运营期公路隧道岩溶病害治理技术

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  摘 要:岩溶在隧道施工中及运营中极易引起病害,从而对隧道通行造成安全隐患,需对其进行特殊处理。河百高速金兰2号隧道运营期间,左洞因岩溶病害影响暂时封闭交通,通过对病害段进行泄水孔排水减压、二衬背后回填注浆、加固止水注浆等方式,取得了较好的成果,目前已顺利恢复通行。
  关键词:隧道;运营;岩溶;病害;治理
  1 工程概况
  金兰2号隧道为分离式长隧道,设计长度为2 285.0 m,进、出口路基设计高程分别为573.5 m、583.6 m,最大埋深约337 m,净宽10.25 m,净高5 m。设计为双洞单行,左右洞各2条车道,设计车速80 km/h。
  该隧道运营期间,隧道左洞由于ZK32+793里程处岩溶的影响,ZK32+740~ZK32+840段,排水系统时有杜塞,雨季期间尤其是强降雨后,水压大幅度波动、涨落明显。最高时水压达到1.1 MPa,隧道二衬渗漏水严重,路面潮湿积水,无法正常通行。运营单位随即封闭左洞,改用右洞进行双向通行。由于为高速公路隧道,单洞双向通行安全风险较大,急需对左洞岩溶病害进行处治,恢复原有通行方式。
  2 岩溶病害治理方案
  2020年6月16日,根据勘察设计情况,制定如下处治方案。
  2.1 总体方案
  2.1.1 先期洞内加固止水,满足保通
  (1)泄水孔排水减压,施工里程:ZK32+785~+794,设置4环泄水孔。
  (2)二衬背后回填注浆,施工里程:ZK32+740~+840,
  长度100 m。
  (3)加固止水注浆,施工里程:ZK32+740~+840,长度100 m。
  2.1.2 后期施做线外泄水洞,永久处理
  拟在左线进口端线路外侧,与主线平行设置一条泄水洞,长约780 m,揭穿ZK32+791溶洞,进行永久处治。
  2.2 泄水孔排水减压
  分别在ZK32+785、+788、+791、+794里程左侧拱墙设置泄水孔,每环2~3根,环向间距3 m。泄水孔延伸至溶洞边界,长度不小于10 m。泄水孔孔径130 mm,向洞内排水坡度不小2%,孔内埋设φ108×3.5 mm的打孔排水钢花管,钢花管外裹小孔径(≤10 mm)钢丝网,孔口用三通连接φ110 mmHDPE导水管,将水引排至下方沉砂池,并安排专人定期清淤、抽排处理。
  泄水孔采用钻神ZML160履带式钻机钻孔,先采用取芯钻头钻设孔径180 mm、长1.5 m的孔口段,安装φ160 mm
  孔口管,外接DN200 mm闸阀防突水突泥。之后,换用φ130 mm冲击钻头,通过闸阀继续钻进至设计深度。排水减压后,清孔并安装φ108 mm排水钢花管,外接导水管,引排至下方沉砂池,进入隧道排水系统。
  2.3 二衬背后回填注浆
  待泄水孔排水减压之后,对该段二衬背后欠实、脱空位置进行回填注浆。
  注浆采用埋管注浆,注浆管采用φ42×3.5 mm的钢花管,搭设移动作业台架、人工手持风钻钻孔,孔径为50 mm,沿隧道纵向每5 m布置一环,每环3根,共20环,合计60根。注浆管的长度为0.98 m,钻孔、清孔后埋设,一次性灌注水泥浆。浆液为纯水泥浆,水灰比1:1,水泥采用42.5普通硅酸鹽水泥,注浆压力按照0.2 MPa~0.5 MPa进行控制。
  2.4 加固止水注浆
  孔位布置:加固注浆孔位于溶洞一侧,环、纵向间距1.5 m,梅花形布置,采用单根5 m长φ42×3.5 mm的钢花管,前端加工成锥形,管壁四周钻φ6 mm注浆孔。
  注浆材料:采用两种浆液,分别为超细水泥单液浆、超细水泥-水玻璃双液浆。
  水泥采用42.5号超细水泥、400目;水玻璃模数2.8、浓度38°Be'。超细水泥单液浆,水灰比0.8:1~1:1。超细水泥-水玻璃双液浆,体积比C:S=1:0.4~1:0.6。
  注浆顺序:分段注浆,每个注浆段四周以双液浆为主、起止水作用,浆液扩散半径1.5 m,凝结时间30 s~60 s,现场动态调整。每个注浆段中间以单液浆为主,起加固作用。
  注浆压力:1.0 MPa~2.0 MPa,采用纯压式灌浆,为防止浆液压力损坏二衬结构,采用后退式注浆。
  注浆结束标准:当注浆压力达到设计压力后,稳定10 min,不进浆或进浆量很少时,即可停止注浆。
  注浆效果检查:采用检查孔法,孔数不少于注浆孔总数的2%出水量小于0.2 L/min·m,可认为合格,否则应加密钻孔注浆。
  3 方案实施及成效
  3.1 直观效果对比分析
  治理开始前,隧道岩溶段路面整体明显积水,二衬表面整体渗漏水,并形成大面积的水珠从拱顶部位不断滴落。隧道内无法正常通行。
  治理完成后,岩溶段路面积水、二衬表面渗漏水已基本消除,路面干燥,能够正常通行。
  分析结论:洞内处治已达到设计及运营要求。
  3.2 雷达检测结果对比分析
  洞内处治开始前、完成后,采用瑞典MALA ProEx型探地雷达、800 MHz屏蔽天线对治理段进行检测,治理前共发现各类缺陷10处,治理后已全部消除,消除率100%。
  3.3 二衬背后水压监测及泄水孔排水流量变化分析
  4 结束语
  (1)洞内处治工程已处治完毕顺利恢复通车。
  (2)从直观效果、雷达检测结果、水压监测数据、总体排水量变化等四个方面分析,较处治前均有明显改观,岩溶治理效果明显,已达到设计要求,满足通行条件。
  (3)随着时间推移,泄水孔排出岩溶水含泥砂量较高,会逐渐堵塞泄水孔,导致排水不畅;二衬背后积水水头会逐渐抬高,水压随之上升;水压长期作用在二衬后,影响二衬结构安全,压力水仍会通过二衬施工缝、预留洞室等薄弱环节渗漏出来,并对通车运营造成影响,后期将通过增设泄水洞,彻底消除岩溶隐患,确保运营通车安全。
  参考文献:
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