淺談高速公路隧道常見病害及其整治技術(shù)

【摘要】 介紹和分析了高速公路隧道病害的種類和成因，探討了隧道病害的治理技術(shù)，并通過工程實例進行了說明。

【關(guān)鍵詞】 隧道病害，治理

據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，目前高速公路隧道病害主要表現(xiàn)在：嚴(yán)重滲漏水、結(jié)構(gòu)襯砌的腐蝕裂損、仰拱或鋪底的變形損壞導(dǎo)致路面的破壞。幾乎所有的隧道病害都與滲漏水有著直接或間接的關(guān)系，隧道結(jié)構(gòu)的缺陷給隧道滲漏水提供了通道，隧道滲漏水的長期作用又會加劇隧道侵蝕破壞，特別是在圍巖有地下水并具有侵蝕性的情況下，對襯砌和隧道設(shè)備的腐蝕更加嚴(yán)重。在運營期間，地下水常通過混凝土襯砌變形縫、施工縫、裂縫甚至混凝土孔隙等通道滲漏進隧道中，造成洞內(nèi)通信、供電、照明等設(shè)備處于潮濕環(huán)境而發(fā)生銹蝕、霉?fàn)€、變質(zhì)、失效，若使路面積水，就會改變路面反光條件，引起眩光，造成車輛打滑，危及行車安全。

1.隧道滲漏水成因分析

1.1隧道開挖對地下水的影響

①隧道開挖引起圍巖應(yīng)力的釋放和重分布，改變圍巖的力學(xué)特性和水的涇流路線，使周圍的水向隧道內(nèi)匯集和積聚，隧道處于地下水的包圍中，給隧道滲漏水創(chuàng)造了條件；

②隧道周圍地下水滲流場的改變，進一步引起應(yīng)力場的不斷調(diào)整，可能引起的局部應(yīng)力集中、地層不均勻沉降或滑移面活動都將對隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，使得襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等，形成滲漏水通道，使隧道產(chǎn)生滲漏水；

③隧道開挖可能引起的古滑坡復(fù)活或新滑坡、或礦產(chǎn)采空區(qū)失穩(wěn)、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷以及地震或人為誘發(fā)地震等都會破壞隧道襯砌結(jié)構(gòu)，引起隧道滲漏水病害。

1.2混凝土施工中產(chǎn)生的滲漏水通道

①混凝土澆筑時水灰比過大，形成開放性毛細泌水管路；

②混凝土拌合物和易性不佳、混凝土質(zhì)地不夠均勻、水泥漿未能與骨料表面很好粘結(jié)、未能很好灌滿搗實產(chǎn)生疏松層或留下各種形狀的縫隙與孔洞，形成透水縫隙；

③襯砌混凝土材料中有雜物，腐爛后形成縫隙或孔洞。特別是在兩環(huán)混凝土接縫部位，由于擋頭板未拆除干凈，腐爛后形成縫隙而漏水；

④“三縫”處理不當(dāng)，產(chǎn)生的漏水縫隙；

⑤防水板安裝不規(guī)范，未處理好防水板的接縫和破損部位，導(dǎo)致滲水，排水管路堵塞，等等。

2.隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損成因分析

隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損是指隧道襯砌開裂變形、片塊剝離以及大塊坍落。其原因概括起來有地質(zhì)原因（如軟弱圍巖、地層偏壓及山體滑坡等）、設(shè)計不完善、施工原因和其他人為因素（如在隧道附近取土、采礦等）。其中反映在施工方面的問題比較普遍，如強度不足、厚度不夠、模板變形、拆模過早及澆筑時機不合適等。但地質(zhì)原因在襯砌結(jié)構(gòu)破損成因方面起主要作用，尤其是地基不均勻沉陷和山體滑移錯動。

3.隧道病害整治技術(shù)

人們早已認(rèn)識到隧道病害對運營的嚴(yán)重威脅，只是限于條件，目前對高速公路病害隧道的治理，由于受行車條件的限制，大都處于治表為主的狀況，修修補補，一段時間后舊病復(fù)發(fā)的很多。除非病害嚴(yán)重到危及結(jié)構(gòu)安全才加以徹底整治，治理技術(shù)主要有以下幾種。

3.1注漿加固堵水技術(shù)

注漿作為加固圍巖的一種手段，在隧道病害治理中所起的作用主要表現(xiàn)在加固地層以提高圍巖的承載力和充填襯砌背后空洞使襯砌均勻受力，從而達到阻止襯砌結(jié)構(gòu)繼續(xù)變形或破壞。同時，漿液能充填巖體裂（孔）隙（洞），降低地層透水系數(shù)，同時能夠修補襯砌混凝土結(jié)構(gòu)裂縫達到加固和阻水的雙重目的。通常采用的漿液有普通硅酸鹽水泥（或特殊）單液漿、水泥水玻璃雙組份漿液及化學(xué)漿液等。

3.2錨桿支護技術(shù)

錨桿具有懸吊作用、組合梁作用、緊固作用及均勻壓縮拱作用（如圖1所示），在隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害部位安設(shè)錨桿，可有效提高圍巖的整體承載能力，將已產(chǎn)生裂紋的襯砌混凝土與已加固的圍巖結(jié)合在一起，阻止襯砌結(jié)構(gòu)的進一步破壞。

3.3套襯技術(shù)

病害治理中如襯砌產(chǎn)生的裂縫不密集，尚不足以危及隧道結(jié)構(gòu)安全，經(jīng)加固后仍有較強的承載能 力，而且存在凈空斷面縮小的余地，在安設(shè)錨桿、注漿加固的基礎(chǔ)上，可以考慮施作套襯。套襯就是在既有襯砌內(nèi)表面再灌注一定厚度的混凝土，與既有襯砌共同承擔(dān)圍巖壓力。套襯可以有效地阻止既有襯砌進一步裂損變形，同時可起到防水的作用。

3.4結(jié)構(gòu)抽換技術(shù)

隧道襯砌結(jié)構(gòu)如果裂縫交錯分布，密度較大，并伴有片塊剝落，嚴(yán)重錯臺，侵入凈空限界，使原襯砌失去使用功能，則應(yīng)考慮拆除舊的襯砌結(jié)構(gòu)，重新施作新的襯砌。結(jié)構(gòu)抽換過程中，必須采取如下措施，保證施工和隧道結(jié)構(gòu)安全。

①架設(shè)鋼架支撐，抑制結(jié)構(gòu)變形發(fā)展；

②注漿加固圍巖，并利用注漿管懸吊既有裂損襯砌；

③運用靜態(tài)破碎及控制爆破技術(shù)拆除1日有裂損混凝土，并嚴(yán)格控制開挖進尺；

④及時進行初期支護并加強監(jiān)控量測。

3.5滲漏水引排技術(shù)

地下水在高速公路隧道病害成因中，是最活躍、最具破壞力的因素，隧道滲漏水病害治理難度最大，其治理效果能夠綜合反映隧道整治質(zhì)量。對于從襯砌表面（主要在“三縫”部位）滲漏出來的地下水，必須配合采用引排技術(shù)治理。

4.工程實例

某高速公路隧道道由于建成后山體滑移，引起隧道拱頂、拱墻、拱底產(chǎn)生較大的縱、橫、斜向裂縫，最大裂縫寬度為50mm。該隧道為雙連拱隧道，與國內(nèi)所有雙連拱隧道一樣特別是中隔墻和拱腳處的防水問題都或多或少的存在設(shè)計不夠完善、施工工藝達不到設(shè)計要求等現(xiàn)象，從而造成該處嚴(yán)重滲漏水。建設(shè)單位及早認(rèn)識到隧道的病害將對隧道結(jié)構(gòu)和以后的運營直接構(gòu)成威脅，分析了病害的原因主要是地質(zhì)原因和目前國內(nèi)雙連拱隧道修建技術(shù)水平問題，認(rèn)為這座隧道的病害治理是一個系統(tǒng)工程。在隧道病害整治過程中，綜合采用了注漿加固堵水技術(shù)、結(jié)構(gòu)抽換技術(shù)、中空錨桿加固技術(shù)、引排技術(shù)和軟基袖閥式注漿加固技術(shù)等。尤其是對雙連拱隧道進行注漿堵水過程中，采取普通水泥漿液和超細水泥漿液的配合使用，采用了注漿堵水結(jié)合引排水和單獨引排水治理兩種方案，目前來看，兩種方案都達到了預(yù)期的效果。

5.結(jié)論

①隧道病害是國內(nèi)外非常普遍的現(xiàn)象，其原因是多方面的，高速公路隧道病害一方面大大降低了“高速”，一方面直接威脅到隧道的結(jié)構(gòu)和運營安全。高速公路近年來的快速發(fā)展要求不斷提高隧道修建技術(shù)水平，避免或減少隧道病害的發(fā)生；

②高速公路隧道病害的形式主要有滲漏水和結(jié)構(gòu)破損，其中滲漏水病害比較普遍；

③高速公路隧道病害產(chǎn)生的主要原因有地質(zhì)方面的、施工方面的、設(shè)計方面的和人為因素等，要認(rèn)真地系統(tǒng)地分析；

④高速公路隧道病害整治要各種技術(shù)綜合運用，由專業(yè)隊伍來進行，治理的時機最好選擇在通車前進行，要堅持“一次根治、不留后患”的治理原則。

作者簡介：高恒潮（1988-）男，民族：漢，籍貫：江蘇，單位：重慶交通大學(xué)，研究方向：橋梁隧道工程