隧道襯砌病害檢測與整治措施分析

唐海龍，陳雯

(四川沿江宜金高速公路有限公司，四川 成都 610041)

公路隧道施工過程中，襯砌混凝土施工技術日益成熟完善，在諸多地區得到了大范圍應用。相比較其他施工技術而言，襯砌混凝土這一施工技術較為成熟、成本較低，但在實際應用過程中會受到諸多因素影響出現不同程度的襯砌病害問題。基于此，在實際施工過程中，需要充分考慮到公路隧道的使用質量，展開綜合性分析，以此讓公路隧道襯砌裂損病害問題得到根本上的解決。

1 隧道工程項目襯砌病害處理案例分析

某隧道為三車道隧道，全長1 826m，屬于典型的山嶺隧道。根據相關檢測數據顯示(見表1)，該公路隧道拱頂及左右洞壁存在不同程度的襯砌裂縫，其中左洞裂縫最嚴重，數量達到了627條。該公路隧道在運營一年多后，又出現了部分襯砌裂縫問題，裂縫寬度達到了0.3mm左右，屬于比較嚴重的情況。為了進一步保證該公路隧道的安全性和穩定性，在進行維修前首先對該公路隧道進行了全面檢測和評估。本次檢測主要從拱頂及左右洞壁裂縫病害情況(見圖1)、襯砌厚度、襯砌結構等方面入手。檢測結果顯示：拱頂裂縫的數量為627條，裂縫寬度達到了0.3mm左右，且出現了較為嚴重的滲水情況；左右洞壁襯砌厚度普遍不足100mm，并且存在一些襯砌結構脫落問題；在對該公路隧道進行檢查的過程中發現，隧道內存在較多的滲漏水問題，且大部分屬于地下水型病害。

表1 某隧道二襯混凝土厚度檢測結果

圖1 某隧道襯砌拱腰拉裂拱頂壓潰病害

采用IDS公司生產的RIS-K2型地質雷達，配合400m天線探測。測線布置在拱頂、兩側拱腰，按每10m進行統計，檢測結果表明該隧道襯砌存在局部二襯厚度不足。針對該公路隧道的檢測和評估結果可知：本次檢測共檢測到病害點627條，其中主要以拱頂開裂為主，同時，襯砌厚度普遍不足100mm，襯砌結構存在脫空、開裂、不密實、滲水泛堿、二襯錯臺、鋼板鋼筋、表層剝落等病害。由于該公路隧道在運營期間出現了較為嚴重的裂縫問題，因此該公路隧道出現了較為嚴重的滲漏水問題。為了保證該公路隧道的安全性和穩定性，需要對其進行徹底整治。經過相關檢測機構對該公路隧道進行全面檢測之后發現，該公路隧道存在多處裂縫、滲漏水問題和襯砌結構脫空等問題。為了確保整個工程的質量，采取了針對性整治措施。

2 公路隧道工程項目襯砌病害成因分析

目前，我國對隧道襯砌病害進行檢測和整治的工作已經取得了一定成效，但仍存在一些問題，需要進一步去研究和探討。在實際施工中需要根據實際情況選擇合適的施工方法。與此同時，在隧道襯砌裂損病害整治中，應該全面掌握病害成因，才能針對性地制定整治方案。對于裂損范圍較小(圓弧矢高小于30cm)的裂紋，裂紋較深或松動的，將裂損范圍內的襯砌混凝土鑿除后，對混凝土表面進行打磨處理，并涂刷水泥基滲透結晶型防水涂料，裂紋較淺、穩定的弧形區采用沿縫鑿孔壓漿封堵處理。對于裂損范圍較大(圓弧矢高大于30cm)的裂紋，若裂紋深度小于原襯砌設計厚度40%或襯砌為鋼筋混凝土的，采用沿縫鑿孔壓漿封堵處理。

(1)隧道襯砌施工質量不佳。從施工質量方面來說，隧道襯砌裂損病害的產生與隧道襯砌施工質量有著直接的關系。因此，在施工中，應該加強對隧道襯砌施工質量的控制，以避免出現襯砌裂損病害。通常來說，在隧道襯砌施工中，混凝土隧道襯砌的穩定性還受到材料的性能問題的影響，因此，存在以下幾種情況：1)混凝土質量不達標，其強度較低；2)混凝土配比不科學，導致混凝土收縮變形過大；3)模板問題，導致混凝土表面出現裂縫；4)混凝土澆筑質量差，出現蜂窩、麻面等現象；5)混凝土振搗不規范，導致襯砌表面出現裂縫。從上述情況可知，在隧道襯砌施工中存在的以上問題都會直接影響到隧道襯砌的強度和穩定性。

(2)地下水的影響。荷載的大小和荷載的分布，主要受到地下水位的高低、地層的穩定性、隧道的深度和長度、交通荷載等因素的影響。由于地下水的影響，導致隧道襯砌裂損病害出現的原因有很多，比如，地下水的水位變化、水循環等。除此之外，地下水還會對隧道襯砌結構產生一定的破壞作用，導致隧道襯砌開裂。因此，在隧道建設過程中，應該充分了解地下水對隧道襯砌產生影響的原因。通常情況下，由于隧道內地表水的滲漏會導致地下水的水位升高，從而對隧道襯砌結構造成影響。除此之外，在某些情況下，如果在開挖過程中，沒有做好防水措施不到位，也會導致地下水滲漏到隧道結構中。總而言之，隨著我國社會經濟的不斷發展和進步，對于交通運輸方面也提出了更高要求。因此，在進行隧道建設過程中應該加強對地下水的監測和處理工作。

(3)隧道襯砌與圍巖的共同作用。支撐結構的穩定性，受到地質條件、隧道斷面形狀、支撐結構形式等因素的影響。如果支撐結構的穩定性不足，就會導致隧道的坍塌、滑動和變形等問題，從而危及隧道的安全運營。在隧道襯砌裂損病害中，由圍巖變形引起的隧道襯砌裂損病害占有較大的比例，因此，從根本上來說，隧道襯砌裂損病害是由于圍巖變形所致。在施工中，應該全面掌握圍巖變形特點，這樣才能制定出合適的施工方案。在施工中，應該加強對圍巖變形規律的分析和研究。一般來說，圍巖變形有三個階段：1)是圍巖的初始變形階段；2)是圍巖的穩定階段；3)是圍巖的最終穩定階段。

3 公路隧道工程項目襯砌病害檢測分析

隨著我國交通事業的快速發展，公路隧道數量逐年增多，由于多種因素的影響，隧道襯砌常常會出現各種病害，如裂縫、滲漏、剝落等，這些病害不僅影響隧道的外觀和正常使用，還可能引發安全事故。因此，如何對其進行有效檢測和整治，已經成為施工企業普遍關注的問題。隧道襯砌病害檢測與整治工作是隧道工程施工的重點內容，也是確保隧道工程質量的關鍵。如何更好地對隧道襯砌進行檢測與整治，已成為隧道施工管理中的重點內容。在隧道工程中，襯砌作為施工中的一個重要組成部分，其質量對整個工程的質量有著決定性作用。公路隧道襯砌裂損檢測的方法有很多，主要包括宏觀檢查、物探法和超聲波檢測法。其中，宏觀檢查方法包括地質雷達檢測和多面反射地震法，物探法主要有雷達探水法、探地雷達、超聲透射法和地質雷達法。目前，最為常用的就是超聲透射法和地質雷達法。

(1)超聲透射法。超聲透射法主要是利用超聲波在介質中傳播的特性對隧道襯砌進行檢測。此方法具有操作簡單、效率高、檢測精度高的優點，但是會受到隧道內空氣和水等介質的影響，而且因為混凝土介質與水的密度不同，會產生一定的誤差，需要根據實際情況對檢測頻率、儀器設置以及參數進行適當調整。除此之外，由于混凝土材料存在缺陷，可能會產生相應的反射信號。因此，在檢測過程中需要注意這些問題。

(2)物探方法。物探方法主要是利用電磁波或電磁波信號在介質中傳播的特性對介質內部結構進行檢測，其中包括探地雷達、瑞雷波和雷達波等。這些方法可以有效地解決某些特定問題，比如隧道襯砌厚度和襯砌存在裂縫等。但是這種方法對隧道襯砌的安全性檢測作用并不明顯。除此之外，電磁波也有一定的局限性，比如在隧道中電磁波會受到不同程度的干擾等。

(3)地質雷達檢測技術。地質雷達技術具有操作簡便、速度快、效率高等特點，并且可以對復雜地質情況進行有效檢測，可以說是一種高效、便捷的隧道襯砌裂損檢測手段。在隧道工程中應用地質雷達技術具有一定的必要性：一方面能夠提高檢測精度；另一方面能夠及時發現病害并進行整治。雷達檢測是一種無損檢測方法，通過發射雷達波穿透襯砌表面，探測襯砌內部的損傷情況。雷達檢測可以發現一些隱蔽的病害，如脫空、空洞等。

(4)超聲波檢測法。超聲波是一種彈性波，具有傳播速度快、穿透力強等特點。由于在介質中傳播時會發生反射現象，所以超聲波可以運用于隧道襯砌裂損檢測中。具體來說就是利用超聲波在介質中的反射原理和不同介質對超聲波的吸收、衰減等特性來進行無損檢測。但是超聲波在介質中傳播時會受到很多因素的影響，比如空氣、水等都會影響其傳播速度和衰減速度；同時還受到傳播介質厚度的影響以及不同材質對超聲波吸收、反射情況的不同等等。因此在應用超聲波技術進行襯砌裂損檢測時需要注意：1)要保證地質雷達天線和隧道襯砌之間距離盡量保持一致；2)要保證探頭與地質雷達天線之間距離保持一致；3)要保證聲波傳播時間與被測襯砌厚度保持一致[1]。

4 公路隧道工程項目襯砌病害整治分析

隧道襯砌病害的檢測和整治是公路工程建設中的重要環節。通過采用多種檢測手段對隧道襯砌進行全面的診斷分析，可以發現不同的病害類型和程度，為后續的整治工作提供依據。針對不同的病害情況，采取相應的整治措施進行處理，可以提高隧道襯砌的耐久性和安全性，為公路工程的安全運行提供保障。

4.1 綜合處理

在實際工作中，針對隧道襯砌裂損的病害，應該按照不同的病害類型進行具體分析。除了上述提及的幾點方法之外，外觀檢測也是一種直觀的檢測方法，通過觀察隧道襯砌的表面狀況，可以發現裂縫、剝落、滲漏等明顯的病害。外觀檢測需要仔細查看襯砌的各個部位，包括拱頂、拱腰和拱底等。這些也是較為常見的病害問題，屬于基礎性的整治內容，需要展開綜合性的整治處理。比如，對于裂縫的整治，可以采用表面封閉法、表面置換法和灌漿補強法等方法；對于襯砌強度不足的問題，則應該通過對圍巖的加固、襯砌補強和加強支護等措施來加以解決；對于襯砌背后空洞、空鼓的問題，可以通過灌漿和注漿的方式進行處理；對于襯砌混凝土出現開裂的問題，可以采用表面置換法來進行處理，但需要對裂縫寬度、長度、深度和位置等進行詳細分析，此外，還可以采用裂縫修補技術進行處理。常用的修補材料包括環氧樹脂、聚氨酯等。修補時需要先將裂縫清理干凈，然后按照材料的使用要求進行灌注修補。對于襯砌滲漏水問題，可以采用表面置換法來進行處理，但需要對滲水位置進行準確定位，繼而采用防水材料進行治理，如：防水卷材、防水涂料等。治理時需要先將滲漏部位清理干凈，然后按照材料的使用要求進行鋪設或涂刷。此外，如果出現襯砌表面的剝落問題，可以采用水泥砂漿或環氧樹脂等材料進行修補。但和滲漏處理相同，修補前需要先將剝落部位清理干凈，然后按照材料的使用要求進行灌注修補。

除了上述提及的綜合處理手段之外，還需要結合實際情況展開一些預防性和遏制性的措施。具體包括以下幾個方面：1)加強圍巖支護強度，采取注漿加固措施；2)對隧道內積水情況進行有效處理，確保襯砌結構具有良好的密實性和整體性；3)對于出現的裂縫問題，應采取一定的封閉措施來確保其具有良好的防滲性能；4)加強對隧道內滲水位置及水質變化情況的監測；5)在進行隧道襯砌結構加固處理時，還應注意其結構尺寸以及剛度等方面因素的影響[2]。

4.2 加強圍巖支護強度

對于公路隧道襯砌裂損病害整治措施中，加強圍巖支護強度是其中的關鍵內容。在實際工作中，由于襯砌混凝土具有一定的剛性，如果圍巖的強度和剛度無法滿足實際工作需要，就會出現襯砌裂縫、空鼓和變形等病害問題。所以，在實際工作中，首先應該對圍巖的強度和剛度進行有效增強，確保隧道襯砌結構具有良好的承載能力。一般情況下，可以通過在圍巖表面施加錨桿、掛網噴射混凝土或者鋼支撐等方式來對圍巖進行加固。在具體實施過程中，可以根據實際情況來確定加固范圍、錨桿數量和布置方式。比如，在公路隧道襯砌裂損病害整治中，一般情況下應該在襯砌背后和兩側各設置一道鋼筋網噴射混凝土進行加固。鋼筋網噴射混凝土一般采用直徑為10mm的鋼筋制作而成，并將其按照一定的間距布設于襯砌背后。另外，為了確保鋼筋網噴射混凝土具有良好的整體性和抗拉強度，可以在鋼筋網表面鋪設一定厚度的鋼板或者鋼筋網作為加強層。在具體施工中，通常情況下應該先將噴射混凝土均勻涂抹于已有襯砌結構上后再進行鋼筋網施工。在具體施工過程中，為保證鋼筋網與圍巖之間的連接效果，一般情況下可以將鋼筋網與噴射混凝土之間的間隙填充密實。另外，也可以在噴射混凝土表面設置一定厚度的鋼支撐[3]。

4.3 對隧道內積水情況進行有效處理

當隧道內出現積水的問題時，如果積水深度較淺，則可以通過對隧道進行開挖的方式來進行處理。但如果積水深度較深，則應該通過對隧道襯砌結構進行加固處理的方式來進行解決。一般來說，在公路隧道襯砌裂損病害整治過程中，往往會出現襯砌結構滲漏水的問題，導致襯砌結構出現一定程度的破壞。比如，在某公路隧道中，由于排水設施設置不合理，導致隧道內存在一定的積水問題。在對其進行處理時，可以通過以下幾個方面來進行解決：1)對隧道內的排水系統進行重新規劃設計；2)對隧道內排水設施進行改造；3)對于滲漏水問題較嚴重的段落，可以采取注漿加固措施來加以解決。當滲水位置位于拱頂或仰拱時，可以通過對滲水位置進行封閉的方式來進行處理。

當滲水位置位于隧道拱頂時，則應該對拱頂襯砌結構進行加固處理。在施工過程中應注意：1)應對襯砌結構表面及四周出現的裂縫問題進行詳細分析；2)根據裂縫的具體情況采取相應的封閉措施；3)合理設置排水系統。除了上述內容之外，還可以在隧道工程中打造出無壓排水系統，利用特殊性的半圓排水管順著裂縫進行敷設，通過構建形成完善的排水系統可以最大程度解決地下水滲入隧道內，讓地下水流入兩側的排水溝。在這一排水系統構建過程中可以借助水泥釘進行固定，并且在管道表面敷設環氧砂漿，減少噴射混凝土造成的沖擊影響，確保整體排水系統的高效穩定(見圖2)[4]。

圖2 隧道雙排水系統示意

4.4 對于出現的裂縫問題進行有效處理

在進行公路隧道襯砌裂損病害整治時，應該首先對出現裂縫的位置進行準確定位，然后根據實際情況采取相應的措施來確保裂縫處具有良好的防滲性能(見圖3)。通常情況下，對于公路隧道襯砌出現裂縫的部位，可以采取如下兩種措施來加以處理：1)對裂縫表面進行封閉處理，首先應該采用環氧膠泥對裂縫表面進行簡單封閉，然后再用水泥砂漿對裂縫表面進行嵌縫，使其具有良好的防滲性能；2)將裂縫表面進行鑿槽處理，在鑿槽過程中需要根據實際情況來確定鑿槽深度和寬度。鑿好后再將其表面用環氧樹脂材料進行粘貼處理，以使其具有良好的防滲性能。需要注意的是，在對公路隧道襯砌裂損病害進行整治時，還需要在一定程度上保持隧道內良好的通風條件和衛生條件，防止出現二次污染問題。另外，還可以采用化學灌漿的方法來進行處理，以確保裂縫處具有良好的防滲性能。對于隧道內出現的滲水問題，可以采用表面置換法來進行整治，但需要對滲水位置進行準確定位，并確保其具有良好的防滲性能。而對于隧道內滲水位置及水質變化情況的監測，需要結合實際情況，采用有針對性的方法來進行處理。比如，在進行隧道內滲水位置及水質變化情況監測時，需要采用一定的儀器來對滲水位置及水質變化情況進行有效監測，并將其作為隧道襯砌裂損病害整治措施實施效果的重要評價指標。在具體操作過程中，需要對滲水位置及水質變化情況進行有效監測，并根據其具體情況采取有針對性的整治措施[5]。襯砌結構補強也是一種整治手段，可以讓隧道使用的安全性得到增強，但這一補強手段難度較大，需要對邊墻受力情況進行加固優化，并且嚴格控制焊接質量，避免出現二次裂縫產生。

圖3 水平定向鉆疏通隧道中心水溝示意

5 結語

綜上所述，公路隧道作為國家交通建設項目中最為關鍵的內容之一，在實際發展過程中，必須對病害問題展開綜合性分析，落實高質量的檢測和整治工作。未來隨著公路隧道建設規模不斷擴大，襯砌裂損病害問題必須得到解決，以此確保行駛安全，施工團隊需要對具體的施工項目展開綜合性分析，確定具體成因，制定出針對性措施，實施有效處理。