隧道常見病害及對(duì)策研究

宋公仆

(福建省第一公路工程公司)

1 隧道漏水原因及防治措施

隧道漏水，拱部有滲水、滴水、漏水成線和成股射流四種;邊墻有滲水、淌水兩種;少數(shù)隧道有涌水病害。按水源補(bǔ)給情況分為:地下水(流量四季變化不大)補(bǔ)給和地表水(流量隨四季變化)補(bǔ)給。

(1)隧道漏水的危害

①在電力牽引區(qū)段，拱部漏水，會(huì)造成接觸網(wǎng)跳閘、放電漏電，影響安全運(yùn)營，造成人身傷害。

②在寒冷地區(qū)，隧道漏水會(huì)造成邊墻結(jié)冰、拱部掛冰，侵入限界，影響隧道正常使用。還會(huì)造成襯砌凍脹裂損和洞內(nèi)線路凍脹起伏不平等。

③在洞內(nèi)線路排水不良地段，造成土質(zhì)和軟巖地基的基床翻漿冒泥，整體道床下沉變形。

(2)隧道漏水的原因

①隧道設(shè)計(jì)與施工不當(dāng)造成漏水。如設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)襯砌周圍地下水的水源、水量、水質(zhì)調(diào)查分析不足，對(duì)防排水考慮不周，對(duì)結(jié)構(gòu)防蝕、耐凍、抗?jié)B也未作專項(xiàng)設(shè)計(jì)。當(dāng)隧道圍巖與含水層連通，而襯砌的防排水設(shè)計(jì)不完善時(shí)，必然發(fā)生隧道漏水病害。

②隧道襯砌綜合治水設(shè)施不完善或年久失效。如隧道襯砌防排水設(shè)施不全，隧道襯砌背后存在積水或承壓水;混凝土襯砌施工質(zhì)量差，孔隙裂縫多，自身防水能力差;混凝土的工作縫、伸縮縫、沉降縫等接縫處理不當(dāng)，或未做好防水處理;襯砌變形、腐蝕后產(chǎn)生裂縫滲漏水。

(3)隧道漏水的防治措施

對(duì)地表水和地下水做妥善處理，洞內(nèi)外應(yīng)有完整的防排水設(shè)施，以保證防排水設(shè)施的正常使用和行車安全。要求做到:

①拱部不滴水，邊墻不淌水，安裝設(shè)備之孔眼不滲水;

②隧底不涌水，道床不積水;

③在有凍害地段的隧道，拱部和邊墻基本上不滲水，襯砌背后不積水;

④道床無翻漿冒泥，整體道床基床穩(wěn)定。

隧道水害的防治工作，重點(diǎn)應(yīng)放在勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工階段，特別是施工中要盡力處理水患。其主要措施為:

截水:截住水源，減少流向隧道的水量。一般是在洞外和襯砌外靠水源側(cè)周圍，開挖截水溝，修建截水洞，或做好地面天然溝溪防滲漏的鋪砌工程。

排水:利用溝、管、槽及鉆孔等排水。排出較大的水量可設(shè)泄水洞，或利用施工時(shí)的平行導(dǎo)坑排水。對(duì)于顆粒易流失的圍巖，不宜采用集中疏導(dǎo)排水，要采取放入篩管等措施，防止圍巖細(xì)顆粒因流失而引起圍巖變化、地表坍陷等。

堵水:為封堵漏水，堵塞襯砌背后水路或襯砌滲漏部位水路，鋪設(shè)外防水層，涂抹水泥砂漿、乳化瀝青等防水涂料，向襯砌中灌注防水漿液封堵孔隙，向襯砌背后注漿固結(jié)圍巖和加固襯砌。

2 隧道凍害原因與防治措施

(1)隧道凍害

對(duì)于隧道而言，在一些較為寒冷的地區(qū)，會(huì)出現(xiàn)隧道內(nèi)水流與圍巖的積水凍結(jié)現(xiàn)象，如果控制不當(dāng)，就會(huì)造成隧道的內(nèi)部出現(xiàn)邊墻結(jié)冰、圍巖凍脹、襯砌脹裂及線路凍起等凍害。一般情況下，隧道洞口周圍的凍害問題較為嚴(yán)重，存在較大的安全隱患。

(2)隧道凍害的防治措施

由于隧道凍害存在較大的安全隱患，因而需要高度重視隧道的凍害問題，當(dāng)出現(xiàn)凍害現(xiàn)象后，要在第一時(shí)間內(nèi)采取措施進(jìn)行治理。對(duì)凍害進(jìn)行處理的主要思想是把水排除在隧道凍結(jié)圈的外部，結(jié)合多年的實(shí)踐工作，在對(duì)隧道凍害進(jìn)行處理時(shí)，可以從如下幾個(gè)方面入手。

首先，在隧道的建設(shè)過程中，需要注重防排水管道的設(shè)計(jì)，施工中確保防排水工程的質(zhì)量，這是降低隧道凍害的有效途徑。其次，對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)的隧道，需要對(duì)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際施工條件分析后，設(shè)置合理的深埋滲水溝、淺埋保溫側(cè)溝以及防寒泄水洞，加強(qiáng)保溫處理。同時(shí)，要注重襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)置，比如采用防水鋼筋混凝土襯砌與網(wǎng)噴混凝土加固等，從而提高襯砌的抗側(cè)壓能力。也可以采取保溫防凍解凍措施，比如在襯砌與圍巖間加設(shè)保溫層，洞口設(shè)防寒簾幕。除此之外，也要對(duì)隧道圍巖進(jìn)行改良處理，為了消除巖石土的凍脹性，可以對(duì)巖石土進(jìn)行壓漿固結(jié)處理，條件允許的情況下，可以施加一些保溫的隔熱層。隨著施工技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)在在隧道的施工中，可在洞口處的水溝間層安裝合適的暖氣管道，在冬季發(fā)揮出供熱的作用，也可以采用機(jī)械送熱的方式，促使泄水洞內(nèi)部的結(jié)冰融化。

3 隧道襯砌腐蝕原因與防治措施

(1)襯砌腐蝕的原因

地下水流經(jīng)地層的巖性及其所含的侵蝕性離子是導(dǎo)致襯砌腐蝕的重要原因，因此我們要對(duì)巖層的性質(zhì)等進(jìn)行詳細(xì)分析。隧道襯砌背后或仰拱、鋪底下的環(huán)境水，容易沿襯砌混凝土的毛細(xì)孔、工作縫、變形縫及其他孔洞滲流到襯砌內(nèi)側(cè)，從而形成了隧道的滲漏水。由于溶解于環(huán)境水中的一些侵蝕性介質(zhì)，對(duì)襯砌混凝土和砌石、灰縫產(chǎn)生物理性或化學(xué)性的侵蝕作用而形成腐蝕病害。通常，襯砌腐蝕主要有兩種病害類型，一種是物理性侵蝕，另一種則是化學(xué)性腐蝕。物理性侵蝕主要是指在凍融的交替部位出現(xiàn)凍脹性的損裂或者是在干濕交替的部位出現(xiàn)鹽類結(jié)晶性質(zhì)的脹損。而化學(xué)性質(zhì)的腐蝕主要是指受到了硫酸鹽、鎂鹽及碳酸等物質(zhì)的影響，進(jìn)而出現(xiàn)了不同程度的腐蝕，導(dǎo)致襯砌疏松而剝落，最終降低了隧道整體結(jié)構(gòu)的承載力與穩(wěn)定性。

(2)防治措施

在對(duì)襯砌腐蝕病害進(jìn)行處理時(shí)，首先要明確導(dǎo)致襯砌腐蝕的原因，準(zhǔn)確判斷襯砌腐蝕程度，進(jìn)而采取具有針對(duì)性的防治措施進(jìn)行處理。

出現(xiàn)腐蝕病害時(shí)，一般需要對(duì)隧道防排水系統(tǒng)進(jìn)行改善，對(duì)洞內(nèi)的排水槽、排水溝等進(jìn)行改建，必要的情況下，要進(jìn)行鉆孔，使襯砌背后的地下水得到排放，進(jìn)而使整個(gè)防排水系統(tǒng)得到優(yōu)化。

為了提高隧道襯砌的防侵蝕與防水能力，需要采取加固襯砌的措施，如拱背壓漿，噴射混凝土補(bǔ)強(qiáng)堵漏，設(shè)內(nèi)外貼式防水層作為防蝕層，除水泥外，還可采用陽離子乳化瀝青乳膠、EM－海泊瀝青乳膠。另外，提高襯砌的密實(shí)度和整體性是最主要的預(yù)防腐蝕措施，在具體的施工過程中，盡量采用防腐蝕混凝土，也可以用防腐蝕性能強(qiáng)的石料來作為襯砌，同時(shí)要對(duì)水灰比進(jìn)行嚴(yán)格控制，根據(jù)實(shí)際施工情況，靈活選用引氣劑和減水劑等材料。由于隧道環(huán)境水侵蝕性介質(zhì)的不同，在施工過程中，需要合理選用水泥，如雙快水泥和抗硫酸鹽水泥等，從而提高抗腐蝕性。采用抗化學(xué)腐蝕(主要是指抗硫酸鹽、氯鹽)粘結(jié)性能良好的復(fù)合高分子砂漿，保證仰拱防腐蝕砂漿層與隧道基礎(chǔ)及邊墻之間的有效粘結(jié)，阻止山體地下水從基巖縫隙滲出而浸泡腐蝕仰拱。

4 隧道襯砌裂損原因與防治措施

(1)襯砌裂損原因

在隧道的實(shí)際施工過程中，由于受到多種因素的影響，往往不能獲取詳細(xì)的地質(zhì)資料，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致不能準(zhǔn)確的對(duì)圍巖種類進(jìn)行劃分，致使不能科學(xué)合理的選擇襯砌類型，導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)不能與實(shí)際的承載力相符;修建時(shí)受技術(shù)條件限制，施工方法不當(dāng)，管理不善，沒有給予有效的技術(shù)指導(dǎo)，造成襯砌質(zhì)量不良;排水設(shè)施不合理，日常的養(yǎng)護(hù)工作不到位等，再加上隧道襯砌受圍巖壓力、圍巖膨脹性或凍脹性壓力、地下水和腐蝕性介質(zhì)作用，致使隧道襯砌在運(yùn)營中出現(xiàn)破裂，從而對(duì)行車與人員的安全造成威脅。

(2)裂損防治措施

針對(duì)襯砌裂損病害，主要是以預(yù)防為主。要注重對(duì)隧道施工區(qū)域地質(zhì)勘探，結(jié)合實(shí)際施工情況，選用合適的襯砌類型，并應(yīng)用科學(xué)、先進(jìn)的施工技術(shù)，配合使用現(xiàn)代化的機(jī)械設(shè)備，降低施工中對(duì)附近圍巖的干擾，從而提高襯砌的施工質(zhì)量。

當(dāng)隧道出現(xiàn)了裂損時(shí)，需要在第一時(shí)間內(nèi)采取措施進(jìn)行治理。首先要對(duì)裂損的情況進(jìn)行仔細(xì)觀察，掌握當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)資料與裂紋的變形情況，根據(jù)裂損情況的不同，查清原因，因地制宜，采用不同的防治方法，從而達(dá)到穩(wěn)定圍巖，加固襯砌，確保安全的目的。整治方法如下:

①當(dāng)裂損因山體滑坡、圍巖受力狀態(tài)變化等因素引起時(shí)，必須處理山體滑坡，采取在圍巖內(nèi)鉆孔壓漿穩(wěn)固山體圍巖，減少偏壓力等措施，確保圍巖穩(wěn)定。

②對(duì)于那些比較容易風(fēng)化泥化的泥質(zhì)巖類的隧底，由于排水不良，導(dǎo)致鋪底損壞，嚴(yán)重情況下還會(huì)發(fā)生翻漿冒泥的病害。針對(duì)這種病害，需要采用加深側(cè)溝或更換鋪底的整治方法。如果隧底是黏土質(zhì)的泥巖或者是膨脹性的頁巖，此時(shí)要增設(shè)仰拱，從而避免出現(xiàn)邊墻內(nèi)移、下沉或者是隧底隆起的現(xiàn)象。

③雖然有些襯砌出現(xiàn)了開裂，但是其仍然具有一定的承載能力，并不一定需要全部更換，現(xiàn)階段多采取噴錨加固襯砌技術(shù)進(jìn)行處理。與更換襯砌或套拱的技術(shù)方法相比，噴錨加固襯砌技術(shù)的優(yōu)勢(shì)較為明顯，這種方法使得噴層和原圬工面能夠進(jìn)行有力的結(jié)合，新舊拱組合成了一個(gè)有機(jī)的整體結(jié)構(gòu)，可以使原來裂損襯砌余下的承載能力得到充分發(fā)揮，并且施工方便，勞動(dòng)強(qiáng)度小、行車干擾少，具有較高的安全性與經(jīng)濟(jì)性。

5 結(jié)束語

隧道施工具有一定的復(fù)雜性，受到地質(zhì)條件影響較大，無形當(dāng)中增加了施工的難度。如果施工中的管理與控制不當(dāng)，很容易導(dǎo)致隧道病害的發(fā)生，影響了正常通車，并且存在巨大的安全隱患。因此我們要對(duì)隧道的病害高度重視，掌握隧道病害出現(xiàn)的原因，并要采取針對(duì)性的防治措施，堅(jiān)持“一次根治、不留后患”的治理原則，確保整治到位，提高隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，促使隧道安全運(yùn)營。

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