一种适用于公路隧道基底病害综合处治方法与流程

本发明属于公路隧道，具体而言，涉及一种适用于公路隧道基底病害综合处治方法。

背景技术：

1、早期建设的高速公路隧道，在穿越地质复杂的围岩时，尤其是软岩、膨胀性岩类，往往由于缺少类似工程建设经验，工艺水平落后，施工作业机械装备匮乏，施工组织管理水平不足，未能及时发现和有效处理隧道基底围岩变形、隆起、沉陷变形等问题。后期经历十数年的运营，随着交通量、交通荷载的不断提升，隧底缺陷、病害逐步显现出来，诸如路面开裂、错台、沉陷、隆起、拱脚下沉、检修道倾斜乃至拱墙衬砌开裂等，给隧道运营养护造成了极大的安全隐患。

2、受隧道运营保通要求限制，养护维护时注重快修快通，目前针对此类病害的处治方案诸如增设拱底锁脚支撑、隧底压浆、拱墙裂缝修补、粘贴钢带、路面铣刨重铺等。以上方案侧重修复，虽经多次处治，但对隧道整体结构的加固、围岩力学状态改善效果不理想，处治思路缺乏结构性。在维修完工开放通行后，普遍存在病害症状反复、甚至加剧的情况。

3、为此，我们提出一种适用于在役隧道基底病害综合处治的结构方案。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种适用于公路隧道基底病害综合处治方法，解决了隧道随着交通量、交通荷载的不断提升，隧底缺陷、病害逐步显现出来，诸如路面开裂、错台、沉陷、隆起、拱脚下沉、检修道倾斜乃至拱墙衬砌开裂等，给隧道运营养护造成了极大的安全隐患的问题。

2、鉴于上述问题，本发明提出的技术方案是：

3、本发明提供一种适用于公路隧道基底病害综合处治方法，包括以下步骤：

4、s1，对于隧底路面开裂和起拱的情况，检修道变形病害发生及发展段落，采取监控检测措施，并根据变形发展情况，设置结构锁脚，控制因拱底支护和衬砌条件劣化引起的隧道拱部结构不利影响；

5、s2，对于隧底病害状态为中度或重度的情况时，隧底围岩吸水膨胀和软化，隧道结构不能承载隧底围岩塑性变形挤压结构产生的作用力，由此引发隧底膨胀隆起，通过隧底锚管、导管注浆和隧底增设型钢框架梁的措施对隧底进行加固；

6、s3，对于隧底病害状态为重度和极重度的情况，隆起程度已经严重影响隧道使用并给隧道结构造成破坏，增设套拱加固衬砌，并设置仰拱拱架，形成支护结构封闭成环；

7、s4，在对隧底加固处治过程中，拆除路面及仰拱填充时产生的卸荷临空面，在仰拱填充拆除前，病害段两侧拱脚衬砌处各布设一排注浆导管，凿除仰拱填充前，设置临时支撑；

8、s5，同时，施工过程中布设位移、变形量测断面，埋设压力和变形数据采集元件，对处治后结构性能进行监测；

9、s6，改造和恢复隧底排水系统及电缆沟的设施；

10、s7，再造和强化路面结构，恢复道路标线设施。

11、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s1中控制隧道拱部结构不利影响的措施为：

12、s11，在钢管桩加固前，拆除路面两侧电缆槽和排水边沟，采用4.5m长的管径89mm及壁厚6mm钢管对左右两侧边墙墙脚及电缆沟底板位置进行钻孔注浆锁脚，在完成衬砌锁脚后，再进行路面注浆加固；

13、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s2中ⅴ级围岩且仰拱缺陷段间距取1m，ⅴ级围岩结构状态较好段和ⅳ级围岩段间距取1.5m，注浆材料为水泥浆，水泥浆水灰比采用1:0.75-1:1.5，对隧道基底加固的措施为：

14、s21，隧底注浆，隧底注浆前，拆除路面沥青层，采用4.5m长的制浆51mm及壁厚3.5mm的钢管进行注浆，注浆钢管进行梅花形布设；

15、s22，型钢框架梁，在隧道底角两侧打设两排51×3.5mm的注浆锁脚锚管，锁脚锚管与布设的纵向槽钢焊接，锁脚锚管长度为4.5m，纵向间距为1m进行布置，注浆浆液采用水泥单液浆，采用工18的型钢并排布设作为横支撑，纵向间距设置为1m，并采用工14的型钢作为纵向钢支撑，工18纵向型钢与底角槽钢以及工14型钢焊接相连，形成整体受力的成型钢框架梁体系。

16、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s3还包括：

17、s31，内嵌式套拱加固处治，对于原设计设有仰拱的v级围岩隧底结构层欠厚病害较严重，拱墙部分衬砌存在开裂、局部剥落现象，路面病害情况较严重，需对结构整体进行加固，采取内嵌式仰拱封闭套拱的方式进行处治。

18、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s31中具体的处治措施如下：

19、s311，在完成衬砌锁脚及作业影响范围内临时拱架支撑施工后，再进行衬砌凿槽开挖；

20、s312，安装套拱钢架，采用l型锚钉固定，拱架处设置2根管径51mm及壁厚3.5mm的注浆小导管锁脚；

21、s313，横向范围内拆除原有检修道和路面；

22、s314，隧底采用跳槽方式开挖，基底开挖采用拉槽开挖，步距不小于10m，槽宽不超过2m；

23、s315，开挖至隧底基岩表面后，清除表面虚渣，并换填c15混凝土稳定基层，厚度不小于50cm；

24、s316，根据基底围岩完整性和承载力欠佳，增设管径51mm及壁厚3.5mm的注浆小导管，环向间距为1m；

25、s317，基底换填整平后，即下放拼接好的工18型钢仰拱拱架，并与上部套拱拱脚螺栓锚固；

26、s318，对套拱加固段挂钢筋网后，喷射c30纤维混凝土，拱架保护层厚度不小于4cm。

27、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s4还包括：

28、s41，在衬砌凿槽或隧底开挖前，搭建临时钢架支撑，架设环向钢拱架，纵向间距1m，各拱架单元节段采用焊接钢板螺栓铆接，拱架间设置纵向连接钢筋，环向间距1m，拱架与二衬间采用楔子固定，环向钢拱架布设范围向隧底开挖段两侧各延伸一模二衬长度的施工方法施工。

29、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s6排水设施改造如下：

30、s61，隧道路面起拱段，若原设计为混凝土圆管沟时，在不改变原排水断面及排水沟纵坡的前提下，采用现浇的方式设置钢筋混凝土矩形构身，排水断面净宽30cm，净高55cm，沟底标高与原管沟沟底设计标高保持一致，顶部设预制混凝土盖板，盖板长宽尺寸50cm×50cm，厚15cm，盖板顶面与混凝土路面板顶面平齐，并在与管沟对接位置浇筑端头封堵墙。

31、作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤s7中在局部段落路面出现纵向开裂、错台及沉陷的病害段，以及进行隧底注浆加固及仰拱拆换的路段进行路面恢复时，采取路面配筋的方式进行处治，具体处治措施如下：

32、s71，拆除路面边沟、路面沥青层、路面面板和基层；

33、s72，按设计恢复路面基层；

34、s73，采用直径12mm，间距15mm的钢筋绑扎路面面板双层钢筋网；

35、s74，整体浇筑c40钢筋混凝土面板(6)。

36、作为本发明的一种优选技术方案，所述s5中对对处治后结构性能监测具体监测如下：

37、s51，在拱顶下沉位置设置水平仪、精密水准仪、铟钢尺或测杆进行监测，在加固施工区域设置；

38、s52，进行周边收敛，在加固施工区域周边位置设置收敛计，每10m设置一个断面，每个断面设置2对测点；

39、s53，在底鼓设置精密水平仪或铟钢尺，在隧底拆换处治时设置，每10m设置一个断面，每个断面设置至少3个测点；

40、s54，在每个代表性地段的混凝土内设置应变计、应力计及压力和，每个断面设置11个测点，进行应力监测。

41、相对于现有技术，本发明的有益效果是：

42、(1)本发明通过设置结构锁脚，控制隧道拱部结构，为后续隧底处治创造安全、稳定的作业环境，通过隧底锚杆或锚管、导管注浆隧底增设型钢框架梁的措施对隧底进行加固，增设套拱加固衬砌，提高结构整体强度及稳定性，凿除仰拱填充应及时设置临时支撑，降低基底处治的施工风险，改造隧底排水结构有效保证了隧道基底结构的稳定性。

43、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。