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      高速公路隧道病害處治技術(shù)

      2021-11-30 01:47:18羅中佳
      交通建設(shè)與管理 2021年4期
      關(guān)鍵詞:塌方環(huán)氧樹脂錨桿

      羅中佳

      (廣東能達(dá)高等級(jí)公路維護(hù)有限公司,廣東 廣州 510030)

      0 引言

      不同區(qū)域、不同地質(zhì)條件下,高速公路隧道隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)產(chǎn)生多種病害,影響隧道正常使用,最為關(guān)鍵的是高速公路隧道病害的存在會(huì)嚴(yán)重威脅行駛車輛安全以及行車人員人身安全,因此,必須要對(duì)高速公路隧道進(jìn)行定期檢查,評(píng)估其健康狀態(tài)[1]。一旦發(fā)現(xiàn)高速公路隧道出現(xiàn)塌方、圍巖變形、隧道滲水、襯砌結(jié)構(gòu)破損等問題,要及時(shí)分析產(chǎn)生病害的原因,并制定科學(xué)的處治方案,及時(shí)進(jìn)行修復(fù),以確保高速公路隧道正常通車。

      1 工程案例

      廣昆高速公路粵境河口至平臺(tái)段(以下簡(jiǎn)稱云梧高速)是國(guó)家高速公路“7918”網(wǎng)中的第十八橫—廣州至昆明高速公路的組成部分,也是惠州至廣西梧州高速公路的其中一段。全線共有18座隧道,全長(zhǎng) 41283.88m。由于全線隧道數(shù)量多,所經(jīng)過地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜,一些隧道在施工期出現(xiàn)過塌方等不同程度的病害,其中茶林頂隧道通車后發(fā)現(xiàn)局部區(qū)段滲漏水現(xiàn)象嚴(yán)重。

      2 高速公路隧道病害類型

      2.1 水害

      高速公路隧道水害大部分是由于隧道施工不當(dāng)所致,打破了隧道所處區(qū)域巖體水系平衡,隧道周圍的水進(jìn)入圍巖,當(dāng)含水地層與圍巖貫通時(shí),隧道襯砌結(jié)構(gòu)無法適應(yīng)此狀態(tài)下的水流分布,即發(fā)生隧道水害。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示,運(yùn)行年限超過8年以上的隧道有70%存在不同程度的病害,其中有90%的病害是水害[2],這已經(jīng)成為影響高速公路隧道安全運(yùn)行的關(guān)鍵性因素。

      發(fā)生水害后,高速公路隧道內(nèi)濕度顯著上升,可導(dǎo)致隧道內(nèi)部電力線路出現(xiàn)短路或者其他問題,無法正常運(yùn)行,易引發(fā)安全事故,還可能引發(fā)其他類型的病害。此外,若隧道積水或者滲漏水的情況比較嚴(yán)重,可能導(dǎo)致隧道襯砌破裂。

      2.2 襯砌裂損

      大部分高速公路隧道的地基土壤中都含有異性的腐蝕性物質(zhì),再加上地下水的侵蝕作用,地下水會(huì)沿著襯砌變形縫、工縫、孔洞以及毛細(xì)孔等位置滲流至隧道襯砌結(jié)構(gòu)中,襯砌結(jié)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間受這種侵蝕作用,可能導(dǎo)致襯砌破碎、開裂、拱腳下沉以及襯砌變形等問題[2]。一旦隧道襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題,就會(huì)導(dǎo)致地下水滲漏,進(jìn)而影響到隧道其他部位,比如混凝土腐蝕、墻體剝裂等,若外部環(huán)境溫度降低,還可能發(fā)生凍害,進(jìn)而形成惡性循環(huán),進(jìn)一步加劇隧道病害嚴(yán)重程度。

      3 高速公路隧道病害處治技術(shù)

      3.1 隧道塌方處治技術(shù)

      3.1.1 應(yīng)急處理

      高速公路發(fā)生塌方事故后,首先要采取如下應(yīng)急措施:(1)暫停高速公路運(yùn)營(yíng),盡快恢復(fù)隧道區(qū)域供電;(2)派遣專業(yè)人員及時(shí)對(duì)隧道塌方情況進(jìn)行評(píng)估,并對(duì)隧道支護(hù)進(jìn)行觀察記錄,每天要對(duì)隧道內(nèi)的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè);(3)在安全區(qū)域設(shè)置觀測(cè)點(diǎn),進(jìn)行沉降以及位移觀測(cè),并做好記錄,如圖1所示。

      圖1 位移監(jiān)測(cè)與沉降監(jiān)測(cè)記錄

      3.1.2 處治方案

      結(jié)合隧道塌方的實(shí)際情況以及技術(shù)條件,擬采用大管棚施工技術(shù)對(duì)此次塌方事故進(jìn)行處理,直接在坍體上采用大管棚對(duì)隧道進(jìn)行加固處理。大管棚的長(zhǎng)度為40m,鋼管采用直徑108mm無縫鋼管,厚度6mm,單節(jié)鋼管長(zhǎng)度為6m;要求施工誤差不超過20cm,搭接長(zhǎng)度不低于5m。施工流程如下:(1)搭建鉆孔平臺(tái),將鉆機(jī)安裝好,確保平臺(tái)安全、穩(wěn)固,鉆機(jī)性能良好;(2)施作混凝土套拱作為管棚導(dǎo)向墻,確保鉆孔方向精準(zhǔn);(3)定位鉆機(jī),調(diào)整好鉆機(jī)位置,要求鉆機(jī)與既定孔口保持平行;(4)鋼管連接,采用焊接的方式將鋼管進(jìn)行連接,確保管棚端頭開口位置與內(nèi)套管的連接平整;(5)鉆孔,為確保鋼管順利安裝,鉆頭直徑宜超過設(shè)計(jì)20mm左右;(6)注漿,鋼管安裝完成后,開始注漿作業(yè),工藝流程如圖2所示,注漿壓力控制在1.0MPa。

      圖2 注漿施工流程圖

      3.2 隧道圍巖大變形處治技術(shù)

      關(guān)于隧道圍巖大變形的處治需要遵循以下幾項(xiàng)基本原則:(1)弱爆破,要盡量控制爆破范圍和烈度,避免對(duì)圍巖造成較大擾動(dòng);(2)短開挖、快封閉、多循環(huán),要快速形成封閉的結(jié)構(gòu);(3)確保施工安全,采用有效措施控制隧底隆起、拱頂下沉;(4)優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài),保障施工進(jìn)度。

      圍巖大變形處理首先要考慮如何提升圍巖的力學(xué)性能,進(jìn)而從根本上控制擠壓力,目前比較常用的方式是注漿與錨桿,采用這種方式在隧道周圍重新構(gòu)建加固圈,并由該加固圈負(fù)責(zé)承擔(dān)部分荷載。綜合多方面因素考量,在本項(xiàng)目中擬采用錨索與加長(zhǎng)錨桿,從而將支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)的荷載通過錨桿與錨索傳遞至巖體深部,從而起到分散荷載的效果。施工時(shí)錨桿需要進(jìn)入塑性區(qū),同時(shí)進(jìn)入到彈性區(qū)長(zhǎng)度不低于2.0m,確保將塑性區(qū)與彈性區(qū)圍巖有效連接起來,以此強(qiáng)化錨桿徑向上的支護(hù)作用。

      3.3 隧道滲漏水處治技術(shù)

      隧道滲漏水處治技術(shù)如下:(1)若隧道施工縫滲漏水量比較大,則建議以排為主,先嘗試以鑿槽引排的方式處理;(2)將裂縫兩側(cè)10cm左右的范圍清理干凈,確認(rèn)縫隙的準(zhǔn)確位置以及水源;(3)在縫隙兩側(cè)3cm左右范圍采用切割機(jī)切深度10cm的縫隙,或者也可使用沖擊鉆鉆孔,每孔間隔2cm;(4)根據(jù)割縫或者鉆孔人工開鑿出深10cm的槽,整體造型內(nèi)大外小,水槽要延伸到排水溝,確保水可以順利排出;(5)使用鋼絲刷將松散的混凝土刷掉,在水槽底部,安裝PVC管,采用鋼釘進(jìn)行固定,管道順著水槽延伸至排水溝;(6)對(duì)水槽壁進(jìn)行清理,稍微晾干處于潮濕狀態(tài)時(shí),使用環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行封堵,并將表面處理平整,環(huán)氧樹脂砂漿配比為:環(huán)氧樹脂(100g):乙二胺(15ml):二丁脂(150g):水泥(150g):砂(400g);(7)處理完成后需要噴水養(yǎng)護(hù)2周左右,確認(rèn)修補(bǔ)位置無滲漏水情況后即表示修補(bǔ)完成。

      3.4 隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損處治技術(shù)

      關(guān)于隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損病害的處治需要視具體的病害情況采取相應(yīng)的處治措施:若為襯砌裂縫,則順著裂縫鑿除兩側(cè)5cm范圍內(nèi)的防火涂層,打破平整后按照裂縫寬度采用環(huán)氧樹脂對(duì)裂縫進(jìn)行封堵,環(huán)氧樹脂膏配比為環(huán)氧樹脂(100g):乙二胺(15ml):二丁脂(150g):水泥(150g):砂(400g),將表面處理平整,最后重新噴涂防火涂層。

      若是襯砌拱腰以及拱頂出現(xiàn)縱向裂縫,由于拱頂并非是應(yīng)力集中區(qū)域,出現(xiàn)縱向裂縫屬于異常情況[3],因此,需要考慮是否是因?yàn)樗淼酪r砌厚度不足或者圍巖自穩(wěn)性能、完整性較差,針對(duì)這種情況需要測(cè)量裂縫寬度、深度,并監(jiān)測(cè)襯砌厚度以及襯砌應(yīng)力、拱北壓力,最終綜合多種因素決定處治措施。

      4 結(jié)語(yǔ)

      綜上所述,高速公路隧道病害的類型復(fù)雜多樣,與隧道所處區(qū)域地質(zhì)條件、氣候條件、隧道運(yùn)行年限以及施工因素等多種因素有關(guān),一旦發(fā)現(xiàn)隧道出現(xiàn)病害,要及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)并分析發(fā)生病害的原因,進(jìn)而采取針對(duì)性處理措施。

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