公路隧道
2010年第1期(总第69期)
青海省G227线大坂山隧道病害整治设计
刘永华
(招商局重庆交通科研设计院有限公司重庆400067)
摘要大坂山道经过8年多的运营,出现了较严重的病害,如村砌开裂、严重渗漏水、混凝土冻害和劣化等,
在对隧道进行检测的基础上,对隧道病害进行了有针对性的整治设计,整治后的媵道套拱段滴水不漏,且隧道结构
得到了有效加固,非套拱段只有3处渗漏水;同时在隧道整治时增设套拱背后混凝土温度观测系统,对衬砌混凝土
温度进行长期观测,为掌握衬砌混凝土冻害提供基础数据。
关键词大坂山隧道病害整治设计
大坂山隧道位于国道22线西(宁)一张(掖)公区混凝土强度换算值小于设计值,合格率为76.3%,
路大坂山越岭地段,处于青藏高原东北部,一般海拔不合格测区全部位于距离张掖端洞口530m范围
3650~390m,海拔3780~3850m以上分布有多年冻内。
土。隧道于1995年8月开工建设,1999年8月建成
通车,全长1532m,南端设计标高3792.75m,其海拔
高度居世界第二,亚洲第一。首次在国内隧道设计中
采用了无压防寒泄水洞和圆端保温出水口和复合式
保温层,在隧道进出口设计了自动隔风保温门。
1隧道病害现状
在大坂山恶劣的自然环境条件下,隧道经过多
年运营,出现了一些病害现象。拆除
隧道二衬表面
保温层后,经检测隧道主要存在以下病害:
图1衬砌冻害
(1)衬砌开裂及掉块:隧道二次衬砌表面裂缝较
(5)衬砌厚度不够及背后空洞:经地质雷达对隧
多,分布形态主要有纵向裂缝、环向裂缝和斜向裂道纵向和环向衬砌检测结果表明,隧道衬砌厚度在
缝,纵向裂缝最宽处约3cm,最长纵向裂缝约15m。38~65cm之间,主要在40~50cm之间。在检测深
在隧道北端部分段拱顶部位混凝土起层、剥落、掉度m范围内,隧道围岩内发现76处局部不密实或
块,掉块段总长约8m。从隧道整体看,北端施工維、脱空情况。
裂缝较密集,且多数裂缝已贯通衬砌厚度方向。
(6)实际衬砌侵入设计内轮廓:隧道衬砌混凝±
2)隧道渗漏水:隧道多处施工丁缝和裂缝存在渗采用小模板施工,变形较大靠近北端有一处在施工
漏水现象,共发现42处渗漏水点,其中12处渗漏较过程中发生塌方冒顶情况,为工程抡险需要,该段村
大,主要发生在距离张掖端洞口400m范围内,渗漏砌采用整体式浇筑,衬砌实际内轮廓在左右拱腰部
水现象在雨季和冰雪消融季节尤为突出。
位侵入建筑限界。
(3)冻害:隧道处于高原寒冷地区,南端部分段
位于永久冻土线以下,冬令期长达228,极端最低2整治方案
气温-34℃,隧道由于风筒效应,洞内温度更低。在
在对隧道病害进行有针对性的全面、彻底检测,
隧道北端530m范围内存在多处严重渗漏水,渗漏并对隧道病害原因进行详细分析之后,提出隧道整
水在寒冷季节结冰,在温暖季节融化,反复冻融形成治方案如下:
冻害(图1)。
(1)隧道南端(西宁端)980m无较大结构病害,
(4)衬砌混凝土劣化:受建设时施工工艺限制及主要为隧道渗漏水病害,因此只对隧道渗漏水进行
村砌混凝土反复冻融等因素影响,衬砌混凝土强度整治即可。
较低。共布置强度检测测区215个,其中有51个测
(2)隧道北端(张掖端)552m隧道除存在渗漏
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刘永华青海省G227线大坂山隧道病害整治设计
水病害外,还存在结构病害,因此应在对隧道渗漏水
(3)对衬砌表面渗水面积较大又不易找到集中
进行整治的基础上,对隧道结构进行加固整治
渗漏水处的地段,按一定间距设环向盲沟,将渗水引
3隧道渗漏水整治
至边墙脚进行引排。对少量渗漏水地段,采用凿槽
封堵的方法进行处治。
遂道冻害严重影响结构的安全性,但其本质为
(4)在路面中线按12.5m间距打泄水孔至防寒
隧道水害,因此对隧道渗漏水病害的整治尤其重要。泄水洞,打通仰拱填充与防寒泄水洞的水力联系,排
大坂山隧道除设置传统的纵横向防排水系统外,还除仰拱内的积水,并能排除由边墙脚部位渗人中心
首次在国内隧道设计中采用了无压防寒泄水洞,在排水沟内的积水。在该泄水孔内埋设打孔泄水管对
燧道仰拱下部约5m深处沿隧道纵向设置防寒泄水水进行引排
洞,并沿隧道纵向按一定间距(50m)布设泄水横洞。
(5)完善洞口处的排水体系:对洞口处横向路面
隧道经过多年运营,出现了渗漏水病害,渗漏水既影截水沟与防寒泄水洞进行硫通,确保路面漫流不进
响隧道外观的美观程度,在高寒地区寒冷季节渗漏入隧道洞内,可采取如下措施:①将路面截水沟内的
水在路面结冰后将直接影响行车安全,渗漏水的反淤积物清除干净,保证截水沟、边沟及防寒泄水洞的
复冻融对结构安全也造成了一定影响。本着“防、连接顺畅;②清理截水沟与防寒泄水洞洞口的连接
排、堵、截相结合,因地制宜”的原则对隧道渗漏水进口,并将连接口径适当扩大,降低冬季因结冰而堵塞
行整治,通过重新铺设防排水措施,建立起新的防排洞口的可能性;③彻底清理防寒泄水洞洞内和洞口
水系统(图2)。整治主要采取以下措施:
的淤积物,恢复泄水口的原有口径;④路面淤冰的处
理:加强日常养护工作,对路面淤冰及时清除,进行
合成树脂防水卷材
合成树脂防水卷材
撒盐溶冰处理,并采取路面刻槽等揹施提高路面摩
1.5%1
阻力。
纵向排水育汋
向排水自汹
4隧道结构整治
中心排水沟
经仔细分析隧道结构病害的现状和原因,在对
路面中线泄水管l
燧道结构进行加固整治措施方面,有两种方案可以
选择,整治方案比较表1所示。
泄水横洞
遂道在原施工过程中发生过塌方冒顶的情况,基
泄水横洞
防楽泄水
于隧道早日通车和施工安全考虑,并综合考虑其它因
素,对结构整治措施最终选定为套拱方案(图3)。对
图2隧道原防排水系统
套拱后侵人隧道建筑限界的部位不进行整治,而是采
(1)加密、加长泄水横洞。根据观察,防寒泄水取在洞口设置限高门架和交通警示牌对行车进行引
洞内地下水一直呈流动状态,防寒泄水洞具有良好导的方法。结构加固整治主要采取以下措施:
的防冻保温排水效果。根据竣工资料,北端泄水横
中25中空注浆销杆
中42注浆管
洞的实际间距约为50m,根据隧道渗漏水具体情况,
将泄水横洞间距加密到约25m,并加长到15m左然
右。在泄水横洞周边向围岩内打泄水孔,泄水横洞是表
两侧掌子面不封闭,以达到对地下水进行有效疏导
!治后内轮感
的效果。
描!原二树内轮席
线
(2)在渗漏水较为集中、严重的地方,如施工缝
处,采取凿环向槽埋管引排的方法整治,埋管须引至
边墙脚,向防寒泄水洞或泄水横洞内打孔,将渗漏水
/25秒業任
引至防寒泄水洞或泄水横洞内。对集中较大渗漏水
凿除部分
普除部分
地段,在原二次衬砌表面凿出宽集水槽,将水引排至
图3衬砌套拱设计图
防寒泄水洞或泄水横洞内排出。
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