2.广东省冶金建筑设计研究院武汉分院 湖北 武汉430051
摘要：本文针对某高速公路隧道路面开裂情况，进行现场监控量测并现场钻孔取芯的方法，对病害进行分析，并给出了相应的处理对策。
关键词：隧道；炭质泥岩；仰拱；病害处治。
1工程概况
贵州某高速公路隧道左洞里程：ZK40+020~ZK40+950，全长930m，隧道区属剥蚀峰从低中山地貌区，地貌特征为山体呈脊状山，走向近北东展布，延伸较远。山体主要由石炭系下统摆佐（C1b）灰岩、石炭系下统大塘组（C1d）泥灰岩、炭质泥岩及灰岩地层构成。隧道轴线经过处地面标高962.81～1165.81m，相对高差约203.00m。隧道经过的山体较高大，连绵延伸，地形起伏较大，自然坡度一般30°～45°。隧道所处地质条件主要是强~中风化泥灰岩、炭质泥岩及灰岩，软硬互层，节理裂隙发育，呈散体状结构至碎裂状结构。同时地下水丰富，地下水主要为第四系松散土层孔隙水和基岩裂隙水及岩溶裂隙水，受大气降水补给，水量较小，季节性变幅较大。地质环境较差，炭质泥岩和地下水是隧道质量两大隐患。此次发生病害的里程桩号为ZK40+140~ZK40+180，此处围岩设计级别为V级围岩，围岩整体较差。隧道于2014年12月完工，2015年8月28日通车运营，通车近两年时间，在近期排查过程中发现此段隧道出现路面开裂现象。如下图：
图1 路面开裂
2 病害原因调查
现场病害具体表现为，路面左侧起拱，路面开裂，形成纵向裂缝，裂缝长度约30m，最大宽度约为10cm，距左侧电缆沟外侧边缘约0.5~1.5m。路面最高拱起约15cm，左侧电缆沟倾斜。ZK40+152处二衬左侧边墙有横向及斜向细微裂缝，未贯通。隧道山顶未见裂缝。隧道出口中心排水沟未见水排水，推测排水系统已失效。
对于病害原因推测：1、二衬发生变形，挤压路面造成路面开裂；2、路面底部的仰拱及仰拱填充损坏造成路面开裂。针对两种可能原因，我们采取措施进行论证。一是二衬进行监控量测，而是路面下部钻孔取样。
为及时反映隧道变形情况及变形部位，在ZK40+145、ZK40+155、ZK40+165及ZK40+170断面布设观测点，每个断面布置5个点，共20个，监测隧道二衬是否发生位移。
2017年6月1日进行了布点并观测，2017年6月5日进行了第二次观测，沉降观测数据如下（部分观测数据）。首先位移观测，其次收敛沉降观测，分析观测数据，显示二衬并未发生变形。故病害产生并不是来自于二衬。同时对病害处路面底部进行钻孔取样，选择合适布孔位置，进行钻孔分析，
根据现场取芯情况来看，此隧道左洞ZK40+140~ZK40+180段仰拱及仰拱回填厚度严重不足，S-Ⅴb类型没有配筋，存在严重质量问题。具体表现为两方面：一是开挖成后采用虚渣进行回填，二是仰拱严重欠挖。
3、病害原因确定
经过现场监控量测及现场钻孔取样，可以分析，病害产生的原因，一方面由于施工过程中未按设计进行施工，仰拱及仰拱回填厚度严重不足，部分段落回填虚渣，在长期车辆行驶荷载作用下造成路面开裂。另一方面由于地下水丰富，底部炭质泥岩遇水膨胀软化，强度降低，围岩稳定性变差。
4、病害处治
由于该隧道已经正式通车运营，处理前需对接高速交管各部门，保证安全情况下进行交通管制。将左洞封闭施工，右洞实行单洞双通。
确定病害的原因后，首先要恢复仰拱，其次是对仰拱下侧围岩进行注浆加固，保证仰拱质量，同时对中心排水沟及横向排水管进行恢复。在施工仰拱时需防止二衬及初期支护下沉，所以在仰拱开挖前对拱脚进行预注浆。所以确定如下施工方案，采取拱脚管棚注浆加固+仰拱底部注浆加固+C30钢筋混凝土仰拱处治方案。对新场隧道左洞ZK40+140~ZK40+180段仰拱进行返工处理。首先先对该段左右侧拱脚进行注浆，控制拱墙二衬及初期支护的下沉；然后进行仰拱跳槽开挖，开挖完成后对拱底进行小导管注浆加固；再进行仰拱施工、仰拱回填、排水系统及路面结构返工处理。施工仰拱时需将新做仰拱连接至原二衬，植筋并浇筑混凝土。施工前注意对交安管线进行保护。施工工序如下：
同时为防止隧底炭质泥岩长期泡水引起强度降低，再次发生病害，将横向排水管、中心排水沟重新开槽施工。原设计中心排水沟为钢筋混凝土圆管涵，施工工期长，且接缝处易渗漏。为加快施工进度，减少交通管制影响，提升质量保证，将圆管涵变更为现浇矩形沟。横向排水管一般设20m一道，根据开槽后裂隙水大小可适当加密。横向排水管需接通二衬环向排水管，并接入中心排水沟，横向排水横坡需大于2%。横向排水管材料采用φ100mm硬式透水管，并用土工布包裹。为防止后期浇筑混凝土浆液堵塞排水管，可在排水管上方回填15~20cm厚碎石层，碎石层顶部采用两层土工布包裹。
5、结论
此隧道为炭质泥岩隧道，对类似的炭质泥岩隧道的施工有很好的借鉴意义，同时针对类似隧道病害提供了处治范本。
参考文献：
[1]邓彬，某高速公路隧道路面隆起开裂病害整治，现代交通技术，2012.8第四期；
[2]谭永庆，某膨胀性围岩地层铁路隧道仰拱上拱原因分析及整治，铁道标准设计，2017年7月第7期；
论文作者:马文明1,田自创2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/24
标签：隧道论文; 病害论文; 路面论文; 泥岩论文; 排水管论文; 围岩论文; 排水沟论文; 《基层建设》2018年第6期论文;