既有隧道改建施工技术研究

既有隧道改建施工技术研究

邵卫红1

杭州交通投资建设管理有限公司浙江杭州310020

摘要：既有隧道常见的病害主要有衬砌开裂、剥落，衬砌材料劣化，渗水现象等，这些病害会引起结构的承载力急剧下降，造成衬砌结构突然失稳和垮塌，严重的影响交通安全。本文通过对常见的隧道病害产生原因进行分析与总结，并结合砚岭隧道改建工程详细的介绍了病害治理的具体措施，以期对类似工程有借鉴意义。

关键词：既有隧道；病害；衬砌开裂；渗水；处治技术

1前言

我国是世界上隧道工程最多、最复杂、发展最快的国家，但由于修建年代的不同，经过数十年的运营，隧道大都存在着影响铁路运营安全的诸如隧道渗漏水、衬砌裂损（裂缝）、冻害、衬砌腐蚀及隧底翻浆冒泥等类型的病害[1]。

虽然在最近几年隧道通过改建施工整治病害进步显著，但是整治都是针对某些特定的病害，而没有从根本上进行综合整治，而且相关的施工技术、设备、材料等还没有统一标准，基本还是靠经验来施工，因此整治效率低下[2]。

因此，开展既有隧道改建施工技术研究是很有必要的，特别表现在治理病害设计，施工规范，新材料、新技术应用，施工机械等方面。

2既有隧道常见病害研究

2.1隧道常见病害分类

为了有效治理病害，必须对病害进行详细的分类，常见的病害如下：

（1）衬砌开裂、剥落

由于衬砌在地层压力、温度和收缩应力、围岩膨胀性、腐蚀性介质等因素的影响等，隧道衬砌结构物会开裂变形，当开裂变形过大时，部分混凝土在经过长时间的风化后会发生剥落[4]。

（2）衬砌材料劣化

由于在施工前没有充分的了解地质和气候变化，在衬砌材料的选择上没有严格按照国有相关标准选取，混凝土衬砌存在蜂窝、孔隙、裂缝等，防水材料与基面粘结不良或不适应等因素导致衬砌材料恶化[5]。

（3）渗透水

渗漏水是隧道中最常见的病害，隧道拱部最容易出现渗水、滴水现象，严重影响隧道的使用；隧道边墙有渗水、淌水两种情况。在北方寒冷地区，隧道如果渗水常常会出现挂冰，边墙结冰、围岩冻胀破坏、衬砌发生冰楔、洞内网线挂冰等，经过长时间的冻融作用，隧道会发生变形与开裂、衬砌材料冻融破坏、隧底冻胀和融沉[6]。

2.2工程实例病害分析

砚岭隧道位于杭州与衢州的23省道航头到界头段，隧道右线为原隧道，采用路面下挖方式进行改建，左线为新建隧道，左右隧道均为单洞隧道。隧道位于低山区，地表地形为斜坡，坡度约为25~45°，隧道右线通过区发现断裂构造，节理多呈闭合状，局部微张，表面平直，个别充填方解石、石英等细脉。

（一）右线隧道概况

右线隧道起讫桩号为YK132+585～YK132+934，单洞长349m，隧道断面侧墙为直墙式，右线隧道断面为单心圆形式，净宽10.5m，行车道净空4.5m，隧道无仰拱，基岩距路基底部0.5m。隧道纵坡设计为单向坡，坡度为-3.037%。右线隧道现状衬砌渗水点较多，渗水段较长，衬砌渗水较严重，洞内外排水边沟设置较浅，遇大雨时排水不畅，易积水。在左右拱腰、拱顶、左右边墙二衬厚度不均，而且出现空洞、脱空现象。

（二）左线隧道概况

左线隧道起讫桩号为ZK132+570～ZK132+920，单洞长350m，隧道断面侧墙为直墙式，左线隧道断面为单心圆形式，隧道内空考虑了拱部、侧墙预留装修层5cm，净高5.0m。隧道左线平面位于曲线+直线上，曲线半径为R=3536.257m，隧道进洞口在圆曲线上，出洞口在直线上，隧道纵坡设计为单向坡，坡度为-3.000%。路面右侧设开口式排水沟用于地面水和冲洗水的排放，隧道路基中央设中心排水沟。洞门为端墙式，明洞结构为现浇钢筋混凝土衬砌结构，暗洞衬砌结构采用复合式支护结构形式。

3既有隧道常见病害防治及处理技术研究

3.1右线隧道病害处理技术

（1）衬砌渗水处理

在有集中渗水的裂缝或施工缝处沿缝在混凝土表面开凿12×8cm倒楔形槽，将环向Ω型排水管固定在槽中，下端通过电缆槽连接到水沟。安装环向管后将槽内用干硬性混凝土塞填（水灰比约0.45），掺加适量的微膨胀剂，塞填混凝土前应先在槽内壁涂刷砼粘合剂两遍，在槽表面刮涂优质防水涂料两层。在渗水面积比较大的区段，凿槽埋管方式采用网状布置，纵横向间距为3.0×3.0m，施工时可根据渗水区段实际情况进行调整。

（2）排水工程

由于右线隧道为下挖扩孔方案，路面以下基岩等级较高，开挖路基中央纵向中心排水管沟与横向排水管沟较为困难，因此利用路基纵横坡排水方式，在路基右侧设置内径φ250mm预制圆形路缘排水沟，将洞内污水排出洞外与洞门外路基边沟相通。

（3）二衬背后空洞回填

每处脱空部位布置1根长0.8m的φ42-4mm无缝钢管作为进浆管用于注浆，1根长0.8m的φ42-4mm无缝钢管作为出浆管，通过出浆来判定浆液是否充满脱空区域，浆液采用水灰比为0.5～0.8的水泥浆，注浆压力0.5Mpa～0.8Mpa。当浆液从出浆管流出时，应关闭出浆管阀门并持续压住3至5分钟，注浆终止时压力不大于0.8Mpa，注浆完毕后，割除注浆管伸出部分，采用M20防裂抗渗水泥砂浆封堵处理。

（4）侧墙基础加固支护

右线隧道采用小进尺、左右侧分段下挖的方法，侧墙基础下挖后根据围岩情况分段进行支护。首先对隧道左侧路面下挖，侧墙基础施打φ42mm注浆管，进行注浆，再对右侧路面下挖，右侧侧墙基础施打注浆管进行注浆，断层带沿拱圈和侧墙设置18号工字钢，作为临时支撑加固，中间段路面下挖，对渗水处衬砌进行处理后，施作沟槽路面。

3.2左线隧道病害防治及处理技术

（1）衬砌防水处理

在衬砌浇筑施工缝设置带注浆管遇水膨胀橡胶止水条，沉降缝在隧道结构形式变化处设置，采用中埋式橡胶止水带防水；在所有施工缝、沉降缝位置设置背贴式塑料止水带，与防水板焊接使用，采用泵送砼以保证浇注质量及衬砌与初期支护之间密实不留空隙。

（2）排水技术

①衬砌背面排水结构

在衬背复合排水层与喷砼之间设环向排水盲沟，环向盲沟采用φ50mmHDPE单壁打孔波纹管，一般每10米或每个施工缝附近设置1道。

②路基排水工程

路面以下排水工程，分路基中央纵向中心排水管沟与横向排水管沟。纵向中心排水管沟由内径φ300mm钢筋混凝土管外裹200g/m2土工布及级配碎石滤层组成。横向排水管沟用内径φ150mm钢筋混凝土管，外裹200g/m2土工布，一般每25米1道。

③路缘排水工程

为了处理隧道内冲洗及消防排放等的污水，在隧道路肩部位设置了内径φ250mm预制圆形路缘排水沟，将洞内污水排出洞外与洞门外路基边沟相通。

（3）初期支护与二次衬砌间超挖部分的处理

在允许超挖范围内，采用同级砼回填，超挖大于允许值时，在起拱线和墙基以上1m范围内用同级砼回填，其余超挖部分可用同级砼或水泥砂浆回填。初期支护与二次衬砌之间的空隙应压注水泥砂浆填满，二次衬砌正线隧道应采用液压模板台车，泵送砼浇筑工艺。

（4）明洞开挖技术

当明洞结构基础一侧在基岩上，另一侧在土层上时，为防止不均匀沉降，土层区段的明洞基础、路基床均应挖至基岩面，且基岩面应挖成台阶形，再填浆砌片石后，方可做明洞结构及路基基层。

4结论

隧道主要有衬砌开裂、剥落，衬砌材料劣化，渗透水等几种常见病害，本文结合砚岭隧道改建工程出现的病害，详细介绍了左右隧道在改建和新建过程中病害防治及处治的具体措施。这些技术措施不仅对既有隧道病害的整治具有指导意义，而且对正在施工的隧道也能起到很好的预防效果。

参考文献：

[1]高菊如，张博，袁玮，涂文轩.既有线铁路隧道病害综合整治技术与设备配套研究[J].现代隧道技术学报，2013，50（6）.

[2]上官涛.铁道隧道底部病害成因分析与质量检测技术[J].铁道建筑学报，2015，3（6）.

[3]关宝树.隧道工程维修管理要点集[M].北京：人民交通出版社，2004.

[4]方利成等.隧道工程病害防治图集[M].北京：中国电力出版社，2001.

[5]杨新安，黄宏伟.隧道病害与防治[M].上海：同济大学出版社，2003.

[6]宋秀清，刘杰.隧道施工[M].北京：人民交通出版社，2009.

作者简介：邵卫红（1972-），男，浙江杭州人，工程师，硕士研究生，现任建德市十里埠港发展有限公司总经理，主要从事公路、水运等交通工程建设管理方面研究。