高速公路隧道病害分析与处治技术的实施

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【摘　要】隧道病害是国内外非常普遍的现象，高速公路．近年来的快速发展要求不断提高隧道修建技术水平，避免或减少隧道病害的发生。

【关键词】高速公路;隧道;病害成因

随着我国国民经济的快速稳定发展，对交通运输的需求量和等级要求越来越高，高等级公路、铁路的建设蓬勃发展，修建的隧道数量越来越多。但是由于设计、施工、地质等各方面的原因，导致一些隧道产生结构变形、开裂、错台、渗漏水等病害，大大降低了线路的级别，并威胁到安全运营，情况严重的使隧道失去使用价值，给国民经济带来巨大损失。

1.高速公路隧道病害种类和成因分析

据有关资料统计，目前高速公路隧道病害主要表现在：严重渗漏水、结构衬砌的腐蚀裂损、仰拱或铺底的变形损坏导致路面的破坏。几乎所有的隧道病害都与渗漏水有着直接或间接的关系，隧道结构的缺陷给隧道渗漏水提供了通道，隧道渗漏水的长期作用又会加剧隧道侵蚀破坏，特别是在围岩有地下水并具有侵蚀性的情况下，对衬砌和隧道设备的腐蚀更加严重。在运营期间，地下水常通过混凝土衬砌变形缝、施工缝、裂缝甚至混凝土孔隙等通道渗漏进隧道中，造成洞内通信、供电、照明等设备处于潮湿环境而发生锈蚀、霉烂、变质、失效，若使路面积水，就会改变路面反光条件，引起眩光，造成车辆打滑，危及行车安全。

1.1选线不当引起的病害

由于复杂的地质、地形条件，造成崩塌、落石、滑坡、泥石流等病害大量发生，经常造成洞口堵塞、衬砌开裂、泥石流倒灌，导致铁路运输中断，修建明洞的工作从未停止过，有的明洞接长不止一次，一遇雨季仍经常出现险情，中断行车，最后只好改线绕行。

1.2设计不合理可能预留的隧道病害

作为地下工程的隧道，其设计理念与地面工程不同，应该采取动态设计理念，动态设计是新奥法施工的精髓所在。无论在铁路隧道施工中，还是在公路隧道施工中，对设计参数的调整或变更多数仅依据围岩级别，只有少数根据监测的动态数据参数进行调整；一般来说，出现目前意义上的设计变更，通常是出现了大的塌方、变形、断层、涌水、溶洞、煤系地层（或瓦斯）等情况，在隧道施工中距离真正意义上的动态设计还有一定差距，因此，难免由于设计上的缺陷增加了隧道病害出现的可能性：

1.2.1设计断面形式不合理。如铁路隧道Ⅲ、Ⅱ、I级围岩一般采用直墙断面、不设仰拱，若有膨胀性夹层或遇水易软化的围岩，尤其是这些不利岩层处于边墙部位时，若仍采用赢墙，边墙根可能出现开裂现象，遇水易软化的围岩有可能造成边墙基底承载力不足，产生不均匀沉降，出现裂纹（裂缝）或错台。

1.2.2初期支护能力不足，造成坍塌、变形过大或使二次衬砌承受较大围岩压力。

1.2.3二次衬砌安全储备不足，如有些隧道施工中出现了比较大的坍方，二次衬砌仍采用素混凝土，造成运营后素混凝土出现裂缝。

1.2.4排水设计不合理。对具有膨胀性、遇水软化围岩，应设置仰拱和深排水沟，事实上多数基底出现翻浆冒泥病害的隧道均存在基底积水、排水不畅等问题。

1.2.5未充分考虑混凝土的防腐蚀性，这主要是由于对地下水的腐蚀性调查不清楚造成的。

1.3施工不当预留的病害

1.3.1回填不密实或存在空洞，由于超挖或坍方，没有按规范认真做好回填或压注浆工作，造成初期支护与围岩之间留有较大范围的空隙，尤其是拱部；或二次衬砌浇筑原因使拱部或拱腰出现局部脱空现象，或混凝土振捣不密实。由于不密实或存在空洞，形成积水空间，使隧道出现渗漏水，或使隧道与围岩不能形成一个有机整体，不能很好发挥围岩的弹性抗力作用。

1.3.2施工中的偷工减料，造成塌方，而对塌方处理不彻底，预留不密实、脱空等缺陷。

1.3.3施工中的偷工减料，如锚杆数量、质量不符合设计要求，造成初期支护不足或支护安全储备减弱，预留安全隐患。

1.3.4由于欠挖或变形过大，造成二次衬砌厚度不足。

1.3.5所选防水材料不合格（不合理）或防水板的铺设存有缺陷造成隧道渗漏水。

1.3.6所选水泥不合格或混凝土配比不合理，造成二衬混凝土强度不能满足设计要求。

1.3.7混凝土骨料不合格，造成强度不足或不能满足设计的特殊要求，若采用人工机制砂、石，除对骨料进行力学试验外，还应进行各种成分含量分析。

1.3.8在石灰岩地区特别应注意地下水，尤其是裂隙水的水质化验，检验地下水是否具有腐蚀性。边沟的水没有腐蚀性，裂隙水未必不具有腐蚀性。

1.3.9在遇水软化的围岩中，隧底浮碴未清理干净就浇注仰拱或铺垫层，易造成隧底翻浆冒泥。

1.4维护不当引起的病害

1.4.1洞外排水系统遭破坏，未及时修复，可能使或增加隧道渗漏水的可能。

1.4.2洞内水沟被堵，造成基底积水，可能使基底围岩软化，产生翻浆冒泥。

1.4.3对出现的小的裂纹（缝）、小（少）的渗漏水重视不够，或预见不足，未能采取有效措施，遏制其发展。

1.4.4对已出现病害的隧道，或病害原因分析不清楚，或处理措施不当，或处理不彻底，造成病害继续发展，形成更大的病害或形成危害。

2.隧道病害整治技术

2.1注浆加固堵水技术

注浆作为加固围岩的一种手段，在隧道病害治理中所起的作用主要表现在加固地层以提高围岩的承载力和充填衬砌背后空洞使衬砌均匀受力，从而达到阻止衬砌结构继续变形或破坏。同时，浆液能充填岩体裂（孔）隙（洞），降低地层透水系数，同时能够修补衬砌混凝土结构裂缝达到加固和阻水的双重目的。通常采用的浆液有普通硅酸盐水泥或特殊)液浆、水泥水玻璃双组份浆液及化学浆液等。

2.2锚杆支护技术

锚杆具有悬吊作用、组合粱作用、紧固作用及均匀压缩拱作用，在隧道结构产生病害部位安设锚杆，可有效提高围岩的整体承载能力，将已产生裂纹的衬砌混凝土与已加固的围岩结合在一起，阻止衬砌结构的进一步破坏。

2.3套衬技术

病害治理中如衬砌产生的裂缝不密集，尚不足以危及隧道结构安全，经加固后仍有较强的承载能力，而且存在净空断面缩小的余地，在安设锚杆、注浆加固的基础上，可以考虑施作套衬。套衬就是在既有衬砌内表面再灌注一定厚度的混凝土，与既有衬砌共同承担围岩压力。套村可以有效地阻止既有衬砌进一步裂损变形，同时可起到防水的作用。

2.4结构抽换技术

隧道衬砌结构如果裂缝交错分布，密度较大，并伴有片块剥落，严重错台，侵入净空限界，使原衬砌失去使用功能，则应考虑拆除旧的衬砌结构，重新施作新的衬砌。结构抽换过程中，必须采取如下措施，保证施工和隧道结构安全。

①架设钢架支撑，抑制结构变形发展；②注浆加固围岩，并利用注浆管悬吊既有裂损衬砌；③运用静态破碎及控制爆破技术拆除1日有裂损混凝土，并严格控制开挖进尺；④及时进行初期支护并加强监控量测。

2.5渗漏水引排技术

地下水在高速公路隧道病害成因中，是最活跃、最具破坏力的因素，隧道渗漏水病害治理难度最大，其治理效果能够综合反映隧道整治质量。对于从衬砌表面（主要在“三缝”部位）渗漏出来的地下水，必须配合采用引排技术治理。

3.结语

在隧道病害整治过程中，综合采用注浆加固堵水技术、结构抽换技术、中空锚杆加固技术、引排技术和软基袖阀式注浆加固等技术。尤其是对双连拱隧道进行注浆堵水过程中，采取普通水泥浆液和超细水泥浆液的配合使用，采用了注浆堵水结合引排水和单独引排水治理两种方案，目前来看，两种方案都达到了预期的效果。高速公路隧道病害整治要各种技术综合运用，由专业队伍来进行，治理的时机最好选择在通车前进行，要坚持一次根治、不留后患。

【参考文献】

［１］刘海京．夏才初．隧道病害研究现状与进展［J］.地下空间与工程学报.2007.