关于隧道病害整治施工技术的分析研究
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关于隧道病害整治施工技术的分析研究
作者:卢静
来源:《装饰装修天地》2016年第11期
摘要:公路隧道在经过一定长时间的运营后,由于围岩的风化、洞内设施的老化等,一般经过7-10年需要整修一次。
通过对广州市北二环高速公路天麓圆隧道的不同围岩特征、原始地应力、衬砌情况进行现场勘查、调查、试验,针对隧道不同病害形式将采取符合实际的维修整治方法。
关键词:公路隧道;维修加固;施工技术
一、工程概述
广州市北二环高速天麓园隧道位于广州市白云区境内,隧道入口里程DK28+485,出口里程DK28+755,天麓园隧道全长270m,最大埋深73m。
隧道采用新奥法原理设计和施工,衬砌结构为复合式。
采用锚喷支护为初期支护。
二次衬砌为模筑混凝土或模筑钢筋混凝土。
在衬砌与衬砌中设PVC复合排水板,二次衬砌设计厚度为50cm。
隧道断面采用双跨连拱形式设计,双向六车道,单洞行车道净宽13.5m,元素组合为:左侧宽0.25m+左侧路缘带宽0.50m+行车道宽3×3.75m+右侧路缘带宽0.50m+右侧宽0.25m+检修道宽0.75m,隧道净高5.00m。
二、病害原因分析
1.隧道所在地区降雨量丰富,溪沟发育,多条溪沟横穿隧道顶部,第四系空隙潜水,基岩裂隙水,岩溶裂隙水,构造状裂隙水都比较丰富,围岩裂隙发育,岩体渗透系数大;隧道衬砌背后仍存在部分空洞及脱空现象,地下水补给条件好。
2.隧道衬砌背后排水体系基本堵塞,隧道路面排水体系不完善,行车道右侧边沟未按设计图施工,左侧未施工路面路基边沟,致使检修不便,沟管淤塞严重。
3.连拱隧道Y型中墙墙顶是隧道防排水的最薄弱部位,由于理论上墙顶无法充填密实,易形成空洞从而形成过水通道,两侧二次衬砌拱顶高于中墙顶约3.95m,因此中墙排水通道堵塞时,即使隧道防水体系达到最理想状态,中墙顶也有约4m高的水头压力,致使隧道中墙处施工缝、沉降缝产生渗漏水现象。
4.明洞中墙顶防排水体系及明洞顶地表防排水体系均失去应有作用,表现为地表水沟大雨时未见流水,大部分通过明洞回填土体渗入地下;洞内水沟出天麓园隧道出口外,基本干燥、无水流排出。
5.隧道路面排水体系不完善,且排水边沟堵塞严重,因此没有仰拱的Ⅳ级围岩地段,路面下路基积水严重,长期重车碾压极易形成较大面积空洞。
6.隧道建成运营14年多,部分材料存在老化情况,特别是地下水的影响加速混凝土的老化。
三、病害整治方案及施工措施
1.恢复洞口排水系统
(1)搭设洞口防护棚架,采用人工或小型机械清除明洞中隔墙顶回填土石,设置长5.0m 的注浆小导管封堵仰坡坡面岩层内空隙及地下水通道。
(2)于中隔墙顶部沿隧道轴线设置深15m的泄水孔,泄水孔采用2根φ100的打孔PVC 管,外包裹无纺布,与水平面夹角1~3°,引排暗洞段中隔墙顶部地层积水。
(3)中隔墙顶重新敷设两布一板的防水层(即土工布+EVA防水板+土工布),纵向设2根φ100PVC管与深孔泄水管连接,将地下水通过洞口中墙斜面引至洞外。
(4)重新回填明洞顶土石,按要求夯实,表面设置不小于50cm厚隔水粘土层,并植草绿化。
(5)修复洞口段破损的地表截水天沟,将洞口段地表水引排至洞外排水系统。
2.恢复洞内排水系统
由于行车道右侧(低侧)现有暗埋边沟基本淤塞,不能发挥作用,故需要清理疏通两侧边沟。
对于中隔墙底排水槽,因其完整性较好,清理疏通即可;对于行车道右侧路面下排水暗沟,需拆除现有右侧边沟上方混凝土板,清理疏通该边沟,将原有净宽30cm的矩形边沟加高,设置为路面明沟,引排衬砌后渗水至洞外,为方便后期检修,每40m设置一处长1.0m的沉沙井。
新建水沟时先将原有沟壁顶面进行凿毛处理,再植入钢筋浇筑混凝土,现浇混凝土应优先采用快凝水泥,尽量减少施工对运营的影响。
3.施工缝及裂缝渗漏水的处治
(1)对存在少量渗漏水的施工缝或裂缝,在施工缝或裂缝处凿槽后埋设半剖Φ100聚氯乙烯管形成盲沟,进行引水、排水,将水引排至边沟。
半剖Φ100聚氯乙烯管外分别用聚硫密封胶,防水水泥砂浆进行封堵,再在水泥砂浆表面涂刷水泥基渗透结晶型防水涂料。
(2)对渗漏水较多的施工缝或裂缝,采用凿槽埋Φ50软式透水管方式将水引至边沟。
凿槽需有足够的宽度和深度,采用机械切槽,保证透水管完全嵌入,在透水管外分别用聚硫密封胶,快凝防水水泥砂浆进行封堵。
(3)渗漏水比较严重的中隔墙施工缝,在每条施工缝的墙顶钻Φ90孔作为泄水孔,钻孔内置TSΦ50软式透水管,钻孔深1.5m,在边墙部位采用凿槽的方式将透水管引至电缆沟,然后通过电缆沟和边沟之间透水孔将水排至边沟。
4.结构补强
(1)天麓园隧道内无渗漏水的裂缝,主要为混凝土收缩造成的构造裂缝,且多年均未持续发展,不需补强处理。
(2)隧道左线进口明暗交界处暗洞二次衬砌有一条斜向的剪切裂缝(中墙上部),为中墙部位压力较大,不均匀沉降出现的拉裂缝,采用表面粘贴炭纤维布进行加固补强。
5.路面整治
(1)采用Φ42注浆小导管加固行车道路面基底,每块板设5处钻孔,梅花形布置,对于有仰拱段钻孔钻至仰拱顶面即可,对于无仰拱段钻孔深度为2.5m。
(2)钻孔内注1:1水泥浆,并添加早凝剂。
6.洞内装饰
由于隧道边墙瓷砖外观效果较差,因此需对隧道墙体进行重新装修处理。
拆除现有边墙松动和渗漏水处瓷砖,渗漏水处治完毕后,填充坑洞及砖缝后,于瓷砖表面涂刷一层聚合物水泥砂浆作为界面剂后再喷涂隧道防火面漆,上部设置两道蓝色或其他深色彩色条带,其余采用米黄色或其他浅色,改善景观效果,诱导行车视线。
四、施工前质量保障措施
(1)隧道病害整治是一种高风险的特殊施工,因此必须安排有丰富隧道病害整治施工经验的专业施工队伍,以免造成二次病害带来更大的经济损失,造成不良影响。
(2)整治工程施工前,必须制定周密详细的施工组织计划,并制定专门的安全生产施工方案,报监理批准和其他相关单位审批。
(3)水泥基渗透结晶型防水层施工前,必须严格按有关规模的要求对基面进行严格处理。
(4)注浆压力等注浆参数须通过现场实验确定,并在注浆过程中根据不同地段的实际情况随时调整参数。
(5)水泥注浆压力一定要考虑安全措施,压力要严格控制,发现问题及时停止压浆。
(6)渗漏水整治施工首先必须找准渗漏水点,不得有遗漏,渗漏水整治完成后半个月到一个月,必须对通长隧道的渗漏水情况重新检查,若仍有渗漏水,必须找准原因并进行返工。
(7)建立质量保证体系,每道工序要经过严格检查并做好必要的记录。
五、施工过程质量控制关键点
1.隧道施工缝、裂缝病害整治。
按照设计要求,对施工缝及裂缝进行凿槽,开凿长度、宽度、深度达到设计尺寸,开槽混凝土表面打磨平整,清洗干净后,埋管位置正确、牢固,封边胶、界面胶涂刷均匀,特种砂浆封缝紧密,外观平整。
2.隧道泄水孔钻孔施工。
按照设计位置对隧道边墙、中隔墙及明洞口进行泄水孔施工。
对钻孔位置、钻孔直径及钻孔深度进行检验,严格按设计要求控制钻孔倾角,埋管位置准确、洞口特种砂浆封堵严密牢固。
3.隧道界面剂及饰面漆涂刷外观整治。
隧道界面剂涂刷先开展试验段施工,工程质量外观效果达标后再大面积施工作业;现场严格控制施工时间间隔及外观质量,施工前对施工原材料送检,确保工程质量合格。
六、结语
通过对隧道病害原因的综合分析,采取了隧道明洞口渗漏水处理、洞内泄水孔排水施工及施工缝裂缝漏水处治、洞内外观装饰等施工技术措施,顺利解决了隧道存在病害及外观效果较差的问题。
采用的隧道整治施工技术方案及措施可为类似工程提供参考。
参考文献:
[1]张宇旭. 隧道工程常见病害的危害及成因分析[C]. 武汉理工大学:张宇旭, 2008.。