大坂山高寒隧道病害处治技术

大坂山高寒隧道病害处治技术

1隧道的主要病害大坂山隧道全长3792.75m，全长1530m。这是世界著名的高山隧道。隧道运营十多年来,出现了严重的渗漏水、挂冰、衬砌裂损等多种病害,根据病害检测与评估结果,渗漏水及裂缝严重影响到隧道的正常运营和洞内车辆的安全。不同类型的数量及特征如表1所示。2疾病处理的设计和施工2.1土套拱加固结构经过套拱和换拱方案的经济性和安全性对比评价,采用增加25cm钢筋混凝土套拱方案进行衬砌结构加固。考虑到衬砌裂损和渗漏水病害严重程度不同,对不同登记病害采用ABC三类病害处治措施进行处治,值得指出的是套拱渗漏水处治工程按照新建隧道防排水方法进行处理,通过的施工质量必须得到保证。2.2避免隧道堵水隧道设计规范要求新建隧道工程按照“防、排、截、堵相结合,因地制宜”的原则进行防排水施工,运营隧道病害处治工程的渗漏水处治与新建隧道防排水处理方法有所不同。隧道渗漏水治理经验表明,堵水会封堵地下水通道,改变地下水水压和地下水通道分布,地下水流向无法预知,使原来未渗漏的隧道产生新的渗漏水,故病害渗漏水处治避免堵水方案。大坂山隧道渗漏水病害处治工程按照综合“防、排、截”相结合的原则,建立立体防排水体系。通过“防、截”措施阻止地表水下渗,从而减少隧道赋存环境的地下水,通过洞身渗漏水凿槽引排、纵向排水管、中心及路缘竖向泄水孔、泄水横洞、防寒泄水洞引排措施组成的立体综合泄水网络,规范疏导地下水引排,减少隧道内渗漏水。(1)衬砌表面渗漏水引至围岩①衬砌渗漏水集中、严重地段采用环向凿槽埋管(TS50软式透水管加劈竹束)引排的方法,浆地下水引至边墙角竖向泄水孔(Φ50),将衬砌渗漏水引至防寒泄水横洞内。在围岩须进行加固的地段,应先加固的地段,应先加固,然后才能钻孔泄水。图2是渗漏水施工缝防水处治图。②衬砌表面渗透水面积较大又不宜找到集中渗漏水出的地段,按10m间距设环向盲沟,将渗水引至墙角纵向排水管。对少量渗漏的地段,采用聚硫密封胶封堵的方法进行处治。(2)隧道泄水横洞根据防寒泄水洞地下水流动状态观测可知,防寒泄水洞起到了良好的防冻保温排水作用,对于缓解防止围岩及衬砌结构的冻涨具有重要作用。病害处治工程通过以下措施,加大增强防寒泄水洞的保温防冻排水作用。①根据隧道渗漏水分布情况将泄水横洞加密加长,隧道原泄水横洞的间距约为50m,现泄水横洞的间距加密到约20m～25m,将长度加长到15m;②在泄水横洞周边围岩内设置深度约1m左右Φ100泄水孔,泄水横洞两侧掌子面不封闭,以有效疏导地下水。③从隧道边墙脚部位向泄水横洞设置Φ50泄水孔,并埋设泄水管道,将洞周围地下水引导至防寒泄水洞。(3)截排水系统槽大坂山隧道洞顶地表范围大,且以巨块石、块状石为主组成的坡积体为主,地表防排水施工难度较大,故本次处治通过采用在洞顶地表修筑截排水沟槽,引导地表水排泄远离隧道洞顶地表,较少地表水下渗。2.3下空洞洞群的开孔和覆盖物隧道局部区段衬砌背后存在大型空洞,首先利用地质雷达扫描确定空洞分布范围和深度。空洞处治应能够加固岩体,为衬砌提供抗力,同时起到防水作用,空洞回填按照下列原则施工:(1)衬砌背后空洞宽度大于4m、深度大于2m时,必须开孔检查衬砌背后空洞情况,开孔尺寸以方便检查人员进出检查为宜。施工方便时对空洞洞壁进行喷锚支护,然后泵送1m厚碎石混凝土填充密实;空洞回填后吹沙1.5m防止空洞坍塌对洞顶产生冲击荷载。(2)空洞在边墙或其它位置,深度大于20cm时,应利用泵送混凝土将空洞回填密实,泵送混凝土压力以将空洞灌注饱满为宜。(3)空洞深度小于20cm时,可压注M20砂浆进行空洞回填。空洞回填时必须施加临时支护,条件许可是应首先施加锚杆加固,然后压浆或泵送混凝土及时完成后,必须加强隧道衬砌的变形和裂缝观测。2.4隧道盖(1)fl复合材料的性能特点病害处治工程将原保温层拆除,并在二次衬砌表面重新施作由保温层和纤维板组成的保温系统。通过性能分析和比较,保温材料采用FL保温材料,该材料具有低毒、耐老化、导热性小等特性(导热系数≤0.027W/(m.k)),还具有一定的弹性和抗拉、压强度(抗压强度>0.2Mpa)。图3是保温板安装图(2)推拉门使用方便原隧道建成后曾于南北两洞门位置各建一道推拉保温门,冬季车流量小时关闭保温门以保持洞内温度,避免冻害,保温效果明显。但长期的使用过程中,车辆碰撞、轨道变形、自重过大造成推拉门无法闭合而停用。鉴于推拉门在使用过程中使用不便,考虑到使用和维修方便,本次处治在两个洞口均设计自动卷帘门,保证能快速方便封闭洞口,确保冬季洞内保温。大坂山高寒隧道病害处治工程完毕后,经过一个雨季的观察,目前渗漏水病害已经取得了良好的处治效果,已经交工验收并恢复运营通车。3渗漏水病害处治大坂山隧道病害处治工程填补了国内高寒隧道病害处治工程的空白,通过大坂山高寒隧道病害处治工程,可得出如下经验和结论:(1)高寒隧道渗漏水、裂缝与低温冻害等多种因素共同作用,互相影响,一个环节出现问题可能引起其他类型病害加重,导致病害恶心循环。高寒隧道病害的核心问题是渗漏水病害。高寒隧道病害处治应