陇冬隧道加固改造方案研究

摘要：部分低等级公路隧道毛洞运营若干年后出现岩体掉块、渗漏水严重、隧道内净空面积不足导致大型车辆刮蹭隧道内壁等病害，需进行结构加强以确保隧道正常运行。文章以S325东兴至那坡公路陇冬隧道为例，提出了提级改造和加固改造两个方案，从隧道施工难度、工期、社会影响、运营安全性等方面进行比较，确定采用提级改造方案进行加固，可为同类型的隧道加固提供参考。

关键词：隧道工程;毛洞;提级改造;加固改造

中图分类号：U457+.3文献标识码：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 029

文章编号：1673 - 4874（2019）12 - 0106 - 03

0引言

部分低等级公路隧道在建设时期考虑到地质条件较好、经济投入小、交通量小等情况采用裸洞形式。但随着运营环境的变化和运营时间的增加，由于缺少衬砌支撑围岩和排水系统，该类隧道会存在不同程度的病害，影响隧道通行质量和结构安全耐久，存在一定的交通安全隐患。同时随着经济发展，交通量不断增加，也对该类隧道的通行质量提出了更高的要求。

针对毛洞隧道存在的病害，本文结合具体的工程实例，对毛洞隧道的病害成因进行了分析，介绍了两种加固方案，并进行了具体的比较，为类似隧道加固提供有益借鉴。

1 工程概况

陇冬隧道位于S325东兴至那坡公路凭祥镇至水口镇段，为沿边公路，有着“中越边境长城”之称，建成于2002年广西壮族自治区交通大会战时期。该隧道位于低山丘陵区，进出口段围岩揭露岩性为灰岩，结晶结构，节理裂隙发育，溶蚀发育较强烈，局部可见蜂窝状小型溶洞发育群，零星可见滴水状渗水。洞身段为中厚层状构造，节理裂隙发育，岩质坚硬。

陇冬隧道原设计按照三级公路标准（2002年标准），设计行车速度为30 km/h，全长344 m，为单洞双车道隧道，隧道断面形状为直墙式单心圆拱形，内轮廓高6m，宽7.0m，端墙式洞门。隧道为毛洞，无衬砌，洞内岩体裸露，凹凸不平，形状不规则。路面为水泥混凝土路面。

2015年隧道定期检查报告显示，陇冬隧道土建结构技术状况评分为49，为4类隧道。隧道严重破损，已影响行人、行车安全，应尽快实施结构病害处治措施。

2 主要病害情况及成因分析

2.1 主要病害

根据《2015年度S325公路陇冬隧道定期检查报告》以及现场检测情况，陇冬隧道主要病害如下：

（1）隧道为毛洞，无衬砌构造物，围岩裸露，岩体裂缝节理发育，局部较为破碎、出现崩塌，隧道内滴漏较严重，拱部有喷射水流。

（2）隧道路面为水泥混凝土路面，隧道路面板压碎、裂缝开裂、出现坑洞，表面有轻微积水。

（3）隧道岩体侵占检修道，拱部出现多处刮擦痕迹。

（4）隧道交通标志标线存在部分脱落及缺失的问题。

2.2 病害原因分析

根据陇冬隧道检测结果、工程地质、原设计资料，分析隧道主要病害原因如下[1]：

（1）隧道洞内出现围岩裂隙发育、局部破碎崩塌、滴漏、喷射水流的主要原因如下：

原隧道未设衬砌结构，隧道开挖后洞内岩体裸露，围岩完全靠自身结构维持稳定。裸露岩体在风化作用、地下水渗透侵蚀下，加速了原有节理裂隙的发育，造成岩体裂缝节理发育，局部较为破碎、出现崩塌。

隧道围岩为灰岩，部分路段围岩节理裂隙发育、溶蚀发育严重，地表水沿灰岩裂缝向下渗流和溶蚀。由于隧道开挖改变了隧道围岩的水文地质情况，在隧道处形成了渗水通道，加之原隧道未设置排水设施，隧道无排水能力，因此造成隧道严重渗水。

（2）隧道路面板压碎、裂缝开裂、出现坑洞的主要原因是：原设计标准较低，随着经济发展，该路段重车较多，且隧道使用年限较长、路面养护不到位，导致路面出现较多病害。

（3）隧道岩体侵占检修道，拱部出现多处刮擦痕迹的主要原因是：施工时未能按照施工图控制隧道的开挖断面;隧道超挖、欠挖较多;部分区域隧道内净空面积不足;大型货车行驶过程中刮擦所致。

3 隧道加固方案比选

参考《公路隧道养护技术规范》（JTG H12 -2015）[2]关于隧道养护、病害整治的方法及要求，同时考虑未来S325东兴至那坡公路整体提级改造的需要，提出了提级改造和加固改造两种加固方案。

3.1 提级改造方案

由于陇冬隧道所在路段标准较低，且该路段未来有G219国道整体提级改造计划，因此该方案的主要思路是为以后S325省道公路整体提级改造预留空间，将隧道主体结构设计标准提升至60 km/h，洞口连接线维持原设计30 km/h标准，对隧道进行改造[3]。采用的主要措施如下：

（1）建筑界限提升至60 km/h_级公路标准。根据围岩稳定情况，适当缩短开挖循环进尺，在保证施工安全的情况下，扩挖至设计轮廓线（见图1）。

（2）按照新奥法原理，重新施工隧道初期支护、二衬和防排水设施。

（3）拆除并新建洞门，为降低落石等造成的隧道运营期的危害及便于洞顶排水设施的布设，在尽量不刷仰坡的情况下，施作5m长明洞。

（4）重新施工纵向排水沟、路面检修道、路侧水沟。

（5）路面采用26 cm水泥混凝土面层+20 cm素混凝土基层+15 cm素混凝土调平层的结构形式。

（6）对隧道两端洞口连接线进行改造，预留提速线形。

3.2 加固改造方案

据现场调查，原道路除路面有老化现象外，现有旧路标准基本可满足当下交通量需求，因此该方案的思路是维持原有设计标准，利用旧路线形，不进行调整，通过增加衬砌、排水系统恢复隧道的使用功能（如下页图2所示）。主要措施如下：

（1）维持原来的隧道净空断面，对原隧道毛洞段按照原设计标准增加衬砌，对超挖部分采用C15混凝土填充，对欠挖部分开挖至设计轮廓线。

（2）新增衬砌部分重新施作防排水设施。

（3）对隧道拱顶喷射水流，采用注浆等方式进行止水加固。

（4）对交通标志标线进行修复。

3.3 方案比选

从对陇冬隧道存在的病害情况、病害原因、处治要求的分析可知，以上两种加固方案均能满足隧道结构加固的可行性要求，但仍需通过施工难度、施工工期、耐久性、经济性、业主需求、行车影响等方面进行综合对比，方能较为合理地确定陇冬隧道加固方案。两种加固方案的比选如表1所示。

由表1可知，虽然方案一较方案二的施工工期更长、工程造价更高，但方案一提高了隧道的通行能力、运营安全性和行车舒适性，综合考虑了未来公路提升需求，其远期效益及社会影响均较好，因此推荐采用提级改造加固方案对陇冬隧道进行加固。施工期间可通过X563县道进行绕行，减少交通影响，如图3所示。

4 结语

本文以陇东隧道为例，对隧道毛洞存在的围岩掉块、渗水、车辆刮蹭等病害成因进行了分析，并对隧道加固方案进行了比较，由于早期设计标准较低，不利于沿线经济发展，因此选择了远期效应和社会影响更好的提级改造加固方案，为同类项目提供技术参考。

参考文献

[1]关宝树.隧道工程维修管理要点集[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]JTG H12-2015，公路隧道養护技术规范[S].

[3]王重阳.芜合高速试刀山隧道扩建应急工程探讨[J].工程与建设，201 7.31（1）：58 - 60.

作者简介：凌富伟（1977-），工程师，主要从事公路工程与养护工作。