高速公路隧道土建結構常見病害與養護維修技術

季曉歌

山東高速股份有限公司 山東 濟南 250000

高速公路建設給人們的出行帶來了便利，但是在長期運營使用過程中，隧道受各種因素的影響并引起各種問題，嚴重影響了隧道的正常運行，影響駕乘人員的生命和財產安全。本文認真分析各種病害及原因，在確保公路安全通行的前提下，并采取有效措施加以維修，及時有效地預防和應對高速公路隧道的病害[1]。

1 公路隧道病害處理重要性

隨著中國高速公路的迅速發展，山嶺隧道工程越來越多，隧道規模巨大，但由于設計、施工、工程地質、車輛撞擊等方面的因素，隧道病害日益突出，在運行過程中會發生滲水、襯砌裂縫破壞、凍害、襯砌腐蝕等病害，處治難度大，費用高，隧道的耐久性降低，對隧道的安全、舒適和正常運行有著重要的影響，高速隧道的土建病害整治問題已經不容忽視。

高速公路隧道病害的檢測內容。在高速公路運營過程中，隧道會因老化或地質條件出現各種病害問題，為將各種病害的形成原因弄清，及時有效的處理出現的隧道病害，保障高速公路的運行安全。首先按照本區域隧道的相關設計圖紙圖紙和技術要點，再根據相關規范、標準和流程等進一步制定檢測內容和方案。檢測的主要內容應該包含有：檢測隧道襯砌厚度和不足、檢查隧道路面板構造層、檢測襯砌輪廓、檢訓中央排水溝的匯水狀況等，在全面檢測隧道結構的基礎上，詳細分析檢訓結果，對隧道路面機構和動化監測結果進行綜合化的分析，最后明確病害對隧道安全運行造成的影響，并制定好相應的解決方案。

2 高速公路隧道土建結構病害常見的類型

2.1 隧道滲水漏水的危害問題

道水害是指隧道在施工和運行過程中受到的水的干擾和危害。水害是隧道維修中最常見的病害。隧道建成后就被毀了山體原有水系平衡，隧道成為山體周圍地下水聚集的通道。當隧道與含水地層相連時，并在襯砌上防水排水設施、基礎建筑在方法不完善的情況下，隧道水損害是不可避免的。高速隧道襯砌的漏水現象一般表現為滲、滴、淌、涌；襯砌周圍的水主要指施工隧道內的地面及隧道周圍的地表水或地下水滲漏收集，若不迅速排出，可能會引起以下疾病:當水壓較大時，導致襯砌破裂，使原始完好的圍巖和圍巖結構面軟夾層因浸沒和軟化或泥化，喪失承載能力，襯砌壓力增大，導致襯砌破裂;膨脹圍巖體積膨脹導致襯砌破壞;寒冷地區發生凍脹或圍巖凍脹，迅速導致襯砌破壞。

2.2 襯砌病害

（1）襯砌侵蝕

襯砌背后的腐蝕性環境水很容易滲入內心的一面沿著毛細管孔內壁,關節,關節變形和其他孔的內壁,成為隧道滲漏的水,并產生物理或化學侵蝕的襯砌混凝土、磚石和火山灰關節,導致襯里腐蝕。隧道襯砌腐蝕使混凝土變得疏松，強度下降，降低隧道襯砌的承載能力，還導致鋼軌和緊固件腐蝕，縮短使用壽命，嚴重影響公路隧道運行的安全穩定，危及行車安全[2]。

（2）襯砌裂縫

施工過程中裂縫的產生與施工工藝關系有很大的關系，施工因素占80%左右，設計因素占5%，其他因素占15%，包括挖掘方式的選擇、混凝土的振動、水灰比的確定、除模、拱回充填、養護等。裂縫類型主要有干縮裂縫、溫度裂縫、外荷載引起的變形裂縫和施工縫處理不當引起的留茬裂縫。運營過程中隨著使用年限的增加，襯砌混凝土易發生碳化、開裂、滲水等現象，影響襯砌混凝土的力學性能和耐久性。隧道圍巖受外界擾動部分松弛，導致部分巖體與主體分離，不能與圍巖一起承受荷載。脫體圍巖被壓在襯砌背面，使襯砌處于連續承壓狀態。拱襯砌出現縱向裂縫，拱腰周圍出現網狀裂縫。圍巖不均勻沉陷引起襯砌內應力過大，引起襯里損壞。隧道襯砌開裂后，襯砌承載力降低，外觀形象受損，出現漏水現象，對運行安全造成極大危害，應當引起足夠重視。

（3）襯砌脫空

隧道二次襯砌脫空與施工方法、機械設備和混凝土配比等有密切關系，隧道初期支護和襯砌混凝土施工受技術因素、人為因素、混凝土收縮、徐變等因素的影響，襯砌拱頂與圍巖之間容易形成縫隙。初期支護表面平整度較差，形成凹凸面，在二次襯砌混凝土澆筑時，混凝土對防水板造成張拉，使防水板與初期支護凹凸處不密貼而產生背后空洞混凝土澆筑過程中沒有振動壓實，澆筑完成后混凝土受自重下沉，造成拱空。

2.3 洞口病害

洞口多為淺埋段，附近的覆蓋層厚度較薄，且局部可能存在偏壓等問題，結構的變形、移動、沉降，即使不大，也可能導致邊坡失穩、拱背中空、漏水增加；若隧道洞口排水不良，則基底土壤浸水軟化，造成基礎承壓能力不足，洞口、洞門下沉開裂；隧道洞口地質條件較差，在雨水等自然因素的外作用力下，易形成危巖、落石、塌方等地質災害，對隧道入口結構和線路造成危害。

3 高速公路隧道常見病害養護維修技術

3.1 水害的防治方法

對隧道水害進行綜合治理，要從設計、施工、運行三個階段進行治理，對隧道水害采取控制措施“防、排、截、堵結合，因地制宜，綜合治理”，使其既能形成自己的系統，又能相互配合，形成一個完整的隧道水利控制系統。山體隧道常以排為主，堵排結合，一是隧道排水設施應保持暢通、不淤積。洪水前、洪水中、洪水后、極端降水后，對排水設施進行檢查疏浚。在寒冷季節，應更頻繁地清理排水溝；二是內部防水層，不需要割襯里，比外部防水層施工簡單，造價低，可隨時維護，所以在隧道的操作和維護中，是調節水損害最常用的方法之一;三是壓力注漿法，用壓力可以將固化的漿液注入隧道圍巖和襯砌混凝土的裂縫或孔隙中，以提高其物理力學性能，達到防滲、堵漏和加固的目的。

3.2 襯砌的加固技術

隧道加固應遵循檢測評定、設計、施工的程序進行，恢復結構安全性、耐久性及使用功能，滿足正常運營要求。襯砌加固可采用粘貼纖維復合材料、粘貼鋼板、噴射混凝土、嵌入鋼拱架、錨桿加固、套拱加固等方法。注漿加固適用于圍巖松弛、襯砌背后空洞引起的襯砌開裂、變形、滲漏水等病害的處治，分為圍巖注漿加固、襯砌背后空洞注漿加固。圍巖注漿加固以加固圍巖、改善圍巖力學性能、降低圍巖荷載為主；襯砌背后空洞注漿以填充空洞、改善結構受力狀態為主。

3.3 襯砌裂損治理

對于公路而言，襯砌裂損問題較為常見，然而襯砌裂損問題會對公路的正常運行產生不利影響，因此，相關人員需要針對襯砌裂損問題提起重視，結合裂縫的實際情況采取相應的處理措施，方可達到良好的效果，下面將進行具體介紹。裂縫治理采用表面封閉法和注射法，對于主動裂縫和發展中的裂縫，部門采取圍巖注漿、襯砌加固、隧道底部加固等措施進行處理，使裂縫停止發展。表面封閉法適用于寬度較小的靜止裂縫，封閉材料應為低黏度、滲透性良好的膠液；注射法所用注射材料應為低黏度、可注性好的膠液；裂縫寬度較大時，應進行開槽填充后再進行注膠，開槽槽型應為倒梯形，填充材料宜為改性環氧樹脂類、聚合物砂漿等。對于裂縫較寬、分布密集、張開、縱橫交錯成環或襯砌產生一定錯臺等嚴重病害的地段，應在其表面黏貼碳纖維補強。

3.4 襯砌侵蝕處治

公路隧道侵蝕的主要原因是：有腐蝕性介質，易腐物質的存在和地下水的流動。根據對公路隧道襯砌腐蝕因素的分析，應對公路隧道襯砌腐蝕的主要措施是提高混凝土的密實度和襯砌的完整性，提高混凝土的抗侵蝕性能是最重要的，也是最重要的措施，外部的腐蝕性水不易滲入混凝土內部，從而阻礙了環境水的侵蝕速度，可以提高襯砌的耐久性，減少侵蝕的影響。此外，常用方法還有采用外加材料的方法，選用耐腐蝕水泥，加固外排水措施，采用與混凝土不能反應的致密材料在襯砌外表面作為隔離防水層、向襯砌背后壓注防蝕漿液等處置方法。

3.5 洞口防護

堅持“早進洞，晚出洞”，保持邊仰坡的穩定；在日常養護管理中，加強養護巡查，及時清除洞口邊仰坡上的危石、浮土，保持洞口邊溝和邊仰坡上排水溝完好、暢通，修復存在輕微損壞的洞口擋土墻、洞門墻、護坡、排水設施等結構物的開裂、變形，維護洞口花草樹木。對洞口松動的巖體進行加固，修建支擋墻或噴錨加固危巖；根據可能發生的落石沖擊能量大小，可采用相應能級的主動防護網進行預防，防護網可有效避免落石對高速公路運營產生的安全隱患。在洞口防護工作中，相關人員需要結合實際情況以及周圍地質的勘查情況設計洞口防護措施，并進行實地勘察，在勘查的過程當中了解洞口周圍巖體的穩固情況，在此基礎之上給予科學有效的防護措施，可以提高防護質量。

4 結論

隧道運行后，應當建立系統的養護管理制度，提倡預防性養護，實行日常養護、清潔養護措施，維護隧道的正常使用，做到“修早、修小、修好”，避免早期大規模疾病治療甚至高成本、高頻率重復治療，降低隧道全生命周期成本。針對隧道出現的病害或病害跡象，應進行徹底的調查，對所檢查的病害進行仔細分析，并在事故發生后制定合理有效的治理方案，選擇最合理的治理計劃。同時，積極穩妥地采用新技術、新材料、新設備和新技術，使維修保養達到安全耐用、質量可靠、經濟合理、工藝先進的要求[3]。