隧道墻式洞門常見病害及處治措施

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，目前已建成運(yùn)營(yíng)的高速公路隧道越來越多。在隧道運(yùn)營(yíng)過程中，已多次出現(xiàn)墻式洞門不同病害，威脅著隧道行車安全。文章結(jié)合本人在轄區(qū)高速養(yǎng)護(hù)過程中墻式隧道洞門墻所見的幾種病害類型、成因及處治措施進(jìn)行了介紹，希望可以為今后高速公路隧道洞門墻同類型病害處治提供參考或借鑒。

關(guān)鍵詞：隧道；墻式洞門；病害；處治文章編號(hào)：2095-4085（2024）08-0058-03

1 隧道洞門簡(jiǎn)介

1.1 洞門作用

隧道洞門是隧道結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一，是用來保護(hù)洞口端山體及邊坡的穩(wěn)定，防止洞口上方的塌方落石以及排出仰坡的水流。

1.2 洞門類型

高速公路隧道洞門主要采用墻式和明洞式，具體包括：洞口環(huán)框式、端墻式、翼墻式、臺(tái)階式、突出式、削竹式、拱形明洞式及其他形式。在日常的隧道運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)期間，常見的洞門形式主要有削竹式和墻式洞門，因墻式洞門病害較為常見，故本文主要探討的對(duì)象是墻式洞門。

1.3 洞門材質(zhì)

墻式洞門主要由環(huán)繞隧道洞口的襯砌砌筑而成。目前，墻式洞門的端墻一般采用漿砌片（塊）石、現(xiàn)澆片石混凝土或混凝土等砌筑而成。

2 病害及成因

墻式洞門墻結(jié)構(gòu)常見的病害包括：開裂、錯(cuò)臺(tái)、變形和坍塌。

病害的主要成因有：

（1）病害段落為部分明洞接長(zhǎng)段落，受連續(xù)強(qiáng)降雨影響，墻背后的地表水、地下水排泄不暢，洞門墻墻后填土或洞渣泡水，土或洞渣的壓力增大。

（2）洞門墻墻體較薄，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，對(duì)變形的適應(yīng)能力較差。

（3）隧道所在山體工程地質(zhì)較差。隧道仰坡坡向與不利結(jié)構(gòu)面傾向呈小角度相交，且傾角較小，降雨反復(fù)作用下易產(chǎn)生蠕動(dòng)變形。

3 病害預(yù)防

隧道洞門病害的預(yù)防，包括了隧道建設(shè)期的施工到位和運(yùn)營(yíng)期的管養(yǎng)到位。就運(yùn)營(yíng)期的日常管養(yǎng)方面而言，需要做好：按隧道養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及頻率做好洞門墻的日常保潔及雜物的清除，及時(shí)疏通洞頂及周邊截水溝、排水溝，對(duì)損壞的排水設(shè)施及時(shí)修復(fù)，加強(qiáng)對(duì)洞門結(jié)構(gòu)物的檢查，一旦發(fā)現(xiàn)初期小病害及時(shí)修復(fù)，避免病害進(jìn)一步發(fā)展。檢查發(fā)現(xiàn)有寬度較為明顯的洞門墻裂縫，需及時(shí)進(jìn)行封閉，在洞門墻設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，定期對(duì)裂縫的發(fā)展進(jìn)行觀測(cè)、分析。

4 病害處治

一旦隧道洞門墻出現(xiàn)了較大的病害，需要在做好隧道的防排水工作（特別是遇上雨季）的基礎(chǔ)上，結(jié)合病害情況，提出處治意見：封閉裂縫，包括洞門墻砌體裂縫、洞頂平臺(tái)、水溝等裂縫；洞門墻墻身采用錨桿或小導(dǎo)管注漿加固；預(yù)應(yīng)力錨索地梁加固；甚至部分損壞或變形嚴(yán)重的洞門墻拆除重新恢復(fù)；墻背邊仰坡坡面掛網(wǎng)噴射砼，或結(jié)合小導(dǎo)管注漿。以上處治方案根據(jù)病害情況可單獨(dú)使用，也可綜合運(yùn)用，以達(dá)到最佳的處治效果。

5 工程案例——以船嶺崠2#隧道洞門病害處治為例

5.1 工程概況

船嶺崠2#隧道于2007年通車運(yùn)營(yíng)，為分離式雙向雙洞四車道隧道，凈寬10.5m，凈高5.0m，行車道寬度2×3.75m。該隧道處于隧道群之間，出口端與路基段連接。此次處治的洞門墻位于出口端。

該隧道所在山體地質(zhì)主體為變質(zhì)砂巖夾千枚巖，遇水易軟化，單管RQD=0%，巖體破碎，易坍塌。洞門所在地層主要為碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化地層，仰坡坡向?yàn)?30°，現(xiàn)場(chǎng)量的不利結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)狀為320°∠15°。

5.2 病害情況

船嶺崠2#隧道出口洞門為端墻式洞門墻，墻體主要為條石漿砌，壁厚約50cm，墻背回填料主要為洞渣。病害產(chǎn)生前洞門墻墻身、側(cè)壁已隱約可見多處橫向及豎向裂縫。洞門墻與二襯拱圈有明顯錯(cuò)開跡象，錯(cuò)開約0.5cm。中央分隔帶對(duì)應(yīng)洞門墻段落墻背坡面為原狀土，坡面破碎，且未采用錨噴封閉。隧道成洞面對(duì)應(yīng)洞門墻段落背部山體采用掛網(wǎng)錨噴封閉，坡面未見明顯變形，此外，坡頂水溝保留較好，未見明顯變形。2020年4月1日，養(yǎng)護(hù)技術(shù)人員對(duì)隧道進(jìn)行例行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)洞門墻中部開始出現(xiàn)溜塌，出現(xiàn)一長(zhǎng)4m、寬4m、深約1m的凹坑，后在持續(xù)降雨作用下，變形快速發(fā)展，4月4日，左洞靠中央分隔帶側(cè)洞門墻基本坍塌，嚴(yán)重威脅道路的運(yùn)營(yíng)安全。

基于以上情況可見，該隧道洞門墻病害主要為洞門墻開裂、錯(cuò)臺(tái)、變形、最后部分坍塌，仰坡未見明顯變形跡象。

5.3 病害處治措施

隧道病害發(fā)生后，業(yè)主、設(shè)計(jì)代表經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘調(diào)查，并經(jīng)綜合考慮后，擬采用小導(dǎo)管注漿結(jié)合洞門墻墻身拉索的綜合處理方案進(jìn)行治理，具體方案如下：

對(duì)洞門墻病害進(jìn)行分區(qū)治理，分為A、B、C、D四個(gè)區(qū)，具體分區(qū)如圖1所示。

（1）A區(qū)

1）墻身采用小導(dǎo)管注漿，鉆孔孔徑90mm，內(nèi)置孔徑50mm、壁厚4mm無縫鋼管，注入C30水泥漿，小導(dǎo)管間距1.5m，梅花型布置，垂直坡面施打，小導(dǎo)管位置根據(jù)地梁放樣位置調(diào)整，應(yīng)避開地梁位置。

2）小導(dǎo)管注漿完畢后，墻身施工10m高預(yù)應(yīng)力錨索地梁，預(yù)應(yīng)力錨索地梁中錨索鉆孔孔徑150mm，6束鋼絞線錨索，設(shè)計(jì)拉力600kN，鎖定拉力400kN，考慮錨索錨固段進(jìn)入弱風(fēng)化變質(zhì)砂巖不小于10m。如圖2所示A區(qū)I-I斷面圖。

（2）B區(qū)

1）中央分隔帶洞門墻拆除段落采用C20素砼重新恢復(fù)，墻厚2.0m，墻背采用洞渣回填，綜合內(nèi)摩擦角不得小于35°。

2）修整墻背邊坡，后施工小導(dǎo)管注漿，坡面掛網(wǎng)噴射10cm厚C20砼，小導(dǎo)管注漿中導(dǎo)管為直徑50mm無縫鋼管，鉆孔孔徑90mm，間距1.5m×1.5m，梅花形布置，L=5m，垂直坡面施打。

3）新洞門墻施工前，于新老洞門墻分界面施工小導(dǎo)管注漿，新老洞門墻分界面小導(dǎo)管注漿中導(dǎo)管為直徑50mm無縫鋼管，鉆孔孔徑90mm，間距1.0m×1.0m，梅花形布置，L=5m，打設(shè)置角度與洞門面平行，注漿完畢后再施工上部新洞門墻，小導(dǎo)管伸入新洞門墻50cm，應(yīng)避開地梁施工位置。

4）小導(dǎo)管注漿完畢后，墻身施工8m高預(yù)應(yīng)力錨索地梁，預(yù)應(yīng)力錨索地梁中錨索鉆孔孔徑150mm，6束鋼絞線錨索，設(shè)計(jì)拉力600kN，鎖定拉力400kN，考慮錨索錨固段進(jìn)入弱風(fēng)化變質(zhì)砂巖不小于10m。

5）既有洞門墻墻頂標(biāo)高3.7m，新建洞門墻墻頂標(biāo)高按洞頂標(biāo)高加2.1m控制。

6）墻背頂部鋪設(shè)EVA防水板+12cm厚C20素砼。如圖3所示B區(qū)Ⅲ-Ⅲ斷面圖。

（3）C區(qū)

1）既有隧道洞門墻加高，采用C20素砼澆筑，厚度為2m，墻背采用洞渣回填，綜合內(nèi)摩擦角不得小于35°。

2）明洞周邊應(yīng)包裹EVA防水板+防滲土工布，墻背頂部鋪設(shè)EVA防水板+12cm厚C20素砼。

（4）D區(qū)

1）洞門墻加高，采用C20素砼澆筑，墻厚2.0m，墻背采用洞渣回填，綜合內(nèi)摩擦角不得小于35°。

2）新洞門墻施工前，于新老洞門墻分界面施工小導(dǎo)管注漿，后于墻面下側(cè)施工兩排小導(dǎo)管注漿，小導(dǎo)管為直徑50mm無縫鋼管，鉆孔孔徑90mm，墻背小導(dǎo)管間距1.0m×1.0m，墻身小導(dǎo)管間距為1.5m×1.5m，梅花形布置，L=5m，注漿完畢后再施工上部新洞門墻，小導(dǎo)管伸入新洞門墻50cm，應(yīng)避開地梁施工位置。

3）小導(dǎo)管注漿完畢后，墻身施工6m高預(yù)應(yīng)力錨索地梁，預(yù)應(yīng)力錨索地梁中錨索鉆孔孔徑150mm，6束鋼絞線錨索，設(shè)計(jì)拉力600kN，鎖定拉力400kN，考慮錨索錨固段進(jìn)入弱風(fēng)化變質(zhì)砂巖不小于10m。

4）墻背頂部鋪設(shè)EVA防水板+12cm厚C20素砼。

5.4 處治過程質(zhì)量控制

5.4.1 洞門墻施工

洞門墻墻身采用C20砼進(jìn)行澆筑，在下部洞渣施工完成后進(jìn)行，且小導(dǎo)管端部需進(jìn)入洞門墻墻身50cm。洞門墻應(yīng)分層澆筑，澆筑一層，振搗一層，并應(yīng)在同個(gè)工作班次內(nèi)完成澆筑，避開下雨天氣施工，若遇降雨天氣應(yīng)注意遮擋已施工部分。分段澆（砌）筑時(shí)，需在混凝土強(qiáng)度達(dá)70%以上時(shí)方可進(jìn)行下一段墻身的澆（砌）筑，澆（砌）筑前需對(duì)交接面進(jìn)行鑿毛、清洗處理。待混凝土強(qiáng)度達(dá)70%以上時(shí)，方可回填墻背填料；在滿足強(qiáng)度的前提下，墻后填料應(yīng)緊隨洞門墻澆（砌）筑過程進(jìn)行，不允許出現(xiàn)洞門墻施工完畢，而墻后尚未回填的情況。

5.4.2 小導(dǎo)管注漿施工

鉆孔過程要控制好孔徑、孔深；鉆孔完成后要清孔，防止卡管；注漿壓力的穩(wěn)定時(shí)間要按照設(shè)計(jì)和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)控制；若遇到串漿、漏漿、吃漿等問題時(shí)，要及時(shí)停止注漿，盡快查找出原因。

5.4.3 錨索工程施工

錨索施工的內(nèi)容包括施工準(zhǔn)備、造孔、錨索制作與安裝、注漿、砼結(jié)構(gòu)鋼筋制安、錨索張拉鎖定、驗(yàn)收、封錨等8個(gè)環(huán)節(jié)。其中有兩個(gè)主要環(huán)節(jié)，一是錨孔成孔，二是錨孔注漿，錨孔成孔的技術(shù)關(guān)鍵是如何防止孔壁坍塌、卡鉆；注漿的技術(shù)關(guān)鍵是如何將孔底的空氣、巖（土）沉渣和地下水體排出孔外，保證注漿飽滿密實(shí)。

5.5 處治效果

在隧道出口左右洞洞頂設(shè)置了DBC-1～DBC-5共5個(gè)地表位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，自工程實(shí)施過程中及工程結(jié)束后，按設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)頻率進(jìn)行了為期2年的連續(xù)地表水平、高程跟蹤監(jiān)測(cè)，并記錄。同時(shí)，在連續(xù)降雨、強(qiáng)降雨或臺(tái)風(fēng)后進(jìn)行了加密監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)分析得出，地表位移在合理范圍，并趨于穩(wěn)定。在監(jiān)測(cè)期間未發(fā)現(xiàn)坡面、坡頂、洞門墻體新裂縫。

通過使用錨索測(cè)力計(jì)對(duì)地梁錨索應(yīng)力的跟蹤測(cè)量，發(fā)現(xiàn)初期應(yīng)力有所損失，大概在2個(gè)月之后不斷趨于穩(wěn)定。錨固力滿足設(shè)計(jì)要求，也無需再進(jìn)行補(bǔ)充張拉。由此可見，針對(duì)該洞門墻的病害所采取的以上處治方案能夠達(dá)到預(yù)期的治理效果。

6 結(jié)語

以上通過對(duì)船嶺崠2#隧道出口洞門墻病害的處治案例分析，并根據(jù)修復(fù)后較長(zhǎng)時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)觀察、監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，結(jié)合病害分區(qū)域綜合運(yùn)用了小導(dǎo)管注漿結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索地梁加固、洞門墻背坡面小導(dǎo)管注漿結(jié)合掛網(wǎng)噴射砼防護(hù)、拆舊建新洞門墻結(jié)合小導(dǎo)管注漿加固等處治措施技術(shù)可行，效果良好。

高速公路隧道進(jìn)入運(yùn)營(yíng)期后，作為管養(yǎng)人員，需要加強(qiáng)對(duì)隧道洞門墻，特別是端墻式洞門墻的日常養(yǎng)護(hù)工作，以延緩或避免病害程度的進(jìn)一步發(fā)展。若出現(xiàn)了較大病害，希望以上綜合處治措施可以為類似隧道洞門墻病害處治提供借鑒。

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