公路隧道襯砌裂損病害檢測與治理對策

劉瑞全

（招商局重慶公路工程檢測中心有限公司，重慶400067）

1 引言

已經建設完成的隧道經過長期的運營使用，襯砌結構存在著比較嚴重的損害，導致出現滲漏與裂縫等方面的問題，交通運行安全性無法保證。因此，在隧道日常運營管理中，應充分、了解襯砌結構病害問題，選擇合適的病害處理措施，保證交通運行的安全性。

2 工程概況

某隧道工程項目20世紀90年代建設并投入使用，最大埋深為160m，是典型的軟巖隧道工程項目，隧道圍巖主要為Ⅳ級、Ⅴ級圍巖，項目總長度1 760m，隧道凈寬、凈高分別為8.5m和6.2m。在施工的過程中，確定應用礦山法來進行，首先需要進行拱頂部分的施工，然后是進行墻體施工。隧道圍巖襯砌結構應用單心圓拱直邊墻的形式，厚度尺寸為35cm，應用的是C30混凝土，邊墻總體高度為2.35m，拱圈中的輪廓半徑尺寸為4.45m。運營到現在，已經超過20a的時間，圍巖襯砌結構的表面存在了很多的裂縫，造成嚴重的滲漏問題，嚴重威脅交通行駛的安全性，特別是冬季環境中，隧道路面結冰比較嚴重，一旦車輛失控會造成巨大的事故，威脅人們的生命安全。此外，該隧道項目的溶蝕速度比較快，結構承載性能較差，導致安全問題頻發【1】。

3 隧道襯砌病害檢測

對于公路隧道襯砌裂損病害來說，在具體工程開展過程中，需要對隧道襯砌病害進行檢測，從而找出整體病害的根源，以方便后續措施的應用。

3.1 滲漏水

因為隧道的埋深尺寸比較小，雖然處在泥質頁巖的地質條件下，但內部裂隙發育比較大，能夠給地下水的下滲提供有利的通道。自然降雨與降雪后，隧道內部存在嚴重的漏水問題。這種現象的存在就表示地下水給地表沉降持續提供水源。在隧道進口的位置上，明洞的位置上布置了一個灌溉水渠結構，洞口的位置上引排遠處水，渠面無法有效地消除滲漏的問題。該隧道項目的實施應用的是礦山法，該方法的應用導致襯砌結構存在比較多的接縫問題，如果沒有安裝防水結構部件，則會造成嚴重的滲漏問題【2】。在襯砌結構施工環節，拱頂到拱腰的位置上無法填充完成，且沒有進行必要的振搗處理，最終導致空穴的形成；在對下部位置的施工環節，存在落拱的問題，造成襯砌部分的背部存在空隙的情況；塌方出現之后，無法及時進行孔洞的填充，使得該位置上的地下水嚴重匯集，最終給隧道滲漏形成提供有利條件。此外，因為襯砌部分的厚度相對較小，所以就導致斜向與縱向裂縫的問題，雜草襯砌背后的地下水進入到隧道內部，會出現滲漏問題。

3.2 檢測結果

通常，探地雷達裝置可以通過使用鉆孔取樣與裂縫現場檢測的方式，確定隧道襯砌所存在的病害問題。通過探地雷達可以準確地測定襯砌結構是否存在質量問題，通過反射波的方式來進行，可以向結構中發射電磁波，如果遇到不同介質，會產生反射的問題，返回到地面上，接收器能夠直接接收，從而可以獲取相應的信息，最終確定地層厚度與動彈模量數據【3】。

該項目的拱腰、拱腳、拱頂總計需要布置5條測線，可以實現全范圍內的探測，探測天線的頻率為400MHz，相鄰測點應該保持距離在1cm左右，采集時窗為50ns。

4 隧道襯砌病害治理

在進行隧道襯砌病害問題的分析與探測之后，能夠將病害的形成做出如下2個方面的分析：（1）襯砌結構已經嚴重損害，并且處于危險的狀態之下，可以立即采取必要的措施進行必要的補強處理；（2）襯砌結構滲漏問題非常嚴重，需要立即采取必要的防排水處理措施。從實際情況分析，前者主要是從2個部分來實現補強處理，即對背后孔洞進行填充和對襯砌結構進行加強處理；后者也是從2個角度出發，即進行導排與防滲漏處理。

4.1 空洞注漿

按照地質雷達的探測結果，隧道襯砌結構部分的背后存在著比較嚴重的空洞與空隙問題。因為這些問題的存在，導致備承載增加，導致圍巖結構存在嚴重的軟化。根據需要，在該位置上采用注漿的施工方式以提升其結構的承載性能，可以大大提升堵水效果，滿足工程的正常運行。在規定的位置上布置注漿孔結構，使用鉆機進行鉆進施工，然后應用設備進行注漿施工，但需要在注漿孔的中間位置上設置排氣孔結構，使得整個注漿施工結構性能達到標準的要求【4】。

根據工程的需要進行漿液的配制，并且要準備足夠的漿液，以保證注漿施工可以連續進行。經過多方面的考慮，本次隧道項目應用單液注漿施工方式，具體配合比例為：水泥∶粉煤灰=8∶2，同時還需要加入一定量的膨脹劑。混合料制作結束之后，應該進行試漿處理，保證混合率達到0.85，且抗壓強度在25MPa以上。應用物探法來確定空洞與空隙的相關信息，根據物探結果，確定滲透系數為1.20～1.25，確定1.20的損失系數，注漿量體積需要按190.51m3控制。

4.2 襯砌結構補強

從相關的研究可以發現，襯砌結構補強層厚度已經達到35cm，此時就能夠滿足交通運行安全性的要求。拱部澆筑施工環節難度比較高，且極易存在空洞的問題，質量問題比較嚴重。在混凝土噴射施工環節，應該徹底解決該問題；邊墻施工首先進行振搗，然后進行澆筑。因此，在拱部的混凝土噴射施工及邊墻澆筑環節，在確保質量達標的情況下可以減少成本、降低難度【5】。

為了提升拱部結構的穩定性，應該根據新增加邊墻的受力條件，可以通過錨桿來進行拱腳的加固處理。一側拱腳應該設置2根錨桿，一般需要按照0.5m、2.5m的間距進行布置。為了保證襯砌結構與補強結構緊密連接，不僅要進行鑿毛處理，還應該按照要求進行鉆孔施工，然后插入鋼筋，最后應用水泥砂漿進行填充施工。連接鋼筋的結構上需要設置鋼筋網，然后通過焊接連接，混凝土噴射施工環節，防止發生嚴重的振動問題。如果襯砌結構損壞嚴重，此時需要設置2層鋼筋網結構，并且確定噴射厚度為15cm，分成3層進行施工。

4.3 無壓排水系統

該隧道項目運行時間比較長，存在的裂縫也比較嚴重，這就需要結合實際情況來設置無壓排水系統，它可以有效預防地下水進入到隧道結構中，也可以在襯砌與補強層的中間位置上布置邊溝，最后保證積水從隧道及時排出。對于面積比較大的滲透部分，可以合理地設置水孔，合理地設置花管，從而可以實現集中排水。

5 結語

隧道經過長期的運營會產生很多的問題，需要結合實際情況采取必要的襯砌損害檢測，并結合病害問題進行必要的治理，以提升隧道工程運行水平，保障交通運行安全性，促進我國交通事業的發展和進步。