六甲洞隧道的改扩建设计

二、六甲洞隧道的病害检测及结果评定 六甲洞隧道隧址区地下水丰富，隧道电缆
槽中有常年流水，隧道围岩由泥盆系中统桂头 组地层中的泥质页岩和砂质页岩互层组成，节
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以在这次改造施作套拱的过程中，全隧道从新 施作仰拱，隧道进出口100米范围仰拱采用 45cm钢筋混凝土，其余段落采用40cm钢筋混 凝土。在开挖浇注仰拱时，原衬砌拱脚下为虚 方时，应分段清除虚方后注浆加固或用混凝土 浇实，确保整个隧道衬砌和路面基础的稳定 7、隧道断面错位部分的处理措施
层等，导致隧道衬砌的变形、开裂和渗漏水。 四、六甲洞隧道改建方案的确定
③、隧道运营期间的维护：由于我国的隧
六甲洞隧道地质条件差，地下水丰富，
道建设是近些年发展起来的，因此只重视隧道 隧道围岩主要由泥盆系中统桂头组地层中的
的建设，而忽视了隧道的养护，这就造成了隧 泥质页岩和砂质页岩互层组成，节理、裂隙发
既有的塌方松散体，应采用隧道衬砌后围岩注 6、隧道增加仰拱
浆，达到固结围岩，堵水的目的。注浆材料因
根据隧道钻孔取芯检测结果显示，既有隧
纯水泥浆、超细水泥浆耐久性好，对环境无污 道内并未按原设计图纸标准要求施作仰拱，所
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1、隧道内轮廓
水选用高分子堵水注浆材料。注浆采用注浆锚
根据路线设计标准，六甲洞隧道内轮廓应 杆或小导管，注浆压力0.6~1.0 MPa。
按《公路隧道设计规范》（JTJ 026-90）中行
注浆时纯水泥浆水灰比：W/C≯1.0（普通
车速度 100km/h 设计，但隧道加固方案推荐采 水泥），≯0.45（超细水泥）； 水泥砂浆配合
可按外荷载作用、材料劣化和渗漏水三种主要 道衬砌上承受的围岩压力增大。
情况分别考虑，进行判定分类。通过对六甲洞
②、隧道施工原因：
隧道的检测，结合隧道病害统计结果，六甲洞
根据新奥法原理，隧道开挖以后，允许围
隧道的评价结果为 2A。
岩有一定的变形，待围岩压力部分释放后，应
三、六甲洞隧道病害原因分析
及时施作初期支护，以维护围岩的受力平衡。
砌渗漏水进行处理。
确保隧道路面不再出现翻水，隧道拱脚排水通
3、隧道衬砌后空洞及围岩注浆加固
畅。
对于根据检测结果中衬砌背后存在的空 5、隧道既有衬砌拱脚凿除后的处理
洞、脱空和离析现象，仅对衬砌背后的空洞进
隧道套拱加固为了满足套拱最小 25cm 的
行注浆加固，注浆加固在空洞部位钻两排注浆 厚度，既有衬砌部分位置需要凿除，为了减少
优点：明挖施工风险小，可彻底解决隧道渗漏水 问题，工程投资较小，洞内行车环境舒适。 缺点：开挖土石方太大，边坡高度达 70 多米， 边坡开挖截断了山顶省道。
比选结果 较优 优 差 较差
在六甲洞隧道四个改造方案综合比选的
对侵限的既有衬砌进行人工凿除，对套拱和既
基础上，通过多次专家会议的论证，大家一致 有衬砌之间较大的空洞，应采用砂浆或混凝土
六甲洞布设 5 条，分别布置在拱顶、 两侧拱腰及边墙上
回 弹 - 超 声 ” 综 合 法 / 回 弹 仪 、 回弹-超声”综合法每 40 米一个断
RS-UC01T 超声波探伤仪
面；回弹法检测每 20 米 1 个断面
观察、测量、摄像/数显刻度仪、 超声波仪、数码相机、钢尺
全隧道
走访、测量和摄像/数码相机、照 度仪
王万平 1,胡锦荣 2 ,杨彦民 1
(1.中交第一公路勘察设计研究院有限公司 西安市 710075；2. 广州国际生物岛筹建办公室广州市 510300) 摘 要：根据对广东省清远～连州一级公路六甲洞隧道详细的调查和全面检测，剖析了隧道病害产生的主要
原因，并针对隧道病因，通过多方案比选，提出了采用套拱加固的方案，并对套拱加固中的一些具体施工措施进 行了说明，以期对以后的公路隧道病害治理提供一定的借鉴。
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六甲洞隧道的改扩建设计
Change an extension design of The Liujiadong Tunnel
远市境内的浸潭镇六甲洞村。隧道于 1997 年 水平？如何确保隧道的安全运营？如何合理
建成通车，经过 10 年的使用，隧道出现了较 控制工程投资？就成为了既有隧道利用过程
严重的病害，如衬砌开裂、错台、衬砌渗漏水、 中的关键技术问题。
路面破损、路面翻水、电缆沟槽损坏、机电设
隧道路面破坏和墙面裂缝
隧道拱脚渗水和墙面裂缝渗漏水
用套拱方案，使得隧道改造后内轮廓变小，从 比为：水泥/砂=1：0.5，W/C=0.8~1.0。
新布置两侧电缆槽宽度后无法按现行《公路隧 4、隧道路面翻水、拱脚渗水处理方案
道设计规范》（JTG D70-2004）中设计速度
由于原有路面破损、路面破损严重，抗滑
100km/h 标准布置建筑限界，只能按设计速度 能力下降，隧道改造路面宽度变宽，需在路面
根据隧道检测报告和现场的实际调查，隧 而原施工过程中，部分地段开挖后初期支护未
道衬砌产生病害是多方面原因综合引起的，有 及时施作，导致围岩暴露时间过长，变形失稳；
设计上的原因，也有施工方面的原因，各方面 另一部分地段未等初期支护变形收敛就浇注
的原因表述如下：
二次衬砌，这样在围岩压力向初期支护转化过
①、隧道设计原因：
程中，由于初期支护变形的影响，一部分力很
隧道选线一味追求隧道长度最短，导致隧 快转移到了二次衬砌上，导致二次衬砌在未达
道轴线位置处在垭口位置，隧道地质和地形条 到设计强度之前已经受力破坏。另外有一部分
件不利，加之隧址区地下水丰富，隧道修建改 衬砌由于工期影响，二衬混凝土浇注后养护时
变了地下水的汇流方向，造成地下水汇向隧道 间不够就拆模，导致二衬变形开裂。
漏水，以及隧道路面积水和路面翻水。
方案 改线 方案
套拱
拆除 重建
明挖 重建
六甲洞隧道改建方案比较表
方案说明
方案优缺点
优点：新建隧道施工风险小。 在既有隧道左侧新建一座双向四车
缺点：隧址出口位于垭口，地质条件差；进出口 道隧道，隧道长约 980m。
平面线形半径较小(550m)，对行车不利。
先通过注浆加固既有隧道围岩，再 在既有隧道衬砌内重新施作 25~30cm 厚钢筋混凝土套拱，从新 施工隧道防排水系统。
边孔，两排注浆控之间钻一排排气孔，注浆从 拱部凿除，降低凿除风险，将隧道纵面进行适
两个注浆边孔开始，压注水泥浆，工作压力 0.3 当调整，降低隧道设计高度，确保衬砌凿除不
至 0.5MPa，当有浆液从中间注浆孔中流出时， 发生在拱部，但使得既有衬砌的拱脚需要凿除
接着从中间注浆孔压注水泥浆，工作压力保持 10~15cm。为了保证既有衬砌的拱脚凿除后不
六甲洞隧道套拱加固断面图
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五、六甲洞隧道套拱加固中的相关问题的处理 染，应优先采用，但当地下水大时，应结合堵
道运营期间养护不到位，特别是隧道排水系统 育，风化严重，施工中又发生多次塌方，塌方
的堵塞没有及时清理，隧道拱脚的地下水无法 治理回填不密实。为了保证这次改建对隧道病
及时排出，边沟积水，隧址区地下水位上升， 害的彻底治理，结合隧道的检测结果，经过多
引起隧道二次衬砌受力环境改变而产生裂损、 方案的比较，比较表如下：
部挖除原有路面和基层，拆除既有的排水边沟
志。
和电缆槽，间隔一定距离找出隧道拱脚横向排
2、隧道渗漏水
水管，用高压水枪冲洗疏通，然后重新施作路
由于套拱方案施作时在套拱和原有衬砌之 面的可排水基层、路面面层、排水边沟和电缆
间铺设防水层，结合路面施工从新施工隧道防 槽，其中注意应将原来的横向排水管从新连
排水系统，因此隧道加固方案中不必对隧道衬 接，将地下水引排到新修的排水边沟中排走，
80km/h 标准布置建筑限界，因此为了减少凿除 两侧需增加排水边沟，况且隧道改建要重新规
既有衬砌，保证就有衬砌的稳定，经过技术经 划隧道内行车道位置，为了洞内行车的安全
济比较,隧道采用 80km/h 标准改建,但在隧道 性，从路面基层处理上解决路面病害，选择全
安全设施设计中隧道洞内外做好交通警示标
认为套拱方案施工方便，工程经济，应对六甲 充填密实。并且在套拱施工前根据检测结果对
洞隧道改造采用套拱方案。套拱采用 25~30cm 隧道围岩和既有衬砌后空洞进行注浆加固。具
厚 C25 钢筋混凝土，在套拱和既有的衬砌之间 体的套拱结构断面如下图。
铺设防水层，对于套拱厚度不满足的段落，应
25
用混凝土浇注
序号 1 2 3 4 5 6 7
检测项目 隧道内轮廓 衬砌厚度及脱空 衬砌强度检测 衬砌裂缝、渗漏水调查 机电设施调查 洞口交通安全调查 路面病害、排水设施调 查、仰拱检测
隧道检测项目和检测方法
检测方法或仪器
检测频率
极坐标法/激光断面仪
一般 20 米一个断面，严重段落每 5 米一个断面
高频电磁波/进口探地雷达
优点：施工风险小，可以彻底解决隧道渗漏水， 工程投资低。 缺点：套拱施工后隧道内轮廓较小。
将既有隧道的初期支护和二衬拆 除，重现施工隧道的初期支护和二 衬，一级防排水系统。
优点：可彻底解决隧道渗漏水问题，行车环境舒 适。 缺点：隧道支护及衬砌拆除施工风险太大，工程 投资较高。
将隧道部分山体全部挖开，改为明 洞形式施工隧道衬砌，施作防排水 系统后再回填。
洞身，改变了隧道衬砌的受力条件。
另外隧道施工中偷工减料严重，大部分段
设计上考虑不完善，对围岩类别的判断偏 落未按设计要求施作仰拱、仰拱回填用开挖的
高，结构设计不合理，原支护结构初期支护偏 废渣代替设计要求的片石混凝土、隧道拱脚虚
渣未清理就浇注二次衬砌、未按要求施作防水
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全隧道
调查、测量、摄像/全站仪、钢尺、 数码照相机
隧道进出口
调查、测量、钻孔/数码照相机、 钢尺、钻孔机
全隧道
弱，初期支护刚度较小，导致隧道施工中发生
根 据 《 公 路 隧 道 养 护 技 术 规 范 》（ JTG 多次初期支护受力变形，塌方，塌方的发生过
H12-2003）的规定，隧道土建结构检测的结果 度，扰动了衬砌后围岩，使其变得松散，使隧
0.5MPa，直至出气孔有浆液流出，此段注浆结 下沉、于失稳，因此在套拱施工前在既有衬砌
束；施工时应控制好注浆压力，并应有衬砌临 的两侧边墙施作 Φ42 小导管注浆加固，导管长
时支护措施与密切注意原衬砌的变形。
5.0m，间距 1.0m*1.0m。这样既保证了既有衬
对又加固的隧道围岩。
关键词：既有隧道 病害检测 加固 套拱
一、项目概况
施老化等，已严重制约了隧道的安全运营与使
六甲洞隧道为清连一级公路高速化升级 用功能。对于六甲洞隧道的这些“伤病累累”，
改造高速工程中既有的的一座分离式中隧道， 在一级公路升级改造中能否继续利用？如何
隧道左线长 810m，右线长 780m。隧址位于清 改造？改造后能否满足高速公路的运营服务
13.5
隧 钢筋混凝土套拱 道
中
心
R528.9
线 104.0°
R553.9
既有隧道标准内轮廓 加套拱后隧道标准内轮廓
?42小导管注浆加固，L-5.0m 间距100×100cm
R553.9
58.4° R528.9
5.6
62.3°
14.35
R538 设计标高
R563 2%
45 131.5 164.46
钢筋混凝土仰拱
理、裂隙发育，风化严重，围岩呈碎石状压碎 为隧道的加固维修设计提供依据；为确定合理
结构，为了对隧道的病害进行更深入掌握，从 的加固措施提供合理的参数，在隧道加固方案
整体上评价隧道的轮廓变形、衬砌强度、衬砌 设计前于2005年10月对该隧道进行了全面的
厚度、衬砌空洞、隧道渗漏水及隧道安全性等， 检测，检测项目、方法和要求如下。