省道長晉線丹珠嶺隧道加固處治措施

劉 廣

(1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024; 2.山西晉通公路工程監(jiān)理有限公司，山西 晉城 048000)

?

省道長晉線丹珠嶺隧道加固處治措施

劉 廣1,2

(1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024; 2.山西晉通公路工程監(jiān)理有限公司，山西 晉城 048000)

結(jié)合省道長晉線丹珠嶺隧道的工程實(shí)況，分析了該隧道的主要病害類型，并從加固松動巖體、隧道防排水、全斷面環(huán)形初砌拱架加固處治等方面，闡述了隧道病害的治理方案，保證了隧道圍巖體的穩(wěn)定性，達(dá)到了預(yù)期的加固目標(biāo)。

隧道，圍巖，注漿加固，安全管理

1 隧道概況

丹珠嶺隧道位于省道長晉線高平市與長子縣交界處，中心樁號K30+745，隧道全長510 m。由于地質(zhì)原因，于2009年11月底，發(fā)現(xiàn)洞體襯砌混凝土開裂、剝落，局部路面上翹、下沉開裂等病害嚴(yán)重，根據(jù)公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范專項(xiàng)檢查結(jié)果判定分類達(dá)到3A。為保證過往車輛及人員安全，丹珠嶺隧道一度封閉中斷交通。

現(xiàn)狀隧道技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：公路等級：二級公路(單洞雙車道)；設(shè)計速度：80 km/h；隧道建筑限界：寬10.5 m、高5.0 m。

隧道平面設(shè)計線與行車道中線相重合，處于直線段。隧道路線設(shè)計標(biāo)高與行車道中線相重合，縱坡為-2.3%。

2 隧道地理概況

長晉線丹珠嶺隧道在山西省東南部，太行山西南邊緣。中心地理坐標(biāo)位于東經(jīng)112°51′57″，北緯35°38′03″ 附近。地處山西黃土高原的東南部，太行山南端剝蝕、侵蝕中低山丘陵區(qū)，地勢較陡。丹珠嶺隧道附近，地貌屬丹河河谷平原與侵蝕剝蝕起伏相間地貌。因流水切割，地形起伏較大，工作區(qū)內(nèi)最高海拔高程為1 057 m，最低為971 m，最大相對高差約86 m。

項(xiàng)目區(qū)水文地質(zhì)條件也較簡單。地下水以大氣降水的垂直入滲補(bǔ)給為主。根據(jù)含水介質(zhì)與地下水賦存特征，可將地下水含水巖組劃分為兩種基本類型，即：松散巖類孔隙水含水巖組；碎屑巖類裂隙孔隙水含水巖組。在雨季水量較大。

本區(qū)地震動峰值加速度系數(shù)為0.05。

3 隧道病害問題

通過對丹珠嶺隧道病害的詳細(xì)調(diào)查，其原因?yàn)楦浇旱V開采導(dǎo)致隧道周邊圍巖穩(wěn)定性發(fā)生變化，其存在的主要病害有以下幾種。

3.1 隧道襯砌混凝土裂縫、剝落、掉塊

隧道全長范圍內(nèi)均有不同程度的縱橫斜向裂縫，具體如下：1)K30+490～K30+530段，兩側(cè)邊墻上發(fā)展有縱向裂縫，走向近似水平，裂縫長達(dá)10 m～30 m，縫寬達(dá)1 mm；2)K30+530～K30+650段，兩側(cè)邊墻上發(fā)展有縱向裂縫，走向近似水平，縫寬1 mm～20 mm；自邊墻底部至拱頂發(fā)展有橫向及斜向裂縫，斜裂縫走向近似西北—東南，裂縫長9 m～15 m，寬2 mm～20 mm；K30+560，K30+610，K30+640處拱頂混凝土脫落，脫落面積達(dá)5 m2；拱頂混凝土K30+560左側(cè)邊墻襯砌混凝土有掉塊現(xiàn)象發(fā)生；3)K30+650～K30+720段，兩側(cè)邊墻及拱頂上發(fā)展有縱向貫通裂縫，走向近似水平，縫寬1 mm；K30+660,K30+690,K30+720處拱頂混凝土有脫落現(xiàn)象發(fā)生；4)K30+720～K30+770段，右側(cè)邊墻上發(fā)展有縱向裂縫，走向近似水平，縫寬1 mm，自邊墻至拱頂發(fā)展有橫向貫通裂縫，縫寬1 mm～3 mm；5)K30+770～K30+920段及K30+940～K31+000段，兩側(cè)邊墻上發(fā)展有縱向裂縫，縫寬0.5 mm～1 mm；6)K30+920～K30+940段，右側(cè)邊墻上發(fā)展有縱向裂縫，縫寬0.5 mm，走向近似水平，自邊墻至拱頂發(fā)展有橫向貫通裂縫，縫寬2 mm～5 mm。

3.2 隧道斷面收斂情況

隧道內(nèi)K30+590～K30+640，K30+680～K30+750斷面收斂比較嚴(yán)重，收斂值為16 mm～47 mm，其余斷面收斂值為2 mm～17 mm。

3.3 路面開裂、沉降、拱起

總之，中職學(xué)校重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)技能，致力將每位職業(yè)高中生都培養(yǎng)成職業(yè)技術(shù)型人才。但是傳統(tǒng)教學(xué)模式和方法已經(jīng)不能適應(yīng)社會發(fā)展需求。因此，在開展中職學(xué)校教學(xué)時要結(jié)合學(xué)生實(shí)際，打造基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的開放課堂，引入適合學(xué)生的“現(xiàn)代學(xué)徒制”人才培養(yǎng)模式和行動導(dǎo)向教學(xué)方法。此外，為了有效培養(yǎng)學(xué)生計算機(jī)應(yīng)用能力，教師也需要不斷提升自己專業(yè)知識水平和教學(xué)水平，進(jìn)而為學(xué)生提供更優(yōu)質(zhì)教學(xué)資源，以促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升。

隧道路面裂縫主要集中在樁號K30+540～K30+560，K30+744，K30+932處，裂縫寬度10 mm～40 mm；隧道內(nèi)路基整體沉降，且路基兩側(cè)沉降較路中嚴(yán)重。其中樁號K30+590～K30+870處路基整體沉降較大，最大沉降量為140 mm；K30+560處路面拱起，拱起高度達(dá)30 cm。

4 加固處治方案及施工措施

首先注漿加固隧道襯砌后松動圍巖體。然后在現(xiàn)有襯砌混凝土表面施作防排水設(shè)施，以型鋼拱架作為加勁支護(hù)措施，對隧道全長進(jìn)行全斷面套拱加固處理，套拱混凝土厚度為30 cm。丹珠嶺隧道加固支護(hù)參數(shù)見表1。最后恢復(fù)洞內(nèi)外路面、排水及防護(hù)設(shè)施，進(jìn)行內(nèi)裝飾，并完善隧道通風(fēng)及安全設(shè)施。

表1 丹珠嶺隧道加固支護(hù)參數(shù)表

具體方案按施工先后順序分述如下。

4.1 加固松動圍巖體

注漿加固隧道襯砌后松動圍巖體，并采用環(huán)氧樹脂砂漿修補(bǔ)破損洞體，注漿的目的是使隧道襯砌后松動圍巖體穩(wěn)定，同時封堵圍巖裂隙內(nèi)的滲水。

4.2 隧道防排水

1)在現(xiàn)有襯砌與加固襯砌支護(hù)之間鋪設(shè)HDPE防排水板。隧道是否滲水的關(guān)鍵在于防水板的鋪設(shè)。所以，在隧道鋪設(shè)防水板之前，對注漿小導(dǎo)管外漏部分全部進(jìn)行了切除，并用水泥凈漿抹平，防止劃壞防水板；在防水板鋪設(shè)過程中，對焊縫進(jìn)行逐個檢查，防止有漏焊、焊縫不密實(shí)等情況發(fā)生；對鋪好的防水板要加強(qiáng)保護(hù)，本隧道與一般隧道不同，一般隧道的二次襯砌是鋼筋混凝土或素混凝土，對鋪好的防水板損壞的可能性較小，而本隧道襯砌為鋼拱架混凝土，拱架連接為鋼板連接，每一節(jié)鋼拱架重量大、強(qiáng)度高，稍一不注意就可能給防水板造成損壞，在安裝鋼拱架過程中必須對防水板格外小心，一旦發(fā)現(xiàn)損壞及時修補(bǔ)。

2)加固襯砌采用防水混凝土，抗?jié)B標(biāo)號不小于S8，即在襯砌混凝土中摻GNA高效抗裂膨脹防水劑(摻量為水泥用量的8%，與水泥等量置換)，以提高襯砌結(jié)構(gòu)的自防水能力和結(jié)構(gòu)耐久性。

3)隧道加固襯砌施工縫設(shè)背貼式止水帶。

4)在隧道兩側(cè)邊墻底部設(shè)縱向盲管。襯砌背后的地下水滲入縱向盲管，并通過與縱向盲管連通的橫向?qū)?，排入隧道兩?cè)的邊溝。

4.3 全斷面環(huán)形襯砌拱架加固處治

根據(jù)該隧道現(xiàn)狀病害分析，對隧道全長進(jìn)行襯砌加固處理。隧道加固以模筑混凝土為主要支護(hù)手段，并以型鋼拱架作為加勁支護(hù)措施。其基本施工工序?yàn)椋?/p>

在現(xiàn)有襯砌混凝土上鋪設(shè)防水層、全斷面架立環(huán)形工字鋼拱架、澆筑防水模筑混凝土。根據(jù)隧道現(xiàn)狀病害的輕重程度，對鋼拱架間距分段進(jìn)行設(shè)置：

在K30+530～K30+940段，工字鋼拱架的設(shè)置間距為60 cm；在K30+490～K30+530段和K30+940～K31+000段，工字鋼拱架的設(shè)置間距為80 cm。套拱加固完成后，應(yīng)對拱頂部分進(jìn)行注水泥漿，確保拱頂不留空隙。注漿必須連續(xù)進(jìn)行，一次完成。

現(xiàn)狀隧道K30+597～K30+908.2段，原設(shè)計未設(shè)置仰拱，套拱加固之前需要先在原初支部位補(bǔ)充施作仰拱，仰拱采用鋼格柵拱架。在補(bǔ)做仰拱階段，安全至關(guān)重要，由于原隧道襯砌開裂嚴(yán)重，震動過大會對隧道的穩(wěn)定性造成影響，開挖堅決不允許爆破，采用破碎錘逐段逐塊破碎；又由于需將鋼格柵拱架與原拱架連接，出現(xiàn)了原拱架和襯砌混凝土懸空狀態(tài)，也存在很大安全隱患，為保證安全，在施工中對仰拱的開挖段落進(jìn)行了嚴(yán)格控制，每一段落長度不大于5 m，而且是跳開開挖，等前一段仰拱閉合后再施工下一段，同時在懸空的原襯砌混凝土底部進(jìn)行鋼支撐，防止襯砌下滑。

套拱加固完成后，恢復(fù)洞內(nèi)路面、排水溝及電纜槽。

5 安全管理

丹珠嶺隧道襯砌開裂嚴(yán)重，加固過程中由于震動、擾動等原因，存在很大的安全風(fēng)險，在施工過程中應(yīng)該從多方面加強(qiáng)安全控制：

1)安排專人對隧道的拱頂下沉和周邊收斂進(jìn)行檢測，對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，如發(fā)現(xiàn)異常及時采取支護(hù)措施。

2)對開裂的原襯砌裂縫進(jìn)行貼紙帶并專人觀察變化情況，如發(fā)現(xiàn)紙帶有破損現(xiàn)象，說明裂縫有變化，要及時采取防護(hù)措施。其中在K30+605左側(cè)發(fā)現(xiàn)紙帶開裂現(xiàn)象，及時組織人員用鋼拱架在前后5 m范圍做了臨時斜方向支護(hù)，并施作了臨時仰拱，防止襯砌掉落，對此段的鋼架支撐間距也調(diào)整到了50 cm。

6 結(jié)語

通過本次隧道襯砌裂縫、路面破損等的處治，筆者認(rèn)為巖體穩(wěn)定性對隧道運(yùn)營影響很大，一旦巖體發(fā)生變化，隧道的支護(hù)措施很難抵抗得住，這就要求在隧道周圍及地下不要對原有巖體進(jìn)行擾動，保證原有巖體的穩(wěn)定性。對于此次隧道加固治理，工程進(jìn)展比較順利，達(dá)到了預(yù)期目的，效果良好。

Danzhuling tunnel reinforcement processing measures of Chang-Jin line of provincial highway

Liu Guang1,2

(1.TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China; 2.ShanxiJintongHighwayEngineeringSupervisionCo.,Ltd,Jincheng048000,China)

Combining with actual Danzhuling tunnel engineering conditions of Chang-Jin line of provincial highway, the paper analyzes major tunnel disease types, describes tunnel disease processing scheme from aspects of reinforcing loose rock, tunnel drainage, and whole section ring-type lining arch reinforcement, and finally guarantees the tunnel surrounding rock stability and achieves the expected reinforcement target as well.

tunnel, surrounding rock, grouting reinforcement, safety management

1009-6825(2016)26-0162-03

2016-07-09

劉 廣(1977- )，男，在讀工程碩士，工程師

U457.3

A