大坂山高寒隧道病害處治技術

大坂山高寒隧道病害處治技術

1隧道的主要病害大坂山隧道全長3792.75m，全長1530m。這是世界著名的高山隧道。隧道運營十多年來,出現了嚴重的滲漏水、掛冰、襯砌裂損等多種病害,根據病害檢測與評估結果,滲漏水及裂縫嚴重影響到隧道的正常運營和洞內車輛的安全。不同類型的數量及特征如表1所示。2疾病處理的設計和施工2.1土套拱加固結構經過套拱和換拱方案的經濟性和安全性對比評價,采用增加25cm鋼筋混凝土套拱方案進行襯砌結構加固。考慮到襯砌裂損和滲漏水病害嚴重程度不同,對不同登記病害采用ABC三類病害處治措施進行處治,值得指出的是套拱滲漏水處治工程按照新建隧道防排水方法進行處理,通過的施工質量必須得到保證。2.2避免隧道堵水隧道設計規(guī)范要求新建隧道工程按照“防、排、截、堵相結合,因地制宜”的原則進行防排水施工,運營隧道病害處治工程的滲漏水處治與新建隧道防排水處理方法有所不同。隧道滲漏水治理經驗表明,堵水會封堵地下水通道,改變地下水水壓和地下水通道分布,地下水流向無法預知,使原來未滲漏的隧道產生新的滲漏水,故病害滲漏水處治避免堵水方案。大坂山隧道滲漏水病害處治工程按照綜合“防、排、截”相結合的原則,建立立體防排水體系。通過“防、截”措施阻止地表水下滲,從而減少隧道賦存環(huán)境的地下水,通過洞身滲漏水鑿槽引排、縱向排水管、中心及路緣豎向泄水孔、泄水橫洞、防寒泄水洞引排措施組成的立體綜合泄水網絡,規(guī)范疏導地下水引排,減少隧道內滲漏水。(1)襯砌表面滲漏水引至圍巖①襯砌滲漏水集中、嚴重地段采用環(huán)向鑿槽埋管(TS50軟式透水管加劈竹束)引排的方法,漿地下水引至邊墻角豎向泄水孔(Φ50),將襯砌滲漏水引至防寒泄水橫洞內。在圍巖須進行加固的地段,應先加固的地段,應先加固,然后才能鉆孔泄水。圖2是滲漏水施工縫防水處治圖。②襯砌表面滲透水面積較大又不宜找到集中滲漏水出的地段,按10m間距設環(huán)向盲溝,將滲水引至墻角縱向排水管。對少量滲漏的地段,采用聚硫密封膠封堵的方法進行處治。(2)隧道泄水橫洞根據防寒泄水洞地下水流動狀態(tài)觀測可知,防寒泄水洞起到了良好的防凍保溫排水作用,對于緩解防止圍巖及襯砌結構的凍漲具有重要作用。病害處治工程通過以下措施,加大增強防寒泄水洞的保溫防凍排水作用。①根據隧道滲漏水分布情況將泄水橫洞加密加長,隧道原泄水橫洞的間距約為50m,現泄水橫洞的間距加密到約20m～25m,將長度加長到15m;②在泄水橫洞周邊圍巖內設置深度約1m左右Φ100泄水孔,泄水橫洞兩側掌子面不封閉,以有效疏導地下水。③從隧道邊墻腳部位向泄水橫洞設置Φ50泄水孔,并埋設泄水管道,將洞周圍地下水引導至防寒泄水洞。(3)截排水系統(tǒng)槽大坂山隧道洞頂地表范圍大,且以巨塊石、塊狀石為主組成的坡積體為主,地表防排水施工難度較大,故本次處治通過采用在洞頂地表修筑截排水溝槽,引導地表水排泄遠離隧道洞頂地表,較少地表水下滲。2.3下空洞洞群的開孔和覆蓋物隧道局部區(qū)段襯砌背后存在大型空洞,首先利用地質雷達掃描確定空洞分布范圍和深度。空洞處治應能夠加固巖體,為襯砌提供抗力,同時起到防水作用,空洞回填按照下列原則施工:(1)襯砌背后空洞寬度大于4m、深度大于2m時,必須開孔檢查襯砌背后空洞情況,開孔尺寸以方便檢查人員進出檢查為宜。施工方便時對空洞洞壁進行噴錨支護,然后泵送1m厚碎石混凝土填充密實;空洞回填后吹沙1.5m防止空洞坍塌對洞頂產生沖擊荷載。(2)空洞在邊墻或其它位置,深度大于20cm時,應利用泵送混凝土將空洞回填密實,泵送混凝土壓力以將空洞灌注飽滿為宜。(3)空洞深度小于20cm時,可壓注M20砂漿進行空洞回填?？斩椿靥顣r必須施加臨時支護,條件許可是應首先施加錨桿加固,然后壓漿或泵送混凝土及時完成后,必須加強隧道襯砌的變形和裂縫觀測。2.4隧道蓋(1)fl復合材料的性能特點病害處治工程將原保溫層拆除,并在二次襯砌表面重新施作由保溫層和纖維板組成的保溫系統(tǒng)。通過性能分析和比較,保溫材料采用FL保溫材料,該材料具有低毒、耐老化、導熱性小等特性(導熱系數≤0.027W/(m.k)),還具有一定的彈性和抗拉、壓強度(抗壓強度>0.2Mpa)。圖3是保溫板安裝圖(2)推拉門使用方便原隧道建成后曾于南北兩洞門位置各建一道推拉保溫門,冬季車流量小時關閉保溫門以保持洞內溫度,避免凍害,保溫效果明顯。但長期的使用過程中,車輛碰撞、軌道變形、自重過大造成推拉門無法閉合而停用。鑒于推拉門在使用過程中使用不便,考慮到使用和維修方便,本次處治在兩個洞口均設計自動卷簾門,保證能快速方便封閉洞口,確保冬季洞內保溫。大坂山高寒隧道病害處治工程完畢后,經過一個雨季的觀察,目前滲漏水病害已經取得了良好的處治效果,已經交工驗收并恢復運營通車。3滲漏水病害處治大坂山隧道病害處治工程填補了國內高寒隧道病害處治工程的空白,通過大坂山高寒隧道病害處治工程,可得出如下經驗和結論:(1)高寒隧道滲漏水、裂縫與低溫凍害等多種因素共同作用,互相影響,一個環(huán)節(jié)出現問題可能引起其他類型病害加重,導致病害惡心循環(huán)。高寒隧道病害的核心問題是滲漏水病害。高寒隧道病害處治應