陈星宇CHEN Xing-yu；郑勇ZHENG Yong；张伟ZHANG Wei

（云南省交通规划设计研究院有限公司，昆明 650041）

0 引言

云南地处青藏高原南延部分，大部分地区位于西南横断山脉地带，94%以上的面积为山区，山高谷深，地势险峻，隧道不可避免地成为了公路选线中克服困难地形的有效措施[1]。随着公路隧道数量的急剧增加，诸如衬砌开裂、渗漏水、路面开裂、基底下沉、底鼓、侵限、冻害、震害等各种隧道病害也就相应出现。这些病害对隧道运营期的行车安全、行车环境及行车舒适性造成了不同程度的影响。根据资料表明，目前我国有大约30%的公路隧道处于病害发育的亚健康状态[2]。因此，在不久的将来，公路隧道病害处治将会进入高频率阶段。杨春平等[3]以厦蓉高速鸡照隧道工程为例，对隧道衬砌开裂、电缆槽下沉、边墙渗漏水等病害的检测及处治技术进行了研究。余顺等[4]依据高寒区某隧道衬砌裂缝调查结果，基于断裂力学理论，采用有限元模拟计算隧道二衬混凝土裂缝应力强度因子，并引入裂缝尖端的稳定系数作为隧道衬砌结构裂缝安全性评价的判定依据。孟陆波等[5]依托某（炭质）千枚岩隧道，基于其二衬开裂特征，结合监控量测及工程地质条件分析了隧道二衬开裂的机理，并采用数值计算分析探讨了隧道二衬的支护时机。

本文依托武定至易门高速公路三台坡隧道工程，针对其二次衬砌开裂问题，进行了裂缝检测及监测，结合工程地质条件及施工情况对裂缝成因进行分析，并提出了裂缝处治方案，以期为类似工程的裂缝处治提供参考。

1 工程概况

1.1 设计概况

三台坡隧道为双洞三车道连拱隧道，隧道全长300m，起止点桩号为K72+440～K72+740；隧道全线位于圆曲线上；隧道所在路段纵坡为：隧道起点～K72+590.852为-1.900%，K72+590.852～隧道止点为-2.900%；最大埋深约54.6m。该隧道所在路段设计速度为100km/h，汽车荷载等级为公路—Ⅰ级。隧道按8（Ⅷ）度设防。隧道主洞采用三心圆曲墙式断面，仰拱采用大半径圆弧坦拱方案；建筑限界宽度为14.5m，高度为5m。图1所示为隧道的内轮廓设计。

1.2 工程地质条件

隧址区属构造剥蚀低中山地貌，地形起伏较大。受地形条件影响，区内立体气候特点十分明显，干湿分明，雨热同季；多年平均降雨量为817.4mm，相对湿度72.0%，雨量充沛。隧道区地表水不发育，主要为受大气降水补给的地表冲沟水。地下水主要为第四系孔隙水和基岩裂隙水。

隧址区位于扬子亚板块次级构造单元康滇古隆起，位于经向构造体系的普渡河断裂与绿汁江断裂间。罗茨至易门断裂为区内主要断裂，隧址区则位于其影响带内，受其影响，围岩产状变化较多，岩体破碎，节理裂隙发育，风化层厚。三台坡隧道地层以前震旦系下统澄江组（Zac）砂岩为主，围岩呈强～中风化，中细粒结构，块状构造，岩质硬且脆，节理裂隙发育。隧道穿越三贤村1号断层，该断层与路线呈83°斜交，断层性质不明，受断层影响，局部地段岩体破碎。全隧均为Ⅳ级、Ⅴ级围岩。

2 裂缝情况及原因分析

2.1 隧道施工方法

隧道采用无中导连拱隧道的方案。以左幅隧道作为先行洞先施工，掌子面开挖采用环形预留核心土法，右幅隧道作为后行洞后施工，掌子面开挖采用CRD法。先行洞二衬应始终超前后行洞掌子面的距离不小于40m。先行洞施工中，三台阶开挖应错开，错开长度为5～10m；后行洞施工中，左右断面开挖必须错开，错开长度10～15m。隧道开挖应以机械开挖为主，必要时可采用控制爆破施工，爆破震动速度控制标准值应小于15cm/s。

图1连拱隧道内轮廓设计图

2.2 裂缝分布及监测情况

隧道裂缝分布在先行洞（左幅）ZK72+455～ZK72+715段，于后行洞（右幅）开挖掘进时出现，后行洞无明显裂缝出现。图2所示为裂缝分布区域图。（图3）

图2三台坡隧道裂缝分布区域图

图3三台坡隧道拱腰及边墙处纵向裂缝

三台坡隧道裂缝主要有两种类型：第一类裂缝为纵向裂缝，整体以平行隧道轴线分布为主，并有斜向裂缝与之交错分布；裂缝主要分布于先行洞（左幅）靠近中墙一侧的拱腰、拱脚及边墙位置，在拱脚和拱腰之间集中分布；该类裂缝是三台坡隧道的主要裂缝类型，在ZK72+498～ZK72+516、ZK72+525～ZK72+624、ZK72+642～ZK72+651段裂缝较为严重，呈羽毛状分布；该隧道裂缝宽度为0.1～2.32mm不等。第二类裂缝为环向裂缝，分布于施工缝附近，并从隧道拱顶向两侧发展，共有三道，分别位于ZK72+530（宽度约1.32～1.56mm）、ZK72+695（宽 度 约0.28～0.42mm）、ZK72+711（宽度约0.35～0.44mm）处，长度约为22m。图4所示为裂缝展布图。

裂缝监测采用玻璃贴片、裂缝测宽仪两种方法进行，在隧道先行洞（左幅）共布设22组观测点，共计44个监测点。根据裂缝监测数据显示，三台坡隧道裂缝均为干裂缝，且总体上已趋于稳定。表1所示为裂缝监测情况一览表。

2.3 裂缝原因分析

根据检测资料，并结合三台坡隧道地形地质条件和施工情况，对隧道左幅（先行洞）二衬出现裂缝的原因分析如下：①对于第一类裂缝，以纵向裂缝为主，主要由于该隧道所穿越区域地形偏压，加之后行洞开挖过程中荷载重分布，集中作用于先行洞拱腰、拱脚和边墙部位，造成了此区域混凝土出现张拉裂缝。②对于第二类裂缝，即环向裂缝，其出现位置主要靠近施工缝交接处，为施工工序调整衔接因素造成。（图5）

图5三台坡隧道平面图

3 裂缝处治方案

3.1 处治原则

①该处治方案仅针对已稳定的二衬裂缝。②处治方案遵循消除安全隐患、且满足使用功能的基本原则。③裂缝处治方案应保证二衬的稳定性和耐久性满足要求；处治后的隧道能达到竣工验收的要求，并方便运营管理和养护。④处治方案应尽量减少对已建成隧道结构的破坏，并兼顾建设工期要求。⑤结合工程特点，尽量采用技术成熟、质量可靠、施作简单的技术方案。

3.2 处治措施（图6）

三台坡隧道先行洞（左幅）二衬共有主要裂缝22处，其中，纵向裂缝19处，环向裂缝3处。对于以上22处裂缝，均采用灌浆法进行处理，浆液材料采用环氧树脂。灌浆修补加固前，根据裂缝宽度及裂缝分布情况，分别采取以下措施：①对于宽度不大于0.2mm的裂缝，采用表面封闭法。灌浆前需清除裂缝表面的灰尘、浮渣等附着物，对于裂缝内的灰尘及杂物也应清除；并用甲苯、酒精等有机溶液，沿裂缝两侧不小50mm的范围进行擦洗，然后吹干。②对于宽度大于0.2mm的裂缝，采用开槽法。灌浆前沿裂缝开槽，开槽槽型为“V”字型，开槽深度不小于20mm，开槽宽度不小于15mm，且要有利于封缝。开槽时先沿裂缝开凿，再向两侧加宽，凿完后需将混凝土碎屑及粉尘等清除干净。③对于ZK72+498～ZK72+516、ZK72+525～ZK72+624、ZK72+642～ZK72+651段裂缝分布密集，呈羽毛状分布的地段，除采用开槽法外，还可采用钻孔法进行补充。对于走向不规则的裂缝，应采用骑缝钻孔并加钻斜孔的方式，以增大浆液的扩散通道。钻孔后需清除孔内的碎屑粉尘。

图4三台坡隧道裂缝展布图

图6二衬裂缝处理措施示意图

表1三台坡隧道先行洞（左幅）二衬裂缝监测情况一览表

裂缝封闭固化后应进行压气试漏，用于检查密闭效果。裂缝修复完成后需对裂缝部位进行随机钻芯取样和无损检测，以确保裂缝处治达到良好效果。隧道二衬裂缝处治完成后，还需建立健康诊断监测系统对裂缝处治段进行长期监测，分析隧道的受力情况，以对隧道的安全性做出判断。

4 结论

本文依托武易高速公路三台坡隧道工程，针对其二衬裂缝问题，根据隧址区的地形地质条件，并结合裂缝检测及监测情况，对隧道二衬裂缝发生的原因进行了分析，最后提出采用灌注环氧树脂浆液修补加固的方法，安全有效地对裂缝进行了处理，可为类似工程的处治提供借鉴及参考。