公路隧道運營期常見病害及防治技術(shù)研究

劉順林

（河北高速公路張承張家口管理處，河北 張家口 075000）

1 引言

隨著我國基礎(chǔ)交通設(shè)施建設(shè)的不斷完善，公路工程的建設(shè)步伐也日益加快。在公路建設(shè)期間，為了提高公路指標(biāo)、降低開挖工程量等，往往會采用隧道工程。但是，公路隧道結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，如果設(shè)計施工不當(dāng)可能導(dǎo)致隧道在運營期間出現(xiàn)各種病害或安全事故。目前，國內(nèi)外學(xué)者及工程技術(shù)人員也針對公路隧道運營期常見病害及防治技術(shù)展開了一些研究，如袁玉娟等【1】以某山區(qū)高速公路為研究對象，對沿線隧道存在的各種病害進行了調(diào)查統(tǒng)計，并分析了隧道滲漏水病害的成因、處置措施等；劉瑞全【2】利用地質(zhì)雷達(dá)分析了隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)受力，并探明了襯砌背后空洞分布和范圍，不僅提出隧道襯砌裂損補強加固方案，還從導(dǎo)排、防漏著手來解決隧道襯砌漏水問題，對隧道的施工起到了積極的推動作用。因此，研究公路隧道運營期病害形式、成因及防治技術(shù)具有十分重要的工程意義。

2 公路運營隧道病害特征及常見形式

2.1 運營隧道病害基本特點

由于我國地形地貌、水文條件、地質(zhì)條件較為復(fù)雜，不同地區(qū)的公路運營隧道常見病害可能差異性較大。同時，公路隧道在運營期間，影響隧道病害出現(xiàn)的因素并不是單獨作用的，而是多種不利作用隨機組合，這就導(dǎo)致隧道病害機理分析及處治措施選擇具有一定的復(fù)雜性。

2.2 公路運營隧道主要病害及成因

根據(jù)隧道病害的相關(guān)調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)得到：公路隧道在運營期間的病害常見形式主要有隧道滲漏水、隧道襯砌裂損及凍脹、隧道通風(fēng)及照明病害等。各隧道病害的發(fā)生機理如下。

2.2.1 隧道滲漏水

隧道滲漏水的水源一般來自河流湖泊、溶洞、地層中的裂隙水等，按照發(fā)生的位置可分為拱頂滲漏水和邊墻滲漏水2大類。同時，根據(jù)流量大小，隧道拱頂滲漏水可劃分為滲水、滴水、線狀滴水等，隧道邊墻滲漏水主要分為滲水、淌水。公路隧道運營期間發(fā)生隧道滲漏水主要原因在于隧道防水層失效、接縫防水失效等原因。其中，公路隧道的防水層失效除了防水材料本身質(zhì)量存在問題外，還可能是因為結(jié)構(gòu)變形較大（超過了防水材料延展性）、防水層破損、防水層與初期支護混凝土的結(jié)合不密實等；公路隧道接縫防水失效的原因主要在于彈性密封膏施工效果差或中埋式止水帶和防水層之間難以形成封閉的防水范圍。

2.2.2 隧道襯砌裂損

隧道襯砌是承受圍巖壓力的主體構(gòu)造，在各種外界和人為因素作用下（凍土地區(qū)存在凍脹力）容易出現(xiàn)裂縫和變形，嚴(yán)重的會喪失支撐作用，導(dǎo)致隧道坍塌。根據(jù)裂縫形狀和位置，可將隧道襯砌裂縫劃分成縱向、環(huán)向、斜向裂縫【3】，如圖1 所示。其中，縱向裂縫與隧道軸線平行，往往分布在拱頂部位，這是因為混凝土內(nèi)緣受到拉力作用而出現(xiàn)張開現(xiàn)象，對襯砌結(jié)構(gòu)危害性較大；環(huán)向裂縫主要是由于縱向不均勻荷載，施工縫、收縮縫等原因，對隧道襯砌承載能力影響不大。

圖1 隧道襯砌縱向裂縫和環(huán)形裂縫

2.2.3 隧道通風(fēng)及照明病害

隧道通風(fēng)及照明病害主要原因是設(shè)計方案不滿足通風(fēng)、照明的實際需求，機械設(shè)備因未能定期檢修而出現(xiàn)故障等。

3 公路運營隧道病害防治技術(shù)

3.1 隧道滲漏水治理措施

在治理公路運營隧道滲漏水病害時，應(yīng)堅持“堵排結(jié)合、因地制宜”的原則，比如，滲漏水量較多的位置可以“以排為主”，滲漏水量較少的部位可以“以堵為主”。同時，在選擇防水材料時，應(yīng)確保其有良好的延展性能、抗酸堿性能、不透水性等。對于隧道點滲漏，可選擇表面封堵、淺孔注漿和埋管引排等。對于隧道縫滲漏可根據(jù)裂縫形式不同而選擇相應(yīng)的處治措施：襯砌裂縫滲漏水處治采用化學(xué)注漿；施工縫滲漏水處治采用鋁槽或PVC 管外排；變形縫滲漏水處治可采用暗埋PVC管排水。

3.2 隧道襯砌裂損治理措施

公路運營隧道襯砌裂損病害處治技術(shù)主要有裂縫修補、襯砌空洞壓漿、底板處理等，在設(shè)計施工時應(yīng)堅持以下原則【4】：（1）提高裂縫監(jiān)測頻率，及時分析裂縫變形趨勢；（2）盡可能地降低對隧道正常通車的干擾；（3）確保處治后的公路隧道凈空符合限界要求。

3.2.1 裂縫修補

不同的裂縫類型應(yīng)選擇相應(yīng)的處治措施，具體見表1。

表1 隧道襯砌裂縫修補措施

3.2.2 襯砌空洞壓漿

通過壓漿來填充隧道襯砌空洞可以有效地穩(wěn)定襯砌背后的松散圍巖，改善隧道襯砌的受力狀態(tài)，并約束襯砌變形。此外，公路隧道襯砌空洞壓漿可能會消耗大量的水泥，為了降低工程造價，可使用其他抗?jié)B性和耐腐蝕性較好的材料來替代，如水泥粉煤灰砂漿、水泥黏土砂漿等。

3.2.3 底板處理

隧道底板不穩(wěn)定會對仰拱安全性產(chǎn)生一定程度的不利影響，尤其在易風(fēng)化泥質(zhì)巖層區(qū)域，如果排水效果不佳，容易出現(xiàn)翻漿冒泥現(xiàn)象，導(dǎo)致隧道底板出現(xiàn)病害的可能性大大增加。此時，應(yīng)當(dāng)增加側(cè)溝深度或更換鋪底，以疏干隧道范圍內(nèi)的地下水，消除隧道底板軟化的可能性。如果隧道底板已經(jīng)產(chǎn)生軟化，應(yīng)當(dāng)對地板進行置換或注漿處治。

4 結(jié)語

本文深入分析了公路運營期隧道的基本特點、常見的病害形式及處治技術(shù)，主要得到以下幾個方面的結(jié)論：

（1）公路隧道在運營期間，各種不利因素并不是單獨作用的，而是隨機組合，會導(dǎo)致隧道病害具有一定的區(qū)域性和復(fù)雜性；（2）隧道滲漏水病害按照發(fā)生的位置可分為拱頂滲漏水和邊墻滲漏水2 大類，隧道襯砌根據(jù)裂縫形狀和位置，可劃分成縱向、環(huán)向、斜向裂縫；（3）在治理公路運營隧道滲漏水病害時，應(yīng)堅持“堵排結(jié)合、因地制宜”的原則，且應(yīng)選擇延展性能、抗酸堿性能、不透水性等較好的防水材料；（4）公路運營隧道襯砌裂損病害處治技術(shù)主要有裂縫修補、襯砌空洞壓漿、底板處理等，在設(shè)計施工時應(yīng)提高裂縫監(jiān)測頻率，降低對隧道正常通車的干擾，并確保處治后的公路隧道凈空符合限界要求。