关键词：公路；在役隧道；衬砌病害；整治技术
随着基础设施建设的逐步加强，截止2015年底，我国已经成为世界上隧道数量最多、里程最长的国家。由于受气候、地质、自然灾害以及当时设计、施工、运营维护等条件的影响，隧道在投入运营使用一段时间后会出现不同程度的病害，如衬砌裂损、变形、渗漏水、混凝土块剥落等。这些病害缩短了隧道的运营周期和使用寿命，严重威胁到隧道内行人及车辆的安全。近年来，因隧道病害问题引发的安全事故屡屡发生。因此，隧道病害的成因分析和整治具有很强的必要性和紧迫性。笔者主要针对在役隧道衬砌裂损病害成因与整治措施进行分析。
一、隧道衬砌病害成因的国内外研究现状
目前，国内外的专家学者对隧道衬砌病害的成因进行了大量的分析和研究，这些研究大多是针对某座具体的隧道工程进行分析的，获取的病害成因具有一定的局限性，对其他工程不一定具有指导性。文献将隧道衬砌病害成因分为外力因素、材质劣化因素和其他因素。其中外力因素主要分为土压松弛、滑坡、偏压、承载力不足等具体成因;材质劣化因素主要分为年限裂化，有害水、盐、碱性集料反应，火灾等具体成因;其他因素主要分为壁后空洞、漏水等具体成因。
AkiraInokums和ShigeroInano通过对日本公路隧道的病害成因进行调查后认为，隧道衬砌病害的成因主要有由于地质原因的地压变化、衬砌材料劣化、渗漏水等。杨新安、黄宏伟等人从设计和施工两方面对隧道衬砌结构的病害成因进行了分析，认为设计方面的原因主要有围岩划分不准确、支护设计不当等;施工方面的原因主要有工序不当、壁后喷射混凝土不密实、测量不精确及施工管理不善等。笔者认为，隧道质量缺陷与隧道病害是2个不同的概念。目前一些论述将隧道质量缺陷与隧道病害混为一谈，这是不合理的。隧道质量缺陷是指隧道结构在交付运营时就已存在缺陷，其与实际预期建设标准不符。而隧道病害是指隧道在建设完成后由于隧道质量缺陷、荷载变异、地质条件恶化以及养护不到位等因素的综合影响。在隧道中出现的影响隧道寿命和安全的劣化状态。
二、隧道衬砌裂损的整治
隧道工程在投入运营以后，由于隧道病害的出现，其使用寿命势必会受到影响。图2给出了隧道结构使用寿命与维修管理的关系。通过分析可知，对隧道进行适当的整治加固后，隧道的使用寿命会大大增长。衬砌裂损作为隧道病害最主要的表现形式，不仅其自身对隧道结构的耐久性有不利影响，也为渗漏水等病害的发展提供了先决条件。因此，笔者着重对隧道衬砌裂损的整治进行研讨。
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图2隧道使用寿命与维修管理的关系
2.1衬砌裂损整治的一般原则
衬砌裂损病害的整治应遵循治标和治本兼顾的原则。首先要消除已有衬砌裂损部位对隧道结构及运营造成的一切不利影响，及时控制已裂损部位情况；同时还需防止裂损部位的扩大和发展。因此应采取以稳固围岩、稳固岩体为主，加固衬砌为辅的综合治理措施。
2.2稳固岩体的工程措施
注浆加固法是指通过向破碎、松动的岩土体中压入水泥浆液、水泥－水玻璃双浆液或者其他化学浆液，充填背后空洞、围岩间空隙，人工形成厚度为1.5～4m的固结圈。这种方法能够有效加固隧道周边岩体，对衬砌应力的改善产生积极的影响。锚杆加固法是指自衬砌内部向围岩中打入一定数量的中空锚杆或砂浆锚杆，打入深度一般为3～5m。这种方法可以把不稳定的岩体通过锚杆锚固在稳定的岩体上，同时改变岩土体的自身应力状态，提高破碎围岩的黏结力，形成一定强度的承载拱，对地应力、偏压等造成的塑性区域的发展起到抑制作用。同时，锚杆对衬砌大掉块区域也能起到加固作用。地下水的浸泡和流动对围堰的稳定性和安全性的影响最大，所以隧道结构的渗透水治理就显得尤为重要。治理渗透水应遵循综合治理的原则，即“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”。一般采取仰拱堵水、边墙排水的治理方案。在病害调查和收集资料的基础上，弄清楚水源补给形式和渗漏水的季节属性，从而进行堵排水设计和施工。
稳固岩体的工程措施所起的工程作用主要有：1）改变地应力分布，控制及改变围岩塑性变形区域的发展和扩大。2）消除不良地层的病害影响，如软岩、强风化地层、膨胀岩等，最大限度地限制其对隧道结构的危害，控制围岩变形和失稳。3）通过治水消除地下水对围岩的影响。工程中“遇水降级”，同时地下水对衬砌的动、静水压力和冲刷作用都影响了衬砌的使用功能。4）控制岩体的整体滑移、错落及局部区域沿软弱结构面和层理处的滑动等。
2.3加固衬砌
一般情况下，已裂损的衬砌均具有较大的支护潜力和使用效益，对其充分利用可以获得巨大的经济效应，实在无法进行修复时，才可以更换衬砌。如何选用衬砌修复方法，要根据衬砌裂损原因、衬砌裂损程度、与其他病害的相互影响、对正常运营的干扰程度、整治费用等因素确定。
三、结束语
隧道衬砌裂损病害一般不是由单一成因引起的，而是多种因素综合影响的结果。因此，需要从收集工程资料和总结工程经验入手，找出引发隧道病害的主要原因，对症下药，找出准确、适合的整治方法。另外，在隧道建设初期应加强勘测设计，施工期间应提高施工质量，运营期间应建立科学的运营管理机制，才能避免隧道病害的发生。
参考文献
[1]孙文晋,邬洪波.在役公路隧道交通安全性评价技术[J].公路交通科技(应用技术版),2019(03)
[2]杨翠,王少飞,李孟晔,屈贵军,周华鑫,田园,刘仁江.论在役公路隧道照明系统升级改造的必要性[J].照明工程学报,2017(01)
论文作者:王 波
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/12/9
标签：隧道论文; 病害论文; 成因论文; 围岩论文; 渗漏水论文; 工程论文; 因素论文; 《工程管理前沿》2019年13期论文;