隧道冻害【采用断源注浆工艺解决公路隧道冻害难题】

  【摘要】尽管在隧道施工时,采用了复合衬砌,个别地段还会有渗漏出现。一旦出现渗漏,就会形成冻害,有的隧道经过多次表浅堵漏、化学注浆等,仍解决不了冻融循环的危害,广仁岭隧道就是这样。所以冻害问题就成了长期困绕高寒山区公路隧道维护的一大难题。针对这种难题,我们采用断源注浆工艺,使处于北方高寒山区的广仁岭隧道冻害得到了彻底解决。
  【关键词】断源注浆工艺;公路隧道;冻害;难题;
  
  冻害是长期困绕高寒地区公路隧道维护的难题,在我国北方高寒山区,随着公路建设的发展,穿山隧道随之增多,有些隧道在施工中会遇到地下水。原因不一而足,如水文地质条件;岩石及工程地质条件;施工工艺;衬砌材料及方法等,会有一些段点封水效果不好,形成渗漏点,或者建成当时无渗漏,随着时间的推移和其他因素的影响,如震动影响;不均匀下沉等,使隧道出现渗漏。这些水渗漏点,到了冬季就会形成冰挂,不但需要养护人员经常清理除冰,而且形成交通隐患,常常发生交通事故,同时由于冰的冻融循环作用,使隧道的砼衬砌膨胀、破碎掉块,也直接影响到隧道的服务年限和交通安全。
  尽管在隧道施工时,采用了复合衬砌,个别地段还会有渗漏出现。一旦出现渗漏,就会形成冻害,有的隧道经过多次表浅堵漏、化学注浆等,仍解决不了冻融循环的危害,广仁岭隧道就是这样。所以冻害问题就成了长期困绕高寒山区公路隧道维护的一大难题。
  针对这种难题,我们采用断源注浆工艺,使处于北方高寒山区的广仁岭隧道冻害得到了彻底解决。
  1、隧道概况
  广仁岭隧道地处长城以北的低山丘陵区,冬季最低气温达到零下26~30℃,冻层厚度达1.4米以上,一般十月上旬结冰,四月下旬解冻,隧道围岩为侏罗系的砂砾岩,山上植被发育,含养水分较好,隧道全长460米,东西走向,建成于1990年,隧道高7米,宽8米,衬砌材料为砼,局部有钢筋,衬砌厚度为0.5米。
  隧道投入使用后不久,在隧道的东段0—100米处有几处出现漏水,有的到雨季呈线状流水,西段的0—100米段,也出现几处连续滴水,冬季形成冰挂,每到冬季需要人工反复铲除冰挂。这两段的出水点,曾经作过两次专门堵水处理,采用刻槽化学树脂堵漏,配合化学注浆,都是当时效果很好,没有滴水,但是到了冬季照样还是形成多处冰挂,冰挂直径可达1—3米,和路面冰堆相连,严重威胁着交通安全。
  2、注浆治理冻害
  (1)形成冰挂的原因及工艺选择
  注浆堵水的工艺方法有很多种,根据不同的水源、含水性质、补给方式及堵水的目的要求不同,可以选择一种或几种不同的工艺方法。而该隧道的治理,目的就是防止冬季结冰,要使隧道不结冰,就必须考虑地下水不能补给隧道。这就需要弄清楚隧道漏水的来源及地下水的补给方式既漏水原因。
  该隧道的两段漏水段,正是两条斜交隧道的断层破碎带,在断层的两侧发育有构造裂隙,地下水就是通过这些构造裂隙补给隧道的衬砌壁后,而在衬砌的壁后,由于当时施工时充填不够密实,特别是拱基线以上不易密实,加上自然收缩就形成了地下水的自由通道,在隧道的拱基线以下墙体壁后容易充实,不易形成通道,这些地下水就在衬砌的薄弱点或者接茬缝、沉降裂缝处漏出,而这些裂隙水的补给又是依靠唯一的大气降水在山上的入渗,所以漏水点都分布在隧道的中上部及两侧肩部,搞清楚水的补给来源途径后,我们就决定选择断源注浆工艺来防止结冰,而且注浆深度必须超过冻层厚度,也就是要在隧道壁1.5米以外切断水源补给,充填封堵1.5米以内的地下水径流通道,以防衬砌壁后的裂隙、孔隙水结冰膨胀而破坏衬砌层。
  (2)注浆孔设计
  ①注浆孔布置。注浆孔采用均匀布孔,排距、孔距均采用2米,必要时加密,以便钻孔能穿过裂隙,从拱基线下1米往上布孔,每排8个孔。
  ②注浆孔深度1.5~2m,孔径42mm。
  ③注浆压力。5~7Mpa。
  ④注浆材料。普通硅酸盐水泥、水玻璃。
  ⑤浆液扩散范围。大于3米。
  3、注浆效果
  在施工中实际钻孔深度,大部分都在2米左右,有的达到2.5米,注浆压力一般都超过7Mpa,有的孔达到15Mpa,所以浆液的扩散范围也都能超过设计扩散范围。例如在东峒口0—10米段,峒顶以上的山体厚度超过10米。在注浆时山体表面见到浆液冒出,说明浆液向上扩散可以超过10米。沿水平方向扩散一般都超过10米,远的可达50米。这在注浆时有多次见到一个孔注浆,在50米以外出现跑浆现象,个别孔在80米以外见到跑浆,说明该注浆工艺完全可以达到设计要求。也就是说隧道外围4米以内的地下水通道全部被充填封闭。6米以内的裂隙通道基本被封闭,因此达到断绝隧道水源补给的目的。隧道冬季再没有结冰,夏季降雨量再大,隧道也是滴水不漏。通过这次采用断源注浆工艺治理冻害,收到非常理想的效果,治理后我们经过七年的跟踪观察,隧道再无漏水和结冰现象。
  施工结束后,省公路局组织专家验收评定,对治理效果给予很高评价。通过对广仁岭隧道冻害的治理,我认为隧道冻害是可以解决的。
  4、结束语
  随着公路建设的快速发展,隧道数量也在快速增加,受冻害困绕的隧道也在增加,不妨对遭受冻害的隧道也采用此方法治理。
  对新建隧道,如果遇到地下水时,最好采用注浆封闭来水裂隙,也可予注浆封堵地下水,这样即可改善施工条件、缩短建设工期,同时也能防止冻害产生。
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