隴冬隧道加固改造方案研究

摘要：部分低等級(jí)公路隧道毛洞運(yùn)營(yíng)若干年后出現(xiàn)巖體掉塊、滲漏水嚴(yán)重、隧道內(nèi)凈空面積不足導(dǎo)致大型車輛刮蹭隧道內(nèi)壁等病害，需進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)以確保隧道正常運(yùn)行。文章以S325東興至那坡公路隴冬隧道為例，提出了提級(jí)改造和加固改造兩個(gè)方案，從隧道施工難度、工期、社會(huì)影響、運(yùn)營(yíng)安全性等方面進(jìn)行比較，確定采用提級(jí)改造方案進(jìn)行加固，可為同類型的隧道加固提供參考。

關(guān)鍵詞：隧道工程;毛洞;提級(jí)改造;加固改造

中圖分類號(hào)：U457+.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 029

文章編號(hào)：1673 - 4874（2019）12 - 0106 - 03

0引言

部分低等級(jí)公路隧道在建設(shè)時(shí)期考慮到地質(zhì)條件較好、經(jīng)濟(jì)投入小、交通量小等情況采用裸洞形式。但隨著運(yùn)營(yíng)環(huán)境的變化和運(yùn)營(yíng)時(shí)間的增加，由于缺少襯砌支撐圍巖和排水系統(tǒng)，該類隧道會(huì)存在不同程度的病害，影響隧道通行質(zhì)量和結(jié)構(gòu)安全耐久，存在一定的交通安全隱患。同時(shí)隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通量不斷增加，也對(duì)該類隧道的通行質(zhì)量提出了更高的要求。

針對(duì)毛洞隧道存在的病害，本文結(jié)合具體的工程實(shí)例，對(duì)毛洞隧道的病害成因進(jìn)行了分析，介紹了兩種加固方案，并進(jìn)行了具體的比較，為類似隧道加固提供有益借鑒。

1 工程概況

隴冬隧道位于S325東興至那坡公路憑祥鎮(zhèn)至水口鎮(zhèn)段，為沿邊公路，有著“中越邊境長(zhǎng)城”之稱，建成于2002年廣西壯族自治區(qū)交通大會(huì)戰(zhàn)時(shí)期。該隧道位于低山丘陵區(qū)，進(jìn)出口段圍巖揭露巖性為灰?guī)r，結(jié)晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理裂隙發(fā)育，溶蝕發(fā)育較強(qiáng)烈，局部可見蜂窩狀小型溶洞發(fā)育群，零星可見滴水狀滲水。洞身段為中厚層狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖質(zhì)堅(jiān)硬。

隴冬隧道原設(shè)計(jì)按照三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)（2002年標(biāo)準(zhǔn)），設(shè)計(jì)行車速度為30 km/h，全長(zhǎng)344 m，為單洞雙車道隧道，隧道斷面形狀為直墻式單心圓拱形，內(nèi)輪廓高6m，寬7.0m，端墻式洞門。隧道為毛洞，無襯砌，洞內(nèi)巖體裸露，凹凸不平，形狀不規(guī)則。路面為水泥混凝土路面。

2015年隧道定期檢查報(bào)告顯示，隴冬隧道土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)分為49，為4類隧道。隧道嚴(yán)重破損，已影響行人、行車安全，應(yīng)盡快實(shí)施結(jié)構(gòu)病害處治措施。

2 主要病害情況及成因分析

2.1 主要病害

根據(jù)《2015年度S325公路隴冬隧道定期檢查報(bào)告》以及現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)情況，隴冬隧道主要病害如下：

（1）隧道為毛洞，無襯砌構(gòu)造物，圍巖裸露，巖體裂縫節(jié)理發(fā)育，局部較為破碎、出現(xiàn)崩塌，隧道內(nèi)滴漏較嚴(yán)重，拱部有噴射水流。

（2）隧道路面為水泥混凝土路面，隧道路面板壓碎、裂縫開裂、出現(xiàn)坑洞，表面有輕微積水。

（3）隧道巖體侵占檢修道，拱部出現(xiàn)多處刮擦痕跡。

（4）隧道交通標(biāo)志標(biāo)線存在部分脫落及缺失的問題。

2.2 病害原因分析

根據(jù)隴冬隧道檢測(cè)結(jié)果、工程地質(zhì)、原設(shè)計(jì)資料，分析隧道主要病害原因如下[1]：

（1）隧道洞內(nèi)出現(xiàn)圍巖裂隙發(fā)育、局部破碎崩塌、滴漏、噴射水流的主要原因如下：

原隧道未設(shè)襯砌結(jié)構(gòu)，隧道開挖后洞內(nèi)巖體裸露，圍巖完全靠自身結(jié)構(gòu)維持穩(wěn)定。裸露巖體在風(fēng)化作用、地下水滲透侵蝕下，加速了原有節(jié)理裂隙的發(fā)育，造成巖體裂縫節(jié)理發(fā)育，局部較為破碎、出現(xiàn)崩塌。

隧道圍巖為灰?guī)r，部分路段圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育、溶蝕發(fā)育嚴(yán)重，地表水沿灰?guī)r裂縫向下滲流和溶蝕。由于隧道開挖改變了隧道圍巖的水文地質(zhì)情況，在隧道處形成了滲水通道，加之原隧道未設(shè)置排水設(shè)施，隧道無排水能力，因此造成隧道嚴(yán)重滲水。

（2）隧道路面板壓碎、裂縫開裂、出現(xiàn)坑洞的主要原因是：原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，該路段重車較多，且隧道使用年限較長(zhǎng)、路面養(yǎng)護(hù)不到位，導(dǎo)致路面出現(xiàn)較多病害。

（3）隧道巖體侵占檢修道，拱部出現(xiàn)多處刮擦痕跡的主要原因是：施工時(shí)未能按照施工圖控制隧道的開挖斷面;隧道超挖、欠挖較多;部分區(qū)域隧道內(nèi)凈空面積不足;大型貨車行駛過程中刮擦所致。

3 隧道加固方案比選

參考《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JTG H12 -2015）[2]關(guān)于隧道養(yǎng)護(hù)、病害整治的方法及要求，同時(shí)考慮未來S325東興至那坡公路整體提級(jí)改造的需要，提出了提級(jí)改造和加固改造兩種加固方案。

3.1 提級(jí)改造方案

由于隴冬隧道所在路段標(biāo)準(zhǔn)較低，且該路段未來有G219國(guó)道整體提級(jí)改造計(jì)劃，因此該方案的主要思路是為以后S325省道公路整體提級(jí)改造預(yù)留空間，將隧道主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提升至60 km/h，洞口連接線維持原設(shè)計(jì)30 km/h標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)隧道進(jìn)行改造[3]。采用的主要措施如下：

（1）建筑界限提升至60 km/h_級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)圍巖穩(wěn)定情況，適當(dāng)縮短開挖循環(huán)進(jìn)尺，在保證施工安全的情況下，擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)輪廓線（見圖1）。

（2）按照新奧法原理，重新施工隧道初期支護(hù)、二襯和防排水設(shè)施。

（3）拆除并新建洞門，為降低落石等造成的隧道運(yùn)營(yíng)期的危害及便于洞頂排水設(shè)施的布設(shè)，在盡量不刷仰坡的情況下，施作5m長(zhǎng)明洞。

（4）重新施工縱向排水溝、路面檢修道、路側(cè)水溝。

（5）路面采用26 cm水泥混凝土面層+20 cm素混凝土基層+15 cm素混凝土調(diào)平層的結(jié)構(gòu)形式。

（6）對(duì)隧道兩端洞口連接線進(jìn)行改造，預(yù)留提速線形。

3.2 加固改造方案

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，原道路除路面有老化現(xiàn)象外，現(xiàn)有舊路標(biāo)準(zhǔn)基本可滿足當(dāng)下交通量需求，因此該方案的思路是維持原有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，利用舊路線形，不進(jìn)行調(diào)整，通過增加襯砌、排水系統(tǒng)恢復(fù)隧道的使用功能（如下頁圖2所示）。主要措施如下：

（1）維持原來的隧道凈空斷面，對(duì)原隧道毛洞段按照原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)增加襯砌，對(duì)超挖部分采用C15混凝土填充，對(duì)欠挖部分開挖至設(shè)計(jì)輪廓線。

（2）新增襯砌部分重新施作防排水設(shè)施。

（3）對(duì)隧道拱頂噴射水流，采用注漿等方式進(jìn)行止水加固。

（4）對(duì)交通標(biāo)志標(biāo)線進(jìn)行修復(fù)。

3.3 方案比選

從對(duì)隴冬隧道存在的病害情況、病害原因、處治要求的分析可知，以上兩種加固方案均能滿足隧道結(jié)構(gòu)加固的可行性要求，但仍需通過施工難度、施工工期、耐久性、經(jīng)濟(jì)性、業(yè)主需求、行車影響等方面進(jìn)行綜合對(duì)比，方能較為合理地確定隴冬隧道加固方案。兩種加固方案的比選如表1所示。

由表1可知，雖然方案一較方案二的施工工期更長(zhǎng)、工程造價(jià)更高，但方案一提高了隧道的通行能力、運(yùn)營(yíng)安全性和行車舒適性，綜合考慮了未來公路提升需求，其遠(yuǎn)期效益及社會(huì)影響均較好，因此推薦采用提級(jí)改造加固方案對(duì)隴冬隧道進(jìn)行加固。施工期間可通過X563縣道進(jìn)行繞行，減少交通影響，如圖3所示。

4 結(jié)語

本文以隴東隧道為例，對(duì)隧道毛洞存在的圍巖掉塊、滲水、車輛刮蹭等病害成因進(jìn)行了分析，并對(duì)隧道加固方案進(jìn)行了比較，由于早期設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，不利于沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展，因此選擇了遠(yuǎn)期效應(yīng)和社會(huì)影響更好的提級(jí)改造加固方案，為同類項(xiàng)目提供技術(shù)參考。

參考文獻(xiàn)

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[2]JTG H12-2015，公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[3]王重陽.蕪合高速試刀山隧道擴(kuò)建應(yīng)急工程探討[J].工程與建設(shè)，201 7.31（1）：58 - 60.

作者簡(jiǎn)介：凌富偉（1977-），工程師，主要從事公路工程與養(yǎng)護(hù)工作。