用橡膠止水帶，拱墻襯砌外圍縱向間隔5 m設環向半徑100 mm波形盲溝管經橫向導水管與洞內左右人行道下排水溝銜接至北洞口外集水井，全隧道未設中心水溝。

1.6 隧道內路面

洞內路面為30#路面混凝土厚20 cm，路面與仰拱間以15#片石混凝土填充。

1.7 2014年維修加固概況

2014年雙鳳山隧道針對襯砌裂損、滲漏水進行了加固維修，主要包括35 cm厚模筑鋼筋混凝土套襯100 m，拱腳兩側新建小邊墻、縱向排水(預留后期套襯搭接鋼筋)412 m，25 cm厚隧道路面1 020 m2、隧道內裝飾8 591 m2、隧道電纜溝槽842 m以及全隧道的照明系統、供配電系統升級改造。

1.8 雙鳳山隧道交通量統計

依據從養護單位在S304線各觀測站收集到的近年來的交通量等相關資料與數據，對公路進行交通量分析。交通量統計如表1所示。

表1 交通類統計情況

2 雙鳳山隧道襯砌病害

根據檢測報告及現場調查，目前隧道主要病害表現為：襯砌裂損、滲漏水；路面開裂、破損；進出口排水設施局部存在破損、堵塞；進出口邊仰坡防護局部存在破損；洞內照明；老化，部分照明設施故障；亟待整治。

2.1 襯砌病害情況

隧道襯砌病害匯總信息如下：(1)襯砌環向裂縫26處，縫寬在0.28～0.7 mm之間，縫長在0.31～2.97 m之間；(2)襯砌縱向裂縫5處，縫寬在0.49～0.58 mm之間，縫長在0.56～3.44 m之間。(3)襯砌剝落共計7處，面積總計11.70 m2；(4)襯砌滲水(干)共計3處，面積總計2 915.43 m2；(5)K74+785～K74+831右拱腳線～左拱腳線處存在1處滲水(濕)，面積為724.16 m2。

2.2 襯砌裂損

隧道穿越地層巖性主要為第三系系泥巖，紅色，成巖作用差、巖性較軟弱、強度較低，具有遇水膨脹及軟化，自穩能力差，承受圍巖荷載強度不足時，易在圍巖薄弱處產生裂縫；襯砌邊墻處未能有效承擔壓力，導致邊墻墻腳位置發生沉降、收斂變形，導致邊墻部位發生縱向開裂；基底圍巖劣化，隧道結構產生橫向或縱向的不均勻沉降，造成為襯砌結構環向開裂、縱向開裂、斜向開裂；隧道圍巖地質條件較差，襯砌背后圍巖松弛范圍擴大，造成松動荷載增大，易在二襯結構薄弱處尤其在拱部位置發生縱向開裂；隧道施工混凝土澆筑產生水化熱，產生溫度裂縫。

2.3 襯砌滲漏水

隧道排水系統或存在堵塞現象，地下水不能及時排出，最終襯砌背后水經由襯砌裂縫或施工縫等薄弱部位滲出；施工縫處防水板發生破損導致地下水經由施工縫裂隙等薄弱部位滲出。

3 加固原則

本次加固處治主要以檢測結果及顯現出來的病害為處治依據。本次僅處治對隧道結構、行車安全已構成較為嚴重隱患和影響的病害，主要為襯砌裂損、滲漏水、路面破損、路面抗滑不足等其他附屬設施。對于輕微病害和未明顯顯現的病害暫不作處治，建議加強檢查及監測，并根據病害發展情況，有針對性的采取養護措施。

(1)維修處治應遵循“安全、科學、謹慎、施工便捷”的原則，充分考慮到隧道維修處治工程對社會的影響，在保障隧道結構安全穩定的前提下，采取快捷的處治方案，減小對交通的干擾與社會影響；

(2)在掌握隧道建設期、運營期的技術資料的基礎上，針對襯砌的病害與缺陷情況、產生機理，有針對性的采取處治措施；

(3)隧道應在有安全保障的前提下進行結構加固，保證施工的安全性；

(4)盡量采用成熟工藝與材料，選擇可操作性強的方案；

(5)施工單位應結合病害與缺陷程度、地質條件、加固方案等，考慮施工風險，制定應急預案，并配備滿足規范和設計要求的安全、救援等設施；

(6)隧道維修遵循動態設計與信息化施工的原則，制訂監測方案，通過監測反饋信息，優化設計或調整施工方案；

應采取有效措施減小處治施工對既有結構、排水設施、機電設施和附屬設施的不良影響。

4 加固措施

對該隧道K74+545～857襯砌裂損、滲漏水段進行30 cm厚C30鋼筋混凝土模筑套襯。

4.1 處治設計

施工前必須對套襯施做段落的斷面進行復測，以保證滿足設計標準的凈空內輪廓要求與套襯厚度，對于環向長5 m以上侵入套拱施工空間超過15 cm，導致套拱厚度不足20 cm的情況，應進行斷面鑿除修整，但是一次鑿除長度不得大于2 m，且厚度不得大于原厚度的1/3，保證鑿除后襯砌厚度大于設計厚度2/3，對于多鑿除的部分，在套襯完成后應進行背后注漿回填密實。對原二襯裂縫、滲漏水進行修補、堵塞、引排處治，對襯砌背后脫空回填處治，遵循“先治理后加固”的原則。在襯砌裂縫、滲漏水處治完畢的基礎上，全斷面敷設350 g/m2土工布+1.2 mmEVA防水板。模筑30 cm厚C30防水混凝土套襯，要求抗滲等級不低于p8，根據原襯砌位置設置施工縫、沉降縫，確保隧道協調變形。對新舊套襯錯臺采用掛鉛絲網聚合物砂漿整平處理。內緣設20×20防裂鋼筋網，環向采用φ22鋼筋，縱距25 cm，縱向設φ14鋼筋，環距25 cm，鋼筋保護層不小于5 cm，拱腳鋼筋與原預留鋼筋可靠焊接，確保隧道呈環受力。施工中注意預留消防槽空間。恢復隧道涂裝。

4.2 施工要點及注意事項

(1)隧道內套襯施工時應盡可能封閉該洞交通，若不允許時應兼顧通行及施工安全。

(2)套襯臺車鋼板厚度不小于10 mm，對已使用過的臺車必須經過專業模板廠家修整合格后方可進場。為減少套襯模板之間的痕跡，每塊鋼板寬度應不小于2 m，板間接縫按齒口搭接或焊接打磨；概述臺車的支撐體系，避免由于模板局部受力過大造成變形，影響外觀。

臺車模板支撐桁架門下凈空應滿足隧道施工所需大型設備通行要求，桁架各層平臺的高度要滿足混凝土施工要求，利于人工進行安管、混凝土搗固等施工作業，且須要有上下行的爬梯。襯砌臺車現場拼裝時，襯砌前對模板表面徹底打磨，清楚銹斑，涂刷油防銹，對模板板塊拼縫進行焊連打磨平整。

(3)所有排水管接頭應采用無紡布包裹并做好防護，防止套襯澆筑混凝土時，水泥漿液堵塞排水管。

(4)澆筑襯砌時，輸送泵應連續運轉，泵送連續灌注，應避免停歇造成冷縫，間歇時間超過規范要求時，應按施工縫處理。拆模后，若發現缺陷，不得擅自修補，經監理工程師批準后方可處理。襯砌拆模時間由最后一盤封頂混凝土試件達到強度來控制，不得過早拆模。

(5)項目業主應委托有資質的檢測單位對仰拱與襯砌鋼筋、保護層厚度、空洞情況進行檢測，對檢查不合格的項目，必須整改處理。

(6)澆筑襯砌前，土建應與機電專業充分接洽，將機電工程需要預留、預埋的部分做好。考慮機電工程安裝施工的方便性，襯砌澆筑施工完畢后，應在預留硐室及預埋管處標注樁號與用途，以方便機電施工時查找。拆除隧道原有機電設施時，應注意機電設施的完整性，保證機電設備完好無損。如有預留管，管內應穿1根3號鍍鋅鐵絲，以方便機電安裝纜線敷設。