单拱隧道裂缝渗水路面破损病害加固设计图

第14页山心坡隧道病害处治工程设计说明、项目概述1.工程概况G8511昆玉高速公路（玉溪至昆明方向）山心坡隧道距昆明约39Km，昆明侧起点里程为K42+785，玉溪测终点里程为K43+451，全长为666m。隧道轴线为直线，纵坡为2.5%的单向坡，洞顶覆盖厚2~62m，路基宽13.5m，路面宽11.0m；隧道限界净高5m，隧道净跨13.87m，净高8.25m，为三心圆拱曲墙单拱隧道。该隧道自1999年4月建成通车，至今已有15年。针对隧道渗漏水病害已做过多次防渗加固，处治方法包括采用膨胀混凝土灌浆、采用止水带和止水膏凿槽引排水防渗，效果均不太理想。目前经相关专业检测单位进行定期检测后，发现该隧道B等级病害有增加的趋势，并出现部分A级病害，主要病害有衬砌裂缝、衬砌渗水、路面开裂等，导致隧道存在安全隐患，可能影响正常营运。鉴于隧道现状，急需进行专项检测，确定病害分布位置和处治段落，以便进行病害整治和结构补强加固。隧道进出口照片见照片1.1-1、1.1-2。纵断面、横断面见图1.1-1、1.1-2。照片1.1-1隧道进口照片照片1.1-2隧道出口照片2.地质概况隧道地层为二迭系致密块玄武岩，以高原大陆喷发玄武岩岩流为主并间夹基性凝灰岩，凝灰角砾岩等，从地表向地下延伸，岩石一般具有全~强风化呈土状、碎石状；弱风化呈碎石、碎块状；微风化呈碎块、大块状的结构特征，零星分布残坡积物，土质基本为亚粘土含碎石。隧道通过范围内无大规模连续的地质构造，岩性单一，均为玄武岩，但节理、裂隙较为发育，破坏了岩体的完整性，降低了岩体的强度。隧道范围内的地下水主要为基岩裂隙水，补给为大气降水，汇水区为两侧山体的表面积，地下水呈潜水型产出，由于受结构裂隙控制，多处具泉点出露，泉水流量较小。3.竣工概况：1）洞门工程进口洞门，从K43+451~K43+461，包括10m长的明挖。出口洞门从K42+775~K42+785段，其中包括10m的明挖。山心坡隧道洞门为翼墙式洞门，由于边坡较高，为保证边坡的稳定和进洞的安全，在施工中先对洞门边坡及仰拱进行喷锚支护，待洞门地质稳定后，才进洞。2）洞身工程洞身工程从K42+785~K43+451段，共长666m，分明洞和暗洞施工。（1）进口明洞K43+429~K43+451段，长22m；出口明洞K42+785~K42+806.757段，长21.575m；原设计为II类围岩衬砌，明洞段为土质边坡，埋深浅，按暗洞施工也不可能，作为明洞施工，明洞衬砌防水钢筋混凝土厚80cm，两侧边坡打锚杆，挂钢筋网，喷射20号混凝土，洞身混凝土强度达到要求后，对拱上进行回填，先填碎石，再夯填粘土隔水层。（2）暗洞施工，II类围岩采用短台阶分部法开挖，III、IV类围岩采取短台阶法开挖。II类围岩进行超前支护，暗洞采用Φ108×6的大管棚及Φ42×5小导管作超前支护，并注浆C.S浆液；爆破采用光面爆破。开挖后及时初喷2cm厚混凝土、安防钢架，紧接着喷25号混凝土，以减少围岩暴露时间，控制围岩变形，防止围岩松弛；二次衬砌根据初期支护的情况和监控量测分析结果进行灌注，每段模筑砼均一次完成整体浇筑。灌注前预留和预埋号照明、通风、消防所需的洞室和管路。（3）实际施工后的衬砌分类：明洞衬砌：K42+785~806.757、K43+429~451；II类衬砌：K42+806.757~875、K43+365~423；III类衬砌：K42+875~955、K43+005~065、K43+076~081、K43+265~310；III类加强衬砌：K43+310~365；IV类衬砌：K42+955~K43+005、K43+081~139、K43+065~076；IV类加强衬砌：K43+139~265。（4）塌方处理洞身K42+918~K42+925段上导坑发生坍方，坍穴长7m，宽约10~15m，高约1~6m。塌方发生后，先喷射混凝土封闭穴面，待塌穴稳定后，采用方木和圆木进行木排支撑，打锚杆，挂网喷射混凝土进行支护。拆除木排支撑和清理坍体分两次进行，先清理一半，灌注混凝土，在灌注混凝土中埋置直径50mm的钢管，作为注浆导管，回填后，在进行第二次清运坍体。进行初期支护，采用加密钢架，提高标号的混凝土进行支护。吊板混凝土上面用干砌片石回填密实，向坍穴注水泥浆。3）衬砌支护参数表围岩类别衬砌类别里程桩号初期支护二次衬砌备注锚杆钢筋焊接网喷砼钢拱架拱圈仰拱II暗洞明作K42+785~K42+806.757Φ22ZW药卷锚杆长4.0m（1.0×1.0m）ΦR8间距25×25cm15cm-80cm65cm-IIK42+806.757~K42+875Φ22ZW药卷锚杆长4.0/3.0m（0.6×0.6m）ΦR8间距20×20cm25cm钢架锚杆间距0.6m75cm60cm采用管棚超前注浆支护法IIIIIIK42+875~K42+955Φ22ZW药卷锚杆长3.5m（0.8×0.8m）ΦR8间距25×25cm20cm蝴蝶形钢筋网55cm40cm-IVIVK42+955~K43+005Φ22ZW药卷锚杆长3.0m（1.0×1.0m）-15cm-40cm-无仰拱IIIK43+005~K43+065Φ22ZW药卷锚杆长3.5m（0.8×0.8m）ΦR8间距25×25cm20cm蝴蝶形钢筋网55cm40cm-IVK43+081~K43+139Φ22ZW药卷锚杆长3.0m（1.0×1.0m）-15cm-40cm-无仰拱IIIK43+076~K43+081Φ22ZW药卷锚杆长3.5m（0.8×0.8m）ΦR8间距25×25cm20cm蝴蝶形钢筋网55cm40cm-IVK43+065~K43+076Φ22ZW药卷锚杆长3.0m（1.0×1.0m）-15cm-40cm-无仰拱IV加强K43+139~K43+265Φ22ZW药卷锚杆长3.5m（0.8×0.8m）ΦR8间距25×25cm20cm蝴蝶形钢筋网55cm40cm采用超前小导管注浆支护法IIIK43+265~K43+310Φ22ZW药卷锚杆长3.5m（0.8×0.8m）ΦR8间距25×25cm20cm蝴蝶形钢筋网55cm40cm-IIIIII加强K43+310~K43+365Φ22ZW药卷锚杆长3.5m（0.8×0.8m）ΦR8间距20×20cm25cm蝴蝶形钢筋网55cm40cm采用超前小导管注浆支护法IIK43+365~K43+423Φ22ZW药卷锚杆长4.0/3.0m（0.6×0.6m）ΦR8间距20×20cm25cm钢架锚杆间距0.6m75cm60cm采用管棚超前注浆支护法II暗洞明作K43+429~K43+451Φ22ZW药卷锚杆长4.0m（0.6×0.6m）ΦR8间距20×20cm10cm-80cm60cm-4）隧道防排水以“排、防”为主，“防、排、堵、截”相结合的综合治理措施；洞外排水在仰坡和洞口上边坡设置了截水沟，将边坡水引出隧道区。洞内排水，在衬砌背后设置弹簧排水管，Ⅱ类围岩每10m设一条，Ⅲ类围岩每20m设一条，Ⅳ类围岩每30m设一条。洞内路面水、衬砌背后水，通过盖板上设置的泄水缝和盲沟下设置的纵向排水管和泄水管引至隧道两侧排水沟排走。5）变更设计情况：由于隧道围岩破碎、节理发达，部分衬砌段未达到设计围岩类别，为确保施工安全及工程进度，对这些衬砌断面采取加强处理或改变衬砌类型进行施工，具体施工变更情况如下：（1）进口端K43+429~K43+451、出口端K42+785~K42+806.757由原设计Ⅱ类衬砌变更为明洞衬砌；（2）K43+005~065、K43+076~081由原设计Ⅳ类围岩衬砌变更为Ⅲ类衬砌；（3）K43+139~K43+265由原设计Ⅳ类围岩衬砌变更为Ⅳ类加强衬砌；（4）K43+310~365由原设计Ⅲ类衬砌变更为Ⅲ类加强衬砌；（5）K42+817.775~875原设计采用Φ108×6大管棚改为GMC锚杆超前支护。4.历史养护情况1）2007年1月2日~1月17日由云南航天质量无损检测站有限公司对山心坡隧道K42+783.8~K43+444.2段二次衬砌缺陷检测，检测共发现缺陷72处，最大脱空（欠实）量＞80cm，最大缺陷面积1043m3，缺陷面积共计2097.5m2，占该次检测测控面积的13.2%。2）2007年8月12日~9月21日云南中渊高速公路养护工程有限公司对山心坡隧道K42+783.8~K43+444.2段共72处缺陷进行压浆处理，完工后经过4期过程检测和4期复检，检测结果表明，压浆处理后缺陷明显改善，达到了处理目的。、病害处治设计依据、规范及技术标准加固设计依据：1）山心坡隧道竣工图；2）山心坡隧道病害检测报告（）加固设计采用规范及参考资料：《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）；《公路隧道施工技术规范》（JTJ042-94）；《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；《公路隧道养护技术规范》（JTGH12-2003）加固技术标准：加固技术标准与原设计的技术标准相同：道路等级：高速公路行车速度：80km/h设计荷载：汽-超20，挂-120；地震基本烈度：按Ⅵ度设防；、隧道主要病害情况2014年1月，对该隧道进行了详细的病害检测，包括外观检测和专项检测，其中衬砌雷达检测布置7条测线，路面雷达检测布置2条测线，围岩雷达检测布置3条测线。根据检测结果，出具了相应的检测报告。根据出具的检测报告，对病害进行分类统计。隧道的主要病害有以下几个方面：隧道初支、二衬存在欠实和脱空缺陷，局部围岩存在富水和空洞缺陷。病害结果统计见表2-1~表2-2。表2-1山心坡隧道衬砌检测病害统计表编号位置起止里程位置深度(cm)病害类型长度（m）面积（㎡）厚度（cm）CT6右边墙K43+219~K43+22252脱空3273.0CT7K43+229~K43+23240脱空31.222.0CT8K43+237~K43+23934脱空21.7522.0CT3右拱脚K42+902.8~K42+904.968脱空2.12.530.0CQ6K43+228~K43+23145不密实32.535.0CQ7K43+233~K43+23636不密实3230.0CQ9K43+332~K43+33429不密实21.530.0CT2右拱腰K42+906.0~K42+910.370脱空4.3425.0CQ5K43+208~K43+21033不密实2243.0CQ8K43+293~K43+29538不密实21.623.0CT12K43+300~K43+30945脱空916.510.0CT13K43+319~K43+32450脱空510.515.0CT15K43+328~K43+33450脱空611.113.0CQ1拱顶K42+832~K42+83654不密实44.230.0CT1K42+905~K42+91149脱空66.511.0CT4K43+084.7~K43+087.654脱空2.9310.0CT5K43+129~K43+13151脱空2243.0CQ3K43+166~K43+16854不密实2211.0CT9K43+254.2~K43+257.064脱空2.84.522.0CT11K43+292~K43+30525脱空134515.0CQ4左拱腰K43+208~K43+21146不密实31.532.0CT10K43+292~K43+30335脱空115115.0CT14K43+328~K43+33467脱空612.617.0CQ2左拱脚K43+036~K43+04158不密实52.524.0CQ10K43+371~K43+37470不密实31.824.0CQ11K43+376~K43+37972不密实31.822.0表2-2山心坡隧道围岩病害统计表编号位置起止里程位置深度(m)病害类型长度（m）面积（㎡）厚度（m）WF2右拱腰K42+847.4~K42+854.10.8裂隙杂乱岩层富水6.728.02.0~8.0WF3K42+862.9~K42+872.11.5裂隙杂乱岩层富水9.240.02.4~7.0WF12K43+340.4~K43+361.20.8裂隙杂乱岩层富水20.8100.04.1~8.5WF1拱顶K42+815.1~K42+819.24.5裂隙杂乱岩层富水4.116.45.0~8.0WF4K42+892.3~K42+902.35.2裂隙杂乱岩层富水10.040.01.5~3.7WF5K42+906.4~K42+915.60.8裂隙杂乱岩层富水9.236.02.5~8.7WF6K42+976.9~K42+979.53.4裂隙杂乱岩层富水2.610.42.7~5.4WK1K43+063.6~K43+073.10.9空洞9.528.50.3~0.9WF7K43+109.3~K43+123.04.3裂隙杂乱岩层富水13.754.83.5~4.9WF8K43+155.6~K43+161.12.6裂隙杂乱岩层富水5.522.02.9~4.3WF9K43+183.4~K43+200.93.1裂隙杂乱岩层富水17.580.03.7~5.6WF10左拱腰K43+344.1~K43+354.80.9裂隙杂乱岩层富水10.734.82.3~7.9根据以上统计，山心坡隧道衬砌空洞、欠实共26处，最大面积为51m2，最大厚度为43cm，主要集中于隧道拱顶和拱腰处。隧道围岩空洞和裂隙杂乱富水区域共13处，最大面积为100m2，最大厚度为2.5m~8.7m。路面及仰拱存在欠实的缺陷。病害结果统计见表2-3。表2-3山心坡隧道路面及仰拱病害统计表编号位置起止里程位置深度(cm)病害类型长度（m）面积（㎡）厚度（cm）1路面及仰拱（CX8）K43+119~K43+12055不密实11212K43+122~K43+12478不密实22143K43+140~K43+14177不密实11244K43+387~K43+38867不密实11215K43+395~K43+39775不密实23206路面及仰拱（CX9）K42+953~K42+95572不密实22207K43+187~K43+18886不密实11228K43+444~K43+44749不密实3318根据以上统计，山心坡隧道路面基层存在不密实病害，位置深度49cm~86cm，判断为仰拱顶部回填料不密实。隧道衬砌厚度不足隧道内部分区域有衬砌厚度不足的情况，其中1处面积较大，具体情况见下表。表2-4山心坡隧道衬砌厚度不足病害统计表里程编号位置面积（㎡）病害描述原设计厚度K42+870~K42+872.5CB右拱腰5.0平均衬砌厚度为47.5cm75cm以上检测结果表明：该处衬砌厚度实测值大于设计值的2/3，有效设计厚度满足相关要求。隧道内轮廓检测情况共检测42个截面，其中K43+260截面偏差较大为34cm，对该界面前后20m加密测量后发现变形递减，无突变，非结构性变形。其它各截面无异常变位情况。隧道衬砌病害隧道衬砌出现混凝土开裂、渗水、流水、表层破损等病害，部分裂缝处伴有渗水现象。根据检测报告记载，隧道衬砌均发现裂缝。混凝土衬砌外观病害主要包括边墙竖向及纵向开裂，边墙渗水泛碱、污渍，拱部局部斜向开裂、施工缝有渗水痕迹及局部漏水。表2-5山心坡隧道外观病害统计表序号位置纵向裂缝斜向裂缝环向裂缝竖向裂缝渗水污渍破损1左边墙7条3条0260条41处02右边墙13条00240条10处03拱部37条2条86条042处56处1）隧道主要裂缝统计见表2-6~2-7。表2-6隧道A类裂缝统计表纵向裂缝统计表（1mm≤δ）里程位置状态描述（1mm≤δ）判定结论性质长度（m）宽度（mm）病害描述K42+939~K42+940.7右边墙纵向1.71纵向裂缝，L=1.7m、δ=1.00mmAK43+029~K43+033右边墙纵向41.1距墙脚2m处纵向裂缝，L=4m、δ=1.10mmAK43+033.7左边墙纵向62.1纵向裂缝，距拱脚0.4m处，L=6.0m，δ=2.10mmAK43+073右边墙纵向31纵向裂缝，距拱脚1m处，L=3.0m、δ=1.00mmAK42+798~K42+810右拱腰纵向121右拱腰3/4处衬砌出现纵向裂缝，L=12.0m，δ=1.00mmAK43+025.9~K43+032.8右拱腰纵向6.91右侧拱腰3/4拱腰处纵向裂缝,L=6.9m，δ=1.00mmAK43+085.5~K43+111.5拱顶纵向261拱顶纵向裂缝，L=26.0m、δ=1.00mmAK43+296~K43+301左拱腰纵向51.2左拱腰距拱脚0.5m处衬砌纵向开裂,L=5.0m，δ=1.20mmAK43+429~K43+437右拱腰纵向81右拱腰距拱脚0.4m处衬砌纵向开裂，L=8.0m，δ=1.00mmA竖向环向裂缝统计表（2mm≤δ）里程位置状态描述判定结论性质长度（m）宽度（mm）病害描述K43+236.2(K43+234.2)左边墙竖向42.3竖向裂缝，通长，向下延伸至检修道，向上延伸至拱腰0.5m，L合=4.0m，δ=2.30mmAK43+329左拱腰环向13.52.1左拱腰至3/4拱腰处衬砌环向裂缝，L=13.5m、δ=2.10mmAK43+417拱顶环向32.5拱顶向两侧拱腰发展的环向裂缝，L=3.0m，δ=2.50mmA表2-7隧道B类裂缝统计表纵向裂缝统计表（0.5mm≤δ＜1mm）里程位置状态描述（0.5mm≤δ＜1mm）判定结论性质长度（m）宽度（mm）病害描述K42+879.1~K42+880右边墙纵2.60.6距墙脚1.8m处纵向裂缝，L=2.6m、BK42+885~K42+887.1（K42+881.9~K42+885）右边墙纵2.10.7距墙脚2m处纵向裂缝，L=2.1m、δ=0.7mmBK42+891.5~K42+893.5右边墙纵20.7距墙脚2m处纵向裂缝，L=2m、δ=0.7mmBK42+971~K42+972右边墙纵10.5距墙脚2m处纵向裂缝，L=1.0m、δ=0.5mmBK43+064.5右边墙纵3.80.5距墙脚2m处纵向裂缝，L=3.8m、δ=0.50mmBK42+827~K42+835左拱腰纵80.8左拱腰距拱脚0.2m处衬砌纵向开裂，L=8.0m，δ=0.80mmBK42+905~K42+908.7左拱腰纵3.70.5左拱腰距拱脚0.3m处衬砌纵向开裂，L=3.7m，δ=0.50mmBK42+965~K42+971左拱腰纵60.5左拱腰距拱脚0.3m处衬砌纵向开裂，L=6.0m，δ=0.50mmBK43+029~K43+041.2（K43+029~K43+033）左拱腰纵120.8左侧拱腰距拱顶1m处纵向裂缝，L=12.0m、δ=0.80mmBK43+040~K43+042左拱腰纵30.8左拱腰距拱脚0.4m，衬砌纵向开裂，L=3.0m，δ=0.80mmBK43+077~K43+081右拱腰纵40.6右拱腰距拱脚0.1m处衬砌纵向开裂，L=4.0m，δ=0.60mmBK43+068.5~K43+083拱顶纵14.50.6拱顶纵向裂缝，L=14.5m、δ=0.60mmBK43+227~K43+231左拱腰纵40.8左拱腰距拱脚0.3m处衬砌纵向开裂，L=4.0m，δ=0.80mmBK43+264~K43+275左拱腰纵110.5左拱腰距拱脚0.2m处衬砌纵向开裂，L=11.0m，δ=0.50mmBK43+270~K43+280拱顶纵100.5拱顶衬砌纵向开裂，L=10.0m，δ=0.50mmBK43+295~K43+300拱顶纵50.5拱顶衬砌纵向开裂，L=5.0m，δ=0.50mmBK43+366.9~K43+370.4右拱腰纵3.50.5右侧1/4纵向裂缝，L=3.1m、δ=0.50mmB竖向环向裂缝统计表（1mm≤δ＜2mm）里程位置状态描述判定结论性质长度（m）宽度（mm）病害描述K42+900右边墙竖31.2竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.20mmBK42+908右边墙竖31.1竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.10mmBK42+923.5(K42+921.2)右边墙竖31.1竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.10mmBK42+930.5右边墙竖31竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.00mmBK42+963右边墙竖31竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.00mmBK43+010（K43+008.5）拱腰及拱顶环181衬砌环向开裂，通长、L=18.0m、δ=1.00mmBK43+014.5左边墙竖31.2竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.20mmBK43+018(K43+20.6)右边墙竖31竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.00mmBK43+022.5（K43+020.2）左边墙竖3.51竖向裂缝，通长，延伸至拱腰0.5m，BK43+025.5左边墙竖31.3竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.30mmBK43+033.5左边墙竖31.2竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.20mmBK43+040左边墙竖31竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.00mmBK43+062.2（K43+062.8）右边墙竖3.81.5竖向裂缝，由上向下发展，通长，延伸至拱腰0.8m，L合=3.8m、δ=1.50mmBK43+080.4左边墙竖31衬砌施工接缝处开裂，延伸至左边墙，通长，δ=1.00mmBK43+088.5左边墙竖31竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.00mmBK43+091.6左边墙竖31竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.00mmBK43+111.2拱腰及拱顶环91拱脚至拱顶衬砌环向开裂，L=9.0m、BK43+111.8左边墙竖31.3竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.30mmBK43+112左拱腰环91左侧拱脚至拱顶环向开裂，L=9.0m、BK43+129拱腰及拱顶环181.4拱圈环向裂缝，通长、L=18.0m、δ=1.40mmBK43+140.5（K43+141）右边墙竖31竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.00mmBK43+146（K43+144.5）右边墙竖3.41.3竖向裂缝，通长，延伸至拱腰0.4m，BK43+203.5（K43+205）左拱腰环91环向裂缝，左侧拱脚至拱顶，L=9.0m、BK43+205.8左边墙竖31.6竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.60mmBK43+231（K43+228）左边墙竖31.5竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.50mmBK43+241左边墙竖31.3竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.30mmBK43+280.5左边墙竖31竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.00mmK43+325.5（K4+324）拱腰及拱顶环181环向裂缝，通长、L=18.0m、δ=1.00mmBK43+338.1左拱腰环4.51左侧拱脚至左侧1/3拱腰处环向开裂，BK43+378.6(K43+375)左边墙竖31.3竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.30mmBK43+396.5左边墙竖31.3竖向裂缝，通长，L=3.0m、δ=1.30mmBK43+399拱顶环31.3拱顶向两侧拱腰发展的环向裂缝，且局部衬砌表层砂浆脱落，L=3.0m，δ=1.30mmB2）隧道主要渗水病害统计见表2-8。表2-8隧道主要渗水病害统计表桩号位置渗漏形式K42+790右边墙及拱腰施工缝渗水K42+810~K42+812左边墙施工缝渗水K42+817.7~K42+818.3右边墙裂缝渗水K42+822~K42+825左边墙施工缝渗水K42+828右边墙裂缝渗水K42+830~K42+832左边墙施工缝渗水K42+869.6左边墙裂缝渗水K42+883~K42+885左边墙及拱腰施工缝渗水K42+888左拱腰裂缝渗水K42+915边墙及拱腰施工缝渗水K42+920边墙及拱腰裂缝渗水K42+934拱腰及拱顶施工缝渗水K42+946.5拱腰及拱顶施工缝渗水K42+970.5拱腰及拱顶施工缝渗水K42+976拱顶裂缝渗水K42+978拱腰及拱顶施工缝渗水K42+988拱腰及拱顶施工缝渗水K43+001.5左边墙施工缝渗水K43+065拱腰及拱顶施工缝渗水K43+066~K43+070左边墙裂缝渗水K43+073边墙及拱腰施工缝渗水K43+077拱顶施工缝渗水K43+104左拱腰施工缝渗水K43+151边墙及拱腰施工缝渗水K43+178.5右拱腰施工缝渗水K43+200左拱腰施工缝渗水K43+202.5~K43+210左拱腰裂缝渗水K43+207~K43+220左边墙施工缝渗水K43+213拱腰施工缝渗水K43+219拱顶及拱腰施工缝渗水K43+226.5拱顶及拱腰施工缝渗水K43+233.5左边墙及拱腰施工缝渗水K43+251拱顶及拱腰施工缝渗水K43+257拱顶及拱腰施工缝渗水K43+261~K43+263左边墙裂缝渗水K43+268.5右拱腰施工缝渗水K43+280~K43+285左边墙裂缝渗水K43+285.4拱顶及拱腰施工缝渗水K43+287.2拱顶裂缝渗水K43+291左边墙裂缝渗水K43+321右拱腰施工缝渗水K43+343.6左边墙裂缝渗水K43+431拱顶及拱腰施工缝渗水3）隧道主要起层剥落病害统计见表2-9。表2-9衬砌破损统计表里程位置面积（㎡）病害描述类别K42+897.5右拱腰1.0右拱腰1/4处破损，混凝土剥落，S=2.0m×0.5m、H=0.2mBK43+152拱顶0.6衬砌拱顶附近1处衬砌表层砼破损、剥落，S=0.6m×1.0m、H=0.1mBK43+187.5左拱腰0.4左拱腰破损露筋，S=0.4m×1.0m，露筋长L=1m、H=0.3mBK43+300拱顶0.1拱顶衬砌破损，S=0.5m×0.2m、H=0.1mB其余表层破损，共52处、合计面积61.64㎡隧道路面病害表2-10路面破损统计表序号位置病害种类病害描述1

K42+788路面拥包中间行车道凹凸不平、坑槽2K42+848局部开裂行车道路面纵向开裂、塌陷，S=4m×0.2m3K42+856破损坑槽中间行车道破损坑槽，S=0.2m×0.5m4K42+885破损外侧两车道横向破损，S=0.15m×7m5K42+938~K42+935坑槽拥包左侧行车道纵向坑槽拥包，S=0.5m×3m6K42+923破损中间行车道行车道沉陷、破损，S=0.5m×4m，横向7K42+927破损左侧行车道横向开裂修补后破损，S=0.5m×3m（路面曾冒水）8K42+955~K42+960破损左侧行车道纵向3处破损，S=0.5㎡9K42+964破损左侧行车道1处破损，S=0.4m×0.8m，H=0.05m10K42+969破损左侧行车道1处破损，S=0.2m×0.5m，H=0.1m11K43+119.4横向裂缝行车道横向贯通开裂、碎边，中间车道局部网裂碎边，网裂S=1m×1.5m隧道典型病害照片照片2-1K43+216.7施工缝渗水污渍照片2-2K43+241左边墙竖向裂缝照片2-3K43+085.5~K43+111.5拱顶纵向裂缝照片2-4K43+158环向裂缝照片2-5K43+251环向施工缝渗水照片2-6K43+187.5衬砌破损照片2-7出口端截水沟破损照片2-8检修道缘石破损、隧道受力分析验算及安全评价本次计算采用MidasGTS对隧道衬砌结构的变形和内力进行分析，计算采用“荷载－结构”模型，按隧道的不同围岩级别及相应的设计衬砌结构形式分别计算，然后根据《公路隧道设计规范》进行结构承载能力复核，最终评价隧道结构的安全性能。建模对衬砌结构采用“荷载－结构”模型进行验算，以衬砌中线作为结构计算线，建模时将二次衬砌结构离散为若干个有限元直梁单元。模型建模时拱圈、边墙和仰拱分别各建立近似相同长度的单元，共划分了64个单元。假定仰拱承受地基弹性抗力，将弹性支撑以铰接的方式支撑在衬砌梁单元之间的节点上。弹性支撑采用的是弹簧单元，它们不承受弯矩，只有轴力，弹性支撑沿衬砌轴线的法向设置。拱圈受垂直和水平土压力荷载，按连续梁单元荷载模拟。见图3-1。图3-1计算简图图3-2荷载简图对于隧道围岩压力的计算采用公路隧道规范的计算公式进行计算。为配合衬砌的离散化，施加荷载的时候将以上均布荷载进行离散，将作用在衬砌上的分布荷载置换为等效节点力，施加于各个节点。自重荷载通过计算软件直接施加。荷载型式和荷载结构模型如图3-2所示。衬砌及围岩物理力学参数选择本次力学分析对Ⅳ、Ⅴ级围岩（新标准围岩分类级别）分别进行计算，围岩和衬砌的物理力学参数，如表3-1，表3-2所示。表3-1衬砌物理力学参数表衬砌结构重度／（kN/m3）弹性模量/GPa泊松比C25混凝土2329.50.2表3-2围岩物理力学参数表围岩重度／（kN/m3）弹性抗力系数k(MPa/m)泊松比Ⅳ级围岩223000.32Ⅴ级围岩181500.4荷载计算在荷载的计算中，围岩级别区段的竖向压力均按照《公路隧道设计规范》要求，深埋隧道的围岩压力按松散荷载考虑，按公式计算得出。荷载的计算结果如表3-3所示。表3-3深埋荷载计算表围岩级别隧道竖向荷载（kN/m2）水平均布侧压力（kN/m2）V级围岩256128Ⅳ级围岩146.544计算结果1）Ⅴ级围岩图3-3结构位移图图3-4轴力图图3-5剪力图图3-6弯矩图由计算得知，Ⅴ级围岩深埋衬砌所受最大弯矩出现在拱腰处，数值为1248.56kN*m，受力较合理。整环衬砌均承受压应力，最大压应力集中在边墙处，数值为2134.81kN。3）Ⅳ级围岩段图3-7结构位移图图3-8轴力图图3-9剪力图图3-10弯矩图由计算得知，Ⅳ级围岩衬砌所受最大弯矩出现在拱腰处，数值为716.84kN*m，受力较合理。整环衬砌均承受压应力，最大压应力集中在拱脚处，数值为2231.78kN。计算结果分析为分析衬砌结构的安全性，以下根据上述内力计算结果计算衬砌结构的安全系数，对衬砌的安全性能进行检验，并和设计厚度的衬砌安全系数进行对比。根据规范规定，混凝土偏心受压构件按破坏阶段进行强度验算。具体计算方法为根据材料的极限强度，计算出偏心受压构件的极限承载力N极限，与实际内力相比较，得出截面的抗压（或抗拉）强度安全系数，检查其是否满足规范要求，即：当由抗压强度控制，即时：其中：——构件纵向系数，隧道衬砌取1；——混凝土（C25）极限抗压强度，此处取19MPa；——轴力的偏心影响系数，按以下经验公式确定：其中：——截面宽度，取1m；——截面厚度（衬砌0.5m）；当由抗拉强度控制，即时：其中：——混凝土（C25）极限抗拉强度，此处取2.0MPa。需要指出的是：规范中抗拉控制检算针对的是素混凝土，Ⅴ级围岩衬砌由于设计上二次衬砌采用了模筑钢筋混凝土，检算中若由抗拉强度控制时，将不能采用规范公式进行检算，需考虑配筋情况，根据配筋计算其安全系数，并检验其是否满足规范要求。具体验算方法如下：对于对称配筋的偏心受压构件先确定其为大偏心还是小偏心。当时，为大偏心受压情况，安全系数按以下公式计算：其中：——混凝土保护层厚度，此处取40mm；——钢筋抗拉强度设计值，取335MPa;b——截面宽度，此处取1m；——混凝土有效高度，计算公式如下：——受拉区钢筋截面面积，根据施工资料计算知Ag为1520mm2；Rw——混凝土弯曲抗压极限强度，此处取24.2MPa；h——混凝土高度；e——单侧钢筋重心至轴向力作用的距离；x——受压区计算高度，当时，为小偏心受压情况，安全系数按以下公式计算：其中：Ra为混凝土抗压极限强度，此处取19MPa；利用以上内力数据，并根据规范公式，计算全断面各单元的衬砌强度安全系数，对衬砌的安全性能进行检验。Ⅴ级、Ⅳ级围岩衬砌设计上二次衬砌采用了模筑混凝土，不考虑配筋，检算中由抗拉强度控制时，按照混凝土极限抗拉强度进行检算。经验算，各单元的强度系数均满足现行规范的要求。可以判断原设计衬砌结构强度能满足规范要求，结构安全可靠。隧道安全评价（1）隧道虽存在变形、位移、沉降，但已停止发展，已无可能再发生异常情况，评定为B级。隧道路面、衬砌环向裂缝及拱部起层破损等病害局部与衬砌结构不均匀沉降和变形有关，根据云南航天工程物探检测股份有限公司出具的隧道结构应变监测结果，传感器的应变变化基本在正常的变形范围内，表明隧道变形、位移、沉降等较小或停止发展。（2）衬砌存在裂缝，局部区段的裂缝有一定发展趋势，该类病害区段评定为1A。根据本次隧道病害检测结果，结合以往隧道定期检测结果进行对比分析，隧道局部区段裂缝有一定发展趋势，可能加剧隧道渗漏水和起层剥落等病害，从而对隧道安全运营产生影响。（3）衬砌背面存在空隙，估计今后由于地下水作用，空隙会扩大，该类病害区段评定为1A。根据本次隧道衬砌缺陷检测结果，衬砌背后及围岩存在空洞，且围岩富水区域较多，地下水作用可能使空隙扩大。综合以上分析，山心坡隧道结构总体安全，但是由于渗漏水、裂缝、围岩及衬砌脱空等病害的存在，特别是局部区段病害存在缓慢发展趋势，可能会危及行人、行车安全，有必要采取措施，及时处治病害，确保隧道安全运营。、隧道病害成因分析隧道衬砌空洞和欠实隧道衬砌为普通钢筋混凝土结构，根据检测报告统计，衬砌空洞在衬砌中的位置有四类：初期支护背后、初期支护内、二次衬砌和初期支护之间、二次衬砌内，在长度方向没有明显的规律性。根据空洞和欠实在衬砌中的位置，进行病害原因分析：a、发生在初期支护背后：隧道围岩为玄武岩，但节理、裂隙较为发育，岩石一般具有全~强风化呈土状、碎石状；弱风化呈碎石、碎块状；微风化呈碎块、大块状的结构特征，因此隧道开挖时容易出现超挖情况，回填不密实形成空洞。b、发生在初期支护内：初期支护材料不均匀；钢拱架处喷混不密实。C、发生在二次衬砌和初期支护之间：二次衬砌混凝土浇筑完毕后，混凝土干缩后未进行补充注浆；施工时二次衬砌浇筑不饱满。d、发生在二次衬砌内：衬砌混凝土浇筑时振捣、养生不良；二次衬砌内钢筋之间的空隙浇筑不密实。此外局部由于渗水、钢筋锈涨、混凝土材质退化，也会加剧病害的发展。衬砌若有空洞和欠实带，围岩自然松弛，不能承受自重，而作为荷载作用在衬砌上，围岩局部应力集中，超过混凝土的抗拉强度时，衬砌混凝土产生裂缝。衬砌空洞和欠实处容易造成掉块，对衬砌结构不利，特别是A级病害区域，对行车安全可能产生很大的影响，应及时予以处理。隧道衬砌厚度不足隧道衬砌厚度不足一般是指二次衬砌混凝土厚度不足，主要有以下两方面的原因：a、由于隧道围岩为软岩，且在施工时就曾遇到溶洞和塌方，施工到此类段落时，隧道开挖后，围岩荷载较大，洞内拱顶沉降或周边收敛变形较大，变形量超过了预留变形量，侵占了部分二次衬砌的空间，导致二次衬砌厚度不足；b、施工时控制不够精确，欠挖，也是造成局部厚度不足的原因。隧道拱顶起层、脱落根据检测报告，隧道拱顶衬砌混凝土出现起层、脱落现象，主要有以下几个原因：a、隧道衬砌背后有空洞或回填不密实，衬砌在地层压力作用下，空洞区域因无地层抗力向内变形，当变形超过混凝土极限时即发生破坏，此时空洞区域形成压溃区，有剥落掉块，掉块一般为中间厚、边缘薄的梭状，并且随着变形的发展可以一层层剥离。b、衬砌浇筑时施工缝或模板缝处振捣不实或错台，在长期收缩变形、地基不均应沉降作用下起层剥落。隧道衬砌渗漏水隧道洞内多处出现渗漏水现象，主要原因是：a、由于施工中造成防水层损坏，止水条、止水带破坏，使得地下水从施工缝或裂缝中渗出，引起衬砌内部钢筋锈蚀，导致钢筋锈胀，进而造成了裂缝宽度的发展；b、隧道围岩节理裂隙发育，洞顶埋深较前，地表水容易渗漏入隧道；c、隧道衬砌开裂为隧道渗漏水提供了活动的通道。隧道衬砌裂缝隧道衬砌不同程度的出现了衬砌开裂的现象，裂缝主要呈环、纵向分布。从数量看，隧道横向裂缝条数普遍多于纵向裂缝数，但其长度均较短；从裂缝宽度看，纵向裂缝的开裂宽度则多大于横向开裂。裂缝发生的原因比较复杂，是多种因素综合作用的结果。根据裂缝长度、位置、方向、裂缝处地质概况等进行分析，隧道内的裂缝主要为环向裂缝、纵向裂缝。环向裂缝产生的主要原因有以下几个方面：a、施工缝处衬砌环向开裂：若施工缝为衬砌结构型式变化处，由于围岩级别不一致，衬砌承受的围岩荷载也不一致，导致施工缝处环向开裂；施工缝处左右两侧混凝土浇筑的时间不一致，混凝土干缩后引起的。b、施工中遇到断层等不良地质引起的，此种环向裂缝开裂宽度也很小，缝左右的上下错距一般不大（因基岩沉降有限），其与温度及混凝土收缩引起的开裂区别在于它沿纵向的分布不均而与地质有关。c、温度应力和混凝土浇注温度过高，或水泥水化热过大，或混凝土厚度大且长度长时，衬砌浇注后易因降温和混凝土收缩而拉裂，此种裂纹的特点是纵向间距比较均匀，沿结构长度方向的垂直方向开裂，裂缝无错台，缝宽很小。纵向裂缝以及不规则斜裂缝产生的原因：a、隧道衬砌背后围岩空洞、欠实，或施工中出现局部塌方等现象而未进行填实或填实不足的时，使得衬砌背后出现空洞，进而引起围岩局部松弛，土压增加，致使衬砌纵向或斜向开裂；b、衬砌混凝土厚度不足时，将导致衬砌因截面变小而局部强度不足，因而引起水平或斜向开裂、混凝土剥离；c、断层、破碎带等不良地质带施工过程及运营阶段，对隧道结构断面会产生偏压或局部受力过大，严重时导致衬砌开裂；同时会形成地下水活动的通道，通过结构裂缝形成滴水、渗水，从而进一步加剧结构破坏。路面开裂破损隧道路面有11处坑槽沉陷区域，病害产生的主要原因包括：a、出口端截水沟两侧回填不密实，车辆长期冲击造成路面局部破损；b、路面无仰拱区段地基围岩局部破碎，或围岩类别变化的交界处路基存在不均匀沉降情况；c、隧道仰拱顶部回填不密实，或水泥砼面板接缝处振捣不实。、治理原则1.衬砌裂损轻微且己经长期观察处于稳定状态时，可以只针对裂损本身进行简易修补治理。2.地层松软或该处曾经发生过坍方，整治衬砌病害时，一定要把加固地层放在首位。加固地层、增加围岩自稳能力，是“治本”之道。3.不允许衬砌背后存在大空洞，它不但降低了地层抗力，而且将来一旦坍塌，将使围岩进一步松弛，故必须予以处理。4.衬砌因地层压力大裂损严重但大部分结构仍有承载力时，一般不宜采用拆除重建方法（造价高且拆除时可能引起坍方等工程事故），多数采用套衬处理。5.当衬砌裂损严重基本己丧失承载能力时，应在预选加固地层的前提下，拆除重建。6.当结构加固与防水有矛盾时（如打锚杆可能破坏己有防水层），后者应服从前者，保证结构安全是第一重要。在结构安全和稳定的前提下，再研究防排水补救措施。7.对围岩注浆可减少地下水，是治理衬砌渗漏的根本措施。8.衬砌堵漏时，必须同时有引水和排水措施配合，要给地下水以出路，否则出现地下水压，此堵彼漏，堵不胜堵。9.衬砌的上部（墙顶以上）应以封堵为主，使地下水向下部集中，而衬砌的下部（墙顶以下），应以引排为主。10.整治大片漏水时，应采用封堵措施，使大漏变小漏，面漏变线漏，线漏变点漏，最后将点漏地下水封堵或由暗管引排入排水沟。11.应对症下药，选择适当的防水材料和工艺。、隧道病害治理措施根据隧道现场调查以及云南航天质量无损监测站有限公司的隧道检测报告,参考目前国内外隧道病害治理方面的经验，对隧道病害提出治理措施，具体隧道病害治理措施如下：1.围岩空洞及围岩裂隙富水区域的处治（1）对于围岩空洞，在缺陷部位钻注浆边孔（Φ89×5注浆钢花管），再在注浆孔之间钻一排排气孔。注浆从两个注浆边孔开始，压注C25自密实混凝土，工作压力为0.6~2.0MPa。当有浆液从中间注浆孔中流出时，接着从中间注浆孔压注自密实混凝土，工作压力保持1.0MPa，直至出气孔有浆液流出，此段结束。施工时应控制好注浆压力，并应有衬砌临时支护措施，同时密切观察衬砌变形位移计周围裂缝的发展情况，确保施工安全。（2）对于隧道围岩裂隙发育、松散富水区域，应在隧道衬砌后对围岩注浆，达到加固围岩又堵水的目的。注浆材料因纯水泥浆或水泥基灌浆料。采用M25×5中空注浆锚杆灌注。2.隧道衬砌空洞或欠实

对于衬砌背后存在的空洞、脱空和不密实现象，根据检测报告在缺陷部位钻2排注浆边孔（Φ42×4注浆钢花管），再在注浆孔之间钻一排排气孔。注浆从两个注浆边孔开始，压聚氨酯灌浆料，工作压力为0.3~0.5MPa。当有浆液从中间注浆孔中流出时，接着从中间注浆孔压注灌浆料，工作压力保持0.5MPa，直至出气孔有浆液流出，此段结束。施工时应控制好注浆压力，并应有衬砌临时支护措施，同时密切观察衬砌变形位移计周围裂缝的发展情况，确保施工安全。3.隧道衬砌混凝土厚度不足处治对于隧道衬砌厚度不够时，通常采用喷锚加固措施。根据检测结果，该隧道仅1处衬砌厚度不足面积较大，但是该区域平均衬砌厚度大于原设计厚度的2/3，且该区段无明显表观病害，因此不予加固补强。4.隧道渗漏水处治（1）隧道衬砌点状渗水点治理

将待施工的混凝土表面及周围清洗干净，除去原表面的反碱、尘土、薄膜、油漆、表面涂层及其它外来物，并铲除疏松、空鼓和蜂窝结构，使表面彻底浸透，但要除去积水和明水；沿斜向渗水开一个6cm宽、5cm深的矩形槽，用半管将渗漏水引入最近的环向排水管中，环向排水管采用软式透水管（全管）。半管与半管、半管与软式透水管交接处刷“立止水”瞬间堵漏剂封堵，采用薄层多层涂刷的方式，将搭接处搭接密实；距斜向裂缝轴线两边各15cm共30cm范围内环向涂刷1～2mm厚“优止水”高效防水剂。（2）隧道施工缝及环向裂缝渗水治理

将待施工的混凝土表面及周围清洗干净，除去原表面反碱、尘土、薄膜、油漆、表面涂层及其他外来物，并铲除疏松、空鼓和蜂窝结构，使表面彻底浸透，但要除去积水和明水；沿裂缝环向开一个6cm宽、5cm深的矩形槽，直至电缆槽顶部，将Φ50mm的半管嵌入槽中；在电缆槽盖板边缘上开Φ70mm的孔，安装Φ50横向排水管；用“立止水”瞬间堵漏剂填实半管周围，并涂上1mm厚高效遇水膨胀剂，再填1mm厚“立止水”瞬间堵漏剂；矩形槽其余空间用“优止水”高效防水剂充填实；距施工缝中心左右各15cm共30cm范围内环向涂刷“优止水”高效防水剂1～2mm厚。（3）其它措施边墙脚纵向每隔5m设一道径向排水孔，钻孔Φ50，径向长80~120cm。5.裂缝处治（1）对于隧道衬砌出现宽度小于0.2mm、且已稳定不漏水的裂缝，可不处理（含受力裂缝）。（2）对于隧道衬砌出现的1~2道宽度为0.5~2.0mm的纵向或斜向贯通裂缝，采用锚杆加固。锚杆沿裂缝布置。首先开凿垫板槽，然后在槽内中心钻孔。垫板槽深度应满足锚杆尾部埋如衬砌内缘1cm的要求。最后插入中空注浆锚杆，压注水泥砂浆。注浆是连接衬砌与围岩的关键工序，必须注满。等砂浆达到设计强度后再安装锚杆垫板，拧紧螺栓，将垫板槽用环氧砂浆抹平，并涂刷高效防水剂。另外，在裂缝的端部以外再多布置一根锚杆。（3）对于隧道衬砌缝宽为0.2~2mm的裂缝，应进行无损封缝和灌缝。裂缝无水时注浆采用E205环氧树脂；裂缝有水但裂缝处于拱腰以上，或拱腰以下有水的裂缝在进行防排水处理后，注浆采用E2800环氧树脂。具体施工工艺为用砂轮整平裂缝表面；按间距20cm用HS密封膏粘合注浆器基座；用密封膏涂刷封闭裂缝表面；用注浆器注入环氧树脂，注浆压力为0.5MPa，自上而上进行；24h后，拆除注射器，比例基座。（4）对于隧道衬砌网状的宽度在2~5mm之间的裂缝，采用凿浅槽注浆的方法。无水时注E2800环氧树脂，有水时注聚氨酯胶（根据现场情况优化设计。施工工艺为：在衬砌上沿裂缝凿5cm×5cm的槽；在裂缝上钻直径为10mm的孔，孔深为3cm，孔沿裂缝的间距为50~80cm；在裂缝内插入Φ10的钢管，长18cm；在槽内填入瞬间堵漏剂并固定注浆钢管，然后满高效防水剂；用小型手动注浆泵注浆，注浆压力不大于0.5MPa。6.隧道衬砌破损处治隧道局部地段衬砌网裂、破损、剥离、蜂窝及刮蹭修补：在宽大裂缝嵌补完成后，以及渗水堵漏引排完成后，进行表面加固修复的施工。主要施工工序：凿除病害混凝土→清表→涂刷钢筋阻锈剂→环氧砂浆修补→涂刷高效防水剂。若破损孔洞较大较深，要打锚钉挂钢筋骨架，并采用环氧混凝土修补。7.路面破损处治根据路面破损成因分析，主要采取以下措施：（1）出口端截水沟两侧路面破损，在截水沟拆除新建后，两侧采用C25混凝土回填密实，重新铺装沥青混凝土面层。（2）洞内路面破损区域切槽，采用Φ89×5钢花管灌注水泥基灌浆料，加密仰拱顶部回填料或无仰拱路段地基，然后坑槽采用C40混凝土回填，重新铺装沥青混凝土面层。、工程实施方案1.工程特点及施工条件1）本项目位于昆玉高速公路上，交通量较大；因此本项目的实施必将对周围交通造成重大影响，应加强施工组织和管理以尽量缩短施工工期、减小影响。2）本项目对混凝土结构有一定的拆除工程量，国内类似工程实例较少，应加强施工管理和监理，避免发生事故。3）由于隧道已运营多年，隧道周围环保、绿化设施已经很完善；因此施工过程中应加强环境保护，这同时也造成了施工场地有限、布置相关设备等难度较大。2.总体方案山心坡隧道是昆玉高速公路上的重要工程，其病害治理将不可避免地对区域交通造成影响，为了有效的疏导交通，尽量减小拥堵现象，初步提出以下交通组织方案：为尽可能减小影响，隧道采用分步治理，先采用二类或三类占道作业方案，对拱腰处衬砌空洞及欠实区域、围岩空洞及裂隙富水区域进行