公路隧道表觀損傷檢測(cè)方法研究

楊 勇

1 背景

隧道服役過(guò)程中往往會(huì)受到各種病害影響,導(dǎo)致隧道的結(jié)構(gòu)以及其他必要服役附屬設(shè)施的安全性、可靠性和耐久性受到嚴(yán)重的削弱,因而隧道的整體服役壽命難以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。隧道中,滲漏水是較為常見的病害,并且曾被國(guó)家隧道協(xié)會(huì)(ITA)稱為隧道的“天敵”[1]。而且,隧道中的其他病害往往都與滲漏水有關(guān)。滲漏水不但能夠引起隧道結(jié)構(gòu)性能的劣化和隧道耐久性的不足,同時(shí)也會(huì)引起隧道適用性惡化。但是,從隧道服役過(guò)程來(lái)看,滲漏水的背后更為深層次的原因是隧道結(jié)構(gòu)上的裂縫。這些都是隧道中難以避免和克服的工程難題。隧道是典型的隱蔽性工程,其結(jié)構(gòu)的內(nèi)部損傷往往難以在隧道日常維護(hù)中涉及到,而是許多的維護(hù)措施都必須從隧道的表觀損傷入手。我國(guó)《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》[2]和《上海市隧道養(yǎng)護(hù)基礎(chǔ)規(guī)程》就明確規(guī)定了隧道表觀檢測(cè)實(shí)施的范圍、內(nèi)容以及頻度;美國(guó)《高速公路和軌道交通隧道檢測(cè)手冊(cè)》明確規(guī)定了隧道結(jié)構(gòu)表觀檢測(cè)的內(nèi)容、實(shí)施辦法以及基于檢測(cè)結(jié)果的隧道結(jié)構(gòu)狀態(tài)評(píng)估體系;在歐洲和日本也有類似的針對(duì)隧道維護(hù)的規(guī)范或者技術(shù)手冊(cè)。目前,國(guó)內(nèi)的隧道逐步進(jìn)入老齡化階段,許多隧道需要投入更多資源來(lái)維持其正常的服役可靠狀態(tài)。因此,有必要開展能夠適用于國(guó)內(nèi)狀況的隧道表觀損傷的檢測(cè)方法以及基于隧道表觀損傷檢測(cè)結(jié)果的隧道結(jié)構(gòu)服役性能評(píng)價(jià)方法的研究,以此來(lái)進(jìn)一步完善隧道運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)體系。

2 隧道結(jié)構(gòu)表觀損傷的檢測(cè)方法

2.1 隧道表觀裂縫的檢測(cè)方法

隧道結(jié)構(gòu)的裂縫是隧道損傷的表現(xiàn)形式之一,更為重要的是它容易引起滲漏水等一系列對(duì)隧道結(jié)構(gòu)損傷的病害發(fā)生。隧道結(jié)構(gòu)裂縫的檢測(cè)應(yīng)包括以下內(nèi)容:裂縫周圍混凝土質(zhì)量;裂縫分布位置;裂縫長(zhǎng)度、寬度、深度;裂縫內(nèi)有無(wú)異物和積水;荷載條件及周圍環(huán)境條件,包括溫度和濕度變化;開裂時(shí)間及開裂過(guò)程中變化。裂縫長(zhǎng)度與寬度的檢測(cè)方法:目測(cè)法;儀器法;攝影法;光測(cè)法。裂縫深度的檢測(cè)方法有:深度絲法;染式法;單面平測(cè)法;雙面斜測(cè)法;鉆孔對(duì)測(cè)法。檢測(cè)成果的表現(xiàn)形式:裂縫分布位置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖,裂縫長(zhǎng)度和寬度的代表值;裂縫長(zhǎng)度、寬度、深度的檢測(cè)成果表;裂縫的照片資料。

2.2 隧道滲漏水的檢測(cè)方法

滲漏水檢測(cè)應(yīng)包括以下內(nèi)容:滲漏位置—滲漏點(diǎn)在隧道縱向的位置;滲漏部位—滲漏點(diǎn)在隧道橫斷面的相應(yīng)位置;滲漏狀態(tài)。

檢測(cè)方法有:目測(cè)法;人工檢測(cè)法。

檢測(cè)結(jié)果的表現(xiàn)形式有:隧道滲漏平面展開圖(包括滲漏位置、滲漏類型、滲漏水現(xiàn)象);各滲漏點(diǎn)滲漏類型與是否為重復(fù)滲漏點(diǎn)檢測(cè)成果表;滲漏點(diǎn)滲漏水量檢測(cè)成果表;滲漏點(diǎn)照片資料。

滲漏水的檢測(cè)最重要的環(huán)節(jié)就是對(duì)隧道滲漏水狀態(tài)的判斷。在目前的隧道滲漏水通常劃分為以下三種類型:濕漬、滲水和滲流。檢測(cè)判斷方法分別是:濕漬現(xiàn)象一般在人工通風(fēng)條件下可消失,即蒸發(fā)量大于滲入量的狀態(tài)。檢測(cè)時(shí)用干手觸摸濕斑,無(wú)水分浸潤(rùn)感覺。用吸墨紙或報(bào)紙貼附,紙不變顏色。檢測(cè)時(shí),要用粉筆勾劃出濕漬范圍,然后用鋼尺測(cè)量高度和寬度,計(jì)算面積,標(biāo)示在“展開圖”上;滲水現(xiàn)象在加強(qiáng)人工通風(fēng)的條件下也不會(huì)消失,即滲入量大于蒸發(fā)量的狀態(tài)。檢測(cè)時(shí)用干手觸摸可感覺到水分浸潤(rùn),手上會(huì)沾有水分。用吸墨紙或報(bào)紙貼附,紙會(huì)浸潤(rùn)變顏色。檢測(cè)時(shí),要用粉筆勾劃出滲水范圍,然后用鋼尺測(cè)量高度和寬度,計(jì)算面積,標(biāo)示在“展開圖”上。滲流現(xiàn)象在加強(qiáng)人工通風(fēng)的條件下也不會(huì)消失,即滲入量大于蒸發(fā)量的狀態(tài)。檢測(cè)時(shí)用干手觸摸可感覺到水分浸潤(rùn),手上會(huì)沾有水分。用吸墨紙或報(bào)紙貼附,紙會(huì)浸潤(rùn)變顏色。檢測(cè)時(shí),要用粉筆勾劃出滲水范圍,然后用鋼尺測(cè)量高度和寬度,計(jì)算面積,標(biāo)示在“展開圖”上。

3 工程實(shí)例

下穿滇池草海隧道是云南省第一條水下下穿隧道,它是整個(gè)昆明市三環(huán)閉合工程的四個(gè)控制性工程之一。隧道底板、側(cè)墻、頂板結(jié)構(gòu)厚度均在1 m以上,控制裂縫難度相對(duì)較高,一旦裂縫逐漸發(fā)展甚至于有貫穿性的裂縫及滲漏水現(xiàn)象發(fā)生,將嚴(yán)重危及隧道結(jié)構(gòu)安全。對(duì)草海隧道的檢測(cè)主要包括結(jié)構(gòu)裂縫和滲漏水,獲得了該隧道左右兩線的裂損和滲漏展開圖以及現(xiàn)象的影響資料。隧道滲漏水現(xiàn)象如圖 1所示;滲漏水現(xiàn)象展開圖如圖2所示。

4 結(jié)語(yǔ)

1)隧道結(jié)構(gòu)的裂縫和滲漏水會(huì)引起隧道長(zhǎng)期服役性能的劣化,裂縫和滲漏水的調(diào)查對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)維護(hù)提供基礎(chǔ)資料。2)本文通過(guò)對(duì)隧道檢測(cè)方法的研究和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐成果提供了一系列隧道服役狀態(tài)檢測(cè)和服役性能評(píng)價(jià)的基本措施。

[1] J.A.Richards.Inspection,Maintenance and Repair of tunnels:International Lessons and Practice[J].Tunnelling and Underground Space Technology,1998,13(4):369-375.

[2] JTG H12-2003,公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 上海市隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)程[Z].上海市市政工程管理局,2005.

[4] Highway and Rail Transit Tunnel Inspection Manual[R].Federal Highway Administration and Federal Transit Administration,2003.