郝旭斌

(山西路橋集團國際交通建設(shè)工程有限公司，山西太原 030006)

近幾年，現(xiàn)有隧道病害情況越來越嚴重，對行車安全造成了一定程度的威脅。在諸多病害類型中，以襯砌脫空和欠厚最為常用，產(chǎn)生后如果未能及時發(fā)現(xiàn)和處治，將產(chǎn)生嚴重的影響。對此，應(yīng)在及時發(fā)現(xiàn)病害的同時，根據(jù)其實際情況采取有效措施處治。

1 工程概況

某公路隧道始建于2008年，至今已通車11年，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)其132號與133號板有局部襯砌產(chǎn)生開裂和滲漏水，其嚴重程度已經(jīng)對行車安全造成影響，必須及時采取有效措施進行處治。隧道左、右線長度分別為1 511.7 m和1 520 m。

該隧道按新奧法設(shè)計，采用錨噴混凝土初支，內(nèi)層對防水混凝土進行模筑，以此形成復(fù)合式襯砌，在兩層襯砌結(jié)構(gòu)間增設(shè)一道防水層，在斷層破碎帶和軟弱圍巖段，采取有效預(yù)支護方法，使圍巖保持穩(wěn)定，并使初支順利施作。

132號與133號板均采用 S3襯砌，其支護參數(shù)為:1)錨桿長 2.5 m;2)初支的錨桿間隔距離 1.2 m×1.0 m，混凝土噴層厚度為10 cm;3)二襯混凝土澆筑厚度為35 cm。

2 病害情況

該隧道132號板的拱頂有一處產(chǎn)生內(nèi)裝破損現(xiàn)象，將其鑿開后發(fā)現(xiàn)有空洞，且空洞周圍的襯砌發(fā)生浸滲;該板與空洞相連接的部位存在縱向開裂，同時伴有一定程度的浸滲，其開裂的長度在10 m左右，縫寬在0.7 mm左右，總的浸滲面積約0.8 m2;133號板同樣有縱裂與浸滲，其開裂的長度在9 mm左右，縫寬在0.8 mm左右，總的浸滲面積約4 m2，兩塊板都屬于縱向貫通型開裂。于內(nèi)裝破損的部位對二襯結(jié)構(gòu)厚度和防火涂層厚度進行測量，總厚為12 cm，通過內(nèi)部檢查，內(nèi)部有很大的空洞，其頂面是初襯的表面。

經(jīng)無損檢測發(fā)現(xiàn)，與拱頂位置越近時，二次襯砌結(jié)構(gòu)厚度越小，各測線均存在脫空病害，并且與二襯厚度相同，與拱頂位置越近時，脫空的區(qū)域越大;但抗壓強度檢測結(jié)果表明，兩塊板的抗壓強度暫時可以達到設(shè)計要求。

3 病害處治

3.1 處治需遵循的原則

在隧道襯砌病害處治過程中，需嚴格遵循以下各項基本原則:

1)采用合理可行的處治技術(shù)且做到安全經(jīng)濟。2)施工容易，減少不必要的干擾，防止由于病害處治產(chǎn)生新病害，并對現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)與排水系統(tǒng)等進行有效保護，使其保持完整［1］。3)病害的處治要有重點，且應(yīng)做好長期監(jiān)測。針對已經(jīng)產(chǎn)生且比較嚴重的病害，應(yīng)一次性處治完畢，不可留下后患，以免后續(xù)反復(fù)處治。

3.2 襯砌脫空處治

初步擬定以下幾種處治方案:

1)背后注漿:直接對二襯背后空洞進行注漿填充，其主要技術(shù)優(yōu)勢為能使襯砌和初支達到密實，提高結(jié)構(gòu)的承載能力，且施工較為簡單。2)在二襯背后進行自密實混凝土的壓注:在二襯背后存在空洞的部位采用強度與二襯結(jié)構(gòu)相同的自密實混凝土進行壓注填充，其主要技術(shù)優(yōu)勢為能使襯砌和初支達到密實，提高結(jié)構(gòu)的承載能力，所用壓注材料自身具有很高的強度。采用該方案時需要注意，由于背后空洞現(xiàn)象比較嚴重，所以施工中所用壓注材料必須符合強度要求。3)換拱澆筑:在二襯澆筑時，把隧道中的空洞區(qū)域全部填實?？紤]到二襯背后空洞病害比較嚴重，為了使壓注材料具有符合要求的強度，建議采用第二套方案進行處治，即在二襯背后進行自密實混凝土的壓注［2］。

3.3 襯砌欠厚處治

以襯砌厚度實測結(jié)果為依據(jù)，二襯結(jié)構(gòu)厚度最小處只有5.6 cm，而且在拱頂部位還存在空洞。通過對病害形式和嚴重程度的綜合考慮，初步擬定以下幾種處治方案:

1)鋼帶加固:采用鋼板全粘貼的方法對二襯實施加固，其主要優(yōu)勢為能實現(xiàn)對整體結(jié)構(gòu)的補強，且施工較為簡單，但132號與133號板襯砌均采用素混凝土，該方法無法在素混凝土構(gòu)件中使用。2)套拱:在整個斷面進行一層襯砌結(jié)構(gòu)的新增，其主要優(yōu)勢為能提高隧道結(jié)構(gòu)整體承載能力，但容易發(fā)生侵限，且施工比較困難，該隧道的內(nèi)部輪廓和界限距離只有5 cm，若進行套拱的施工，必然造成一定程度的侵限。3)局部換拱:對有病害存在的二襯進行拆除，然后重新進行施工，其主要優(yōu)勢為能使襯砌的承載能力符合設(shè)計要求，但施工比較繁瑣［3］。4)整體換拱:將整段存在病害的板拆除并重新進行施工，雖然它能使結(jié)構(gòu)承載力滿足設(shè)計要求，但施工過于繁瑣，并且施工的風(fēng)險還很大，該隧道只有拱頂處的欠厚情況比較嚴重，其他部位，如側(cè)墻與拱腰，厚度都能達到設(shè)計要求，無需更換。通過以上闡述和對比，選擇局部換拱的方法對襯砌欠厚病害予以處治。

3.4 局部換拱實施

隧道襯砌結(jié)構(gòu)局部換拱范圍如圖1所示。

圖1 隧道襯砌結(jié)構(gòu)局部換拱范圍

1)在局部換拱開始前，先進行臨時支撐的架設(shè)。每次進行換拱的區(qū)段，其長度和一般襯砌相同，為了使換拱時換拱的段落和相鄰段落結(jié)構(gòu)保持安全穩(wěn)定，需在換拱的段落和它的兩側(cè)進行臨時支撐的架設(shè)，臨時支撐主要采用工字鋼，其縱向間隔距離按1 m控制，在鋼架間采用縱向筋進行連接。將臨時支撐架設(shè)好以后，必須和襯砌結(jié)構(gòu)之間密貼，且支撐的基礎(chǔ)保持牢固［4］。2)完成臨時支撐的架設(shè)并檢查確認合格后，對需要換拱的部分二襯進行拆除，在拆除過程中應(yīng)盡可能使用人工來進行。施工中要做好監(jiān)控量測，隨時量測拱頂實際下沉與邊墻實際收斂，同時以監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對施工方案進行調(diào)整，以實現(xiàn)動態(tài)施工。3)在二襯澆筑之前先對防水層進行檢查和修補，若新鋪防水層，則要做好和原防水層之間的連接，完成防水層的施工后，進行新二襯施工。對于新二襯，可采用鋼筋混凝土，和原有的襯砌結(jié)構(gòu)之間通過植筋來連接，以此提高整體性，保證整體受力性能。在對二襯混凝土進行壓注的過程中，把拱頂中的空洞填充密實［5］。

3.5 處治效果

該隧道中，病害段從本年4月處治完成到現(xiàn)在經(jīng)過了近半年的連續(xù)觀測，觀測結(jié)果表明，隧道的拱頂沉降與周邊收斂均處在允許的范圍之內(nèi)，且沒有產(chǎn)生裂縫與滲漏等病害，隧道運營狀況良好，印證了上述處治措施的有效性。

4 結(jié)語

根據(jù)隧道具體情況，經(jīng)多方案分析與對比，針對隧道襯砌存在的脫空與欠厚病害，采用壓注自密實混凝土和局部換拱處治方案。其中，采用局部換拱徹底取代傳統(tǒng)補強措施，具有以下技術(shù)優(yōu)勢:1)對于Ⅲ級和Ⅳ級圍巖，其襯砌受力以小偏心受壓形式為主，采用局部換拱方法后，換拱段和現(xiàn)有襯砌之間的連接可以達到承載力要求。2)采用局部換拱的方法能保證內(nèi)部輪廓的尺寸，防止侵限。3)以病害區(qū)域的具體情況為依據(jù)，有目的性的確定換拱區(qū)域，這和整體換拱相比，不僅工期短、造價低，而且不會產(chǎn)生太大的施工風(fēng)險，有利于保證施工安全。