
一、工程概述:
洋湾隧道位于金(华)丽(水)温(州)高速公路永嘉鹿城段,全长195米,为双连拱隧道,暗洞部分长度145米。整座隧道通过的地层较差,洞口为第四系残坡松散层,中部为强风化晶屑熔凝灰岩,受地质构造影响,节理(裂隙)发育,根据地质勘察,隧道地下水不发育,以基岩裂隙水为主,水量受雨季控制。
在施工图设计阶段,洋湾隧道采用了直墙设计,在直墙顶部设置排水设施:随着施工的进展,施工单位在中导洞施工中发现:隧道地下水较发育,水量受雨量控制严重,中导洞开挖后,初期支护表面大部分面积湿润,局部呈线状滴水。经与设计院商讨,决定变更直墙形式,以更好地解决隧道防、排水问题。
二、直墙设计变更为曲墙设计思路
1、直墙式连拱隧道防水失败原因分析:
(1)直墙式连拱隧道中隔墙防排水措施简介:直墙式连拱隧道防排水结构如下图:
排水通道为:隧道初期支护表面滴水等通过土工布滤层和环向排水盲沟汇集到Φ80纵向排水管中,Φ80纵向排水管再将水流通过间距5m/道的Φ80mmPVC管从中隔墙中央排向隧道侧沟。
防水措施为:通过防水板与背贴式PVC止水带的专用胶水粘贴密合防水,防止水从施工缝渗漏。其防水思路符合:以排为主,防排结合的规范要求。
(2)直墙式连拱隧道防水失败情况:
直墙式连拱隧道防排水设计上成理想状态,以下施工操作中的任何一项失败,都可能导致衬砌渗水。
第一方面:排水失败情况:
中隔墙基础中预埋的Φ8OPVC管在中隔墙墙身浇筑中导致堵塞;
中隔墙墙身Φ8OPVC管在墙项喷射砼回填时导致堵塞;
Φ8OPVC管三向接头损坏或竖向接长接头损坏进入混凝土;
Φ8O纵向排水管与Φ8OPVC管在砼面操作,可操作性低,本来对工人要求太高,难以满足质量要求。
第二方面:防水失败情况:
Φ80PVC管与Φ8O纵向排水管相接处空隙较大,二衬、施工中直接将专用胶水粘贴缝挤压破坏;
隧道专用防水卷材与背贴式PVC止水带为纵向不平接缝,本身不符合隧道防水原则,背贴式止水带与隧道专用防水卷材由于延展平顺性能不能满足要求导致的接缝褶皱;
二次衬砌施工后,中隔墙转化受力方式,导致微变形产生应力破坏;
衬砌施工缝本身不具备防水作用。
2、解决直墙式连拱隧道防水失败问题的措施:
思路1:针对排水失败的改进措施:由于中隔墙排水路径单一,增加排水通道,减少接头数量为实际可行的办法,经改进,情况如图:
改进后变化情况归纳为:单洞专向排水,分段引排。从一定程度上增加了排水的可靠性和可操作性。
思路2:针对防水失败情况,在于改进施工缝质量,做到防水双保险,情况如图:
其主要变化:在衬砌施工缝中增设一条止水带;加强施工缝处理,包括凿毛、留企口等手段。
思路3:思路3是关于思路1和思路2的结合和引申。思路1在减少接头和加强排水有效性,其最佳效果是管路在中隔墙顶和中部没有接头;思路2在解决纵向防水焊缝和提高施工缝防水效果,其最佳效果为纵向焊缝整体存在,二衬与中隔墙浑然一体,得出的情况如下图:
根据本图,可以发现:双连拱隧道施工最佳防水效果是将中隔墙部分作为一个单独的受力构件考虑,不给予其任何排水功能。而两个隧道按照单洞的施工防排水思路,将防排水纳入二次衬砌中一起考虑。
三、连拱隧道最终曲墙式设计的结构
根据思路3,设计院最终确定洋湾隧道曲墙式结构(如下图)中隔墙与初期支护连接,与二次衬砌分离,中隔墙单纯作为受力结构出现。
四、双连拱隧道直墙式设计与曲墙式设计的简单比较情况
从以上变更的思路和变更的结果。可以看出,曲墙式连拱隧道的出现,并非新工艺,只是将排水方式加以引申,将单洞排水工艺用于连拱隧道,并赋予连拱隧道新的想法。简单的设计,良好的可施工性,势必掀起连拱隧道采用曲墙式设计的热潮。