某隧道病害分析及处治建议

韦世贵

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西　南宁　530029)



某隧道病害分析及处治建议

韦世贵

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西南宁530029)

文章结合某隧道工程实例，分析了该隧道存在的病害情况与成因，并提出了相应的病害处治建议，为类似隧道病害的处治提供参考。

隧道；边墙；电榄沟；病害；处治

0　引言

1　隧道病害路段地层岩性

隧道围岩以中风化泥岩、砂岩为主，局部为石英砂岩、砂质灰岩、页岩及含炭质泥岩，多种岩性呈互层状分布，或者在泥岩中穿插条带状其它类型的岩层，岩体总体上较完整，局部节理、褶皱发育，软质岩与硬质岩的物理力学性质差异大，泥岩等软质岩浸水易软化，暴露后易风化。隧道病害路段路面以下地层自上而下有：

(1)路面结构层(Qme)：碎石混凝土，碎石成分为灰岩，各组分胶结良好，厚度为50～65 cm。

(2)超挖回填的素填土(Qme)：碎石，灰黑色，稍密～中密状，成分为中风化泥岩碎石，粒径2～10 cm不等，级配不良，来源于隧道开挖废渣。

(3)稍破碎的中风化泥岩(C1)：灰黑色，含少量炭质，污手，泥质结构，薄～中厚层状构造，岩质较软，受隧道开挖时爆破的影响，岩体较破碎，厚度为0.5～0.9 m。

(4)较完整的中风化泥岩(C1)：灰黑色，含少量炭质，污手，泥质结构，薄～中厚层状构造，岩质较软，敲击声哑，岩体较完整，局部裂隙稍发育，岩石饱和单轴抗压强度Rc=7.9～10.5 MPa，属软岩，遇水易软化。

2　隧道病害路段地质构造

该隧道所在区域褶皱很发育，“M”“V”“U”字形皱曲在人工边坡上到处可见，轴向多为东西向，与隧道洞向(186°)近乎垂直；岩层总体倾向NNE，代表性产状为5°∠30°，走向与洞向也近乎垂直；区内发育两组优势节理，产状分别为160°∠56°和75°∠73°，前者走向与洞向大角度(64°)相交，倾向与岩层相反，易产生倒“V”形楔形体，不利于洞室拱部稳定，后者走向与洞向小角度(21°)相交，倾角大，对洞室侧壁稳定较为不利。隧道右洞在平面上处于隧道所穿越山体的北麓。

3　隧道病害现况

隧道右洞病害的外在表现主要为路面和边墙开裂，部分路面隆起、面板断裂。路面病害相对集中于K1708+100～K1708+160路段，表现为路面开裂、隆起、断板，裂缝多为不规则张性裂缝，纵横方向均有发育，宽度0.5～5 mm不等，K1708+100～K1708+120段路中线附近略显隆起，其中，右行车道K1708+103.6～K1708+107.8段和K1708+112～K1708+118段已采用沥青路面更换原混凝土面板；边墙病害较严重的路段主要有左边墙K1708+068～K1708+174和右边墙K1708+085～K1708+153段，裂缝主要集中在隧道边墙检修道以上0.8～1.8 m高度范围，以水平分布为主，宽度0.1～5 mm不等，瓷砖裂缝背后混凝土墙面多呈碎裂状；另外，电缆沟外墙也出现开裂病害，主要集中于K1708+057～K1708+182路段左侧电缆沟，表现为竖向开裂和上下错位，竖向裂缝间隔几米至几十米，宽度0.1～5 mm不等，K1708+114～K1708+151.5路段左侧电缆沟外墙发育一条水平长裂缝，长度达37.5 m，裂缝上下有错位现象，上方墙面向路中心方向错动，最大位移可达3 cm。

4　隧道病害成因分析

(1)该段隧道穿越地层岩性为中风化泥岩，呈薄～中厚层状构造，岩石饱和单轴抗压强度Rc=7.9～10.5 MPa，属软岩，遇水易软化，且隧道埋深较大(100 m左右)，基底岩层承载力低，隧道衬砌承担的围岩压力较大，从而造成基底沉降不均匀，使混凝土底板内产生过大拉应力而发生开裂。

2) 2.4 m上层平台焊接组件最大Von Mises应力值均位于第一层平台与导轨连接的焊接件与平台组件的焊接位置，但是焊接材料的强度一般比6061-T6的强度高，且仅有此处Von Mises应力值超过240 MPa，其余各处均小于6061-T6的屈服强度，因此可认为各平台焊接组件满足施工设计要求。

(2)该段隧道围岩为泥岩，属软质岩石，具有强度低、遇水易软化的特点，按有关规范的要求，隧道围岩较差地段应设仰拱，该隧道病害路段边墙底以下为软质岩石，而未设仰拱，对软岩地层Ⅳ级偏弱围岩衬砌未设置仰拱，导致隧道结构形式欠妥，由于隧道围岩无法承载其作用于衬砌上的自重压力，从而造成隧道产生纵向或横向裂缝。

(3)隧道基底存在超挖回填，且采用不合格的弃渣回填，没有按有关规范回填或压注浆工作，即回填压实质量欠佳，不密实或存在空洞，使得衬砌拱脚的水平约束达不到原设计水平(原设计路床为以中风化泥岩为主的Ⅳ级围岩)。

(4)隧道边墙基底存在超挖回填或未清理的废渣，在围岩压力或围岩自重压力的作用下，造成隧道边墙承载力不足，导致侧墙衬砌出现不均匀沉降，从而导致边墙开裂。

(5)局部存在排水系统堵塞，围岩裂隙水不能及时排除、积聚，导致隧道基地软化膨胀，承载力不足，引起病害。

(6)局部路面结构层厚度不达标，也会导致路面强度下降，从而加剧路面破坏。

5　病害处治建议

根据病害调查，K1708+068～K1708+160段为病害强发育区，K1707+900～K1708+068段和K1708+160～K1708+280段为病害弱发育区。建议设计根据病害的发育程度，通过结构验算，做出合理的处治设计。根据隧道病害情况及对病害原因进行分析，隧道底部、边墙基础为病害处治的关键，需要对隧道底部基础进行补强、加固，采取有效措施抑制衬砌拱脚继续向洞内位移，并修复已损坏的隧道路面及边墙等。

(1)导管注浆补强路基

在隧道病害治理中，注浆作为加固围岩的一种手段，可提高围岩的承载力及修补衬砌混凝土结构裂缝达到加固和阻水的双重目的，从而阻止衬砌结构继续变形或破坏。导管注浆补强路基的方法是在隧道两侧墙脚向下设置6 m长φ108×6mm注浆锁脚钢管桩，待施工完毕后，对隧道路面板进行破除，然后向下梅花形设置6m长φ89×6mm注浆钢管桩，纵向、横向设置间距1m，地基加固完成后再做检修道、路面，待隧底加固完成后，对隧道侧墙衬砌裂缝用环氧胶液进行灌注，对隧道边墙部位粘贴一定高度钢板进行衬砌加固。

(2)衬砌增加仰拱

衬砌增加仰拱是在隧道两侧墙脚向下设置6m长φ108×6mm注浆锁脚钢管桩，开挖30cm路面后，间隔2m左右开槽用Ⅰ20a工字钢架与隧道边墙和钢管桩连接，防止大面积开挖后可能造成变形破坏的增加，然后开挖隧底至隧道仰拱设计标高，采用Ⅰ20a工字钢架与隧道边墙和钢管桩连接后，及时浇筑仰拱混凝土，仰拱与排水系统施工完成后，施做仰拱回填、检修道、路面，钢拱架和钢管桩纵向设置间距1m，待增设仰拱施工完成后，对隧道侧墙衬砌裂缝用环氧胶液进行灌注，对隧道边墙部位粘贴一定高度钢板进行衬砌加固。

(3)渗漏水处治

隧道基底存在超挖回填或未清理的废渣、受隧道开挖时爆破影响的基岩层及隧道裂缝，是产生渗漏水的根源，由于超挖回填或未清理的废渣，没有按规范认真做好回填或压注浆工作，围岩之间留有较大范围的空隙，形成积水空间，使隧道出现渗漏水。隧道处治已不可能采用内层防水，最切实可行的治理原则是排堵结合，对隧道基底及隧道纵向裂缝渗水、漏水以堵为主，采取注浆封堵；对边墙渗水、排水沟则以排水为主。

(4)面板更换修复

路面开裂、隆起、断板、严重错台的面板，大大降低了行车舒适及行车安全，可以采用面板更换处理，面板修补常用的方法有：压注灌浆法、扩缝灌浆法、直接灌浆法和条带罩面法、全深度补块法等，宜根据面板具体损坏情况择优选用。

6　结语

随着我国经济的不断发展，高速公路也处于高速发展阶段，修建的隧道及地下工程也越来越多，由于隧道工程的特殊性，受自然、工程地质条件、科学技术水平等方面的影响较大，对设计、施工、运营及养护带来了许多难题和挑战，已建及在建隧道的病害也越来越多，有些已影响到车辆的正常行使，甚至危及行车安全，隧道病害整治问题越来越引起人们的重视。本文通过对某隧道病害工程的处治实例，对山岭公路隧道病害整治方法与措施获得了相应的经验，并以此为相似工程提供参考、借鉴。

[1]JTGD70-2004，公路隧道设计规范[S].

[2]JTGD40-2011，公路水泥混凝土路面设计规范[S].

[3]GB50010-2002，混凝土结构设计规范[S].

[4]杨新安，黄宏伟.隧道病害与防治[M].上海：同济大学出版社，2003.

[5]金海.关于隧道衬砌产生裂缝的原因及防治[J].西部探矿工程，2005(10)：104-106.

Disease Analysis and Treatment Recommendations of A Tunnel

WEI Shi-gui

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

In combination with engineering example of a tunnel，this article analyzed the disease situation of this tunnel as well as their causes，and proposed the corresponding disease treatment suggestions，thereby providing the reference for the disease treatment of similar tunnel.

Tunnel；Sidewall；Cable trench；Disease；Treatment

U457+.2

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.05.020

1673-4874(2016)05-0075-03

2016-04-19

韦世贵(1979—)，工程师，研究方向：工程地质勘察。