辽宁省交通工程质量与安全监督局 辽宁沈阳 110005
摘要：随着我国公路建设事业的快速发展，我国公路的建设取得很大的进步，然而在运用的过程也常常出现一些病害，这些病害大大弱化了公路隧道的使用功能，有些病害已严重影响了车辆的正常行驶，甚至危及行车和养护人员的安全，因此，对公路隧道病害成因分析与检测技术及治理措施研究尤为重要。根据多年的工作经验，主要针对公路隧道病害成因分析与检测技术进行分析和讨论。
关键词：公路隧道；病害成因分析；检测技术；
一、公路隧道病害种类和成因分析
目前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、隧道渗漏水成因分析
（1）隧道开挖对地下水的影响：
第一，隧道开挖引起围岩应力的释放和重分布,改变围岩的力学特性和水的泾流路线,使周围的水向隧道内汇集和积聚,隧道处于地下水的包围中,给隧道渗漏水创造了条件；
第二，隧道周围地下水渗流场的改变,进一步引起应力场的不断调整,可能引起的局部应力集中、地层不均匀沉降或滑移面活动都将对隧道结构造成破坏,使得衬砌结构出现裂缝等,形成渗漏水通道,使隧道产生渗漏水；
第三，隧道开挖可能引起的古滑坡复活或新滑坡、或矿产采空区失稳、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷以及地震或人为诱发地震等都会破坏隧道衬砌结构,引起隧道渗漏水病害。
（2）混凝土施工中产生的渗漏水通道：
第一，混凝土浇筑时水灰比过大,形成开放性毛细泌水管路；
第二，混凝土拌合物和易性不佳、混凝土质地不够均匀、水泥浆未能与骨料表面很好粘结、未能很好灌满捣实产生疏松层或留下各种形状的缝隙与孔洞,形成透水缝隙；
第三，衬砌混凝土材料中有杂物,腐烂后形成缝隙或孔洞。
2、隧道衬砌结构破损成因分析
隧道衬砌结构破损是指隧道衬砌开裂变形、片块剥离以及大块坍落。其原因概括起来有地质原因、设计不完善、施工原因和其他人为因素等。其中反映在施工方面的问题比较普遍,如强度不足、厚度不够、模板变形、拆模过早及浇筑时机不合适等。但地质原因在衬砌结构破损成因方面起主要作用,尤其是地基不均匀沉陷和山体滑移错动。
二、无损检测技术
1、大地雷达检测
大地雷达检测是利用表层上的发射器发射电磁波,当电磁波穿过媒介时,一方面由于材料的不均匀性和导电性的差异会使振幅衰减;另一方面当信号到达中断点处时,由于介电性会反射回来被接收天线接收,因此,频率、反射和导电率三种因素决定了电磁波穿透隧道结构的深度。当发射天线在表层上移动时,根据电磁波反射角和传播时间的改变,可以从传播时间曲线中分析检测出不同深度的缺陷和异常。地质雷达法可检测施工材料性质的改变、结构异常(有空隙)、衬砌厚度的变化、衬砌的组成材料(如加强钢筋、拱形衬砌等)和围岩情况(衬砌与围岩间的空隙、泉眼以及组成材质的变化和异常情况),这种检测方法也已在国内外均得到了广泛的应用。
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2、红外线现场照相术
红外线现场照相术可用来测量隧道墙体发射出的辐射热,通过红外线记录系统将墙体表面的温度分布情况显示出来,表面温度代表了热量在墙体表面的流动,它反过来又影响结构的机理或水的流动,因此,墙体表面的温度异常反映出结构里面的异常。用于隧道检测时,红外线照相机或扫描器一般安装在移动的车厢上。红外线现场照相法可以测定衬砌和围岩间水在不同温度下的流动、衬砌后面地质条件的改变以及衬砌缺陷、空洞,由于该方法依赖于温度梯度测量,因此最好在冬天温差较大时进行。
3、超声回弹综合法
超声回弹综合法可以检测混凝土的动弹性模量、强度、厚度及缺陷等,该技术方法已经较为成熟,通常,在超声回弹法检测结果的基础上,还需采取钻孔取芯法对隧道衬砌厚度、强度进行验证。
4、多谱分析测量
使用六种覆盖较小频谱范围的特种滤光镜对隧道表面进行拍照,在同一位置每种滤光镜至少应拍照一次。用多谱投影机来分析所拍的胶片,以彩色背景看黑白胶片,可见到细小的灰色阴影;让不同胶片重叠,可看出细小的不同光色,从而离析出墙体表面的湿块和其他病害。在检测要求较高,需对干燥而细微的裂缝进行检测时,可采用多光谱分析法进行。可以和红外线现场照相技术兼及使用。
三、隧道病害的整治技术
1、常用的整治隧道水害的方法
隧道治水的具体措施就是防、排、堵、截相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理，使之既能自成体系，又能互相配合，形成一个完整的隧道防治水体系。主要的处置方法有：
（1）完善或者补充地表和地下截水；
（2）在垭口和地质不利的地方采取截留和引排使水远离隧道；
（3）贯通隧道内的原有排水系统；
（4）向衬砌背后围岩注浆；
（5）向衬砌内部注浆；
（6）向基底注浆；
（7）在渗漏水的衬砌设置排水设施，包括引水管、泻水管和引水渡槽；
（8）在施工缝和变形缝处用止水带、遇水膨胀橡胶等密封防水材料进行封堵；
（9）对严重漏水的隧道应采取套拱加固。
2、衬砌裂损病害整治措施
整治衬砌裂损病害，首先要消灭已有的衬砌裂损对结构及运营的一切危害，并防止裂损扩大。其次是采取以稳固围岩为主，稳固岩体与加固衬砌相结合的综合治理措施。稳固围岩的工程措施有：治水稳固岩体、锚杆加固岩体、注浆加固岩体、支挡加固岩体、衬砌背后空洞压浆等。衬砌更换与加固的方法有：压浆加固、嵌补加固、喷锚加固、套拱加固、更换衬砌等。
3、隧道衬砌防腐蚀措施
主要从搞好勘测设计着手，掌握隧道工程地质和水文地质资料，查明环境水含侵蚀性介质的来源和成分，在正确判定其对衬砌混凝土侵蚀的程度的基础上，因地制宜地采取防治措施。针对隧道腐蚀产生的原因和条件。目前，对隧道侵蚀采取的防治措施主要有以下几种：
（1）提高衬砌的密实度和整体性；
（2）外掺加料法；
（3）选用耐侵蚀水泥；
（4）加强衬砌外排水措施；
（5）使用密实的与混凝土不起化学作用的材料，在衬砌外表面做隔离防水层；
（6）采用与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料砌筑衬砌；
（7）向衬砌背后压注防蚀浆液；
（8）使用防腐蚀混凝土。
结束语
隧道病害是非常普遍的现象，其原因是多方面的，既有地质、环境方面的客观因素；也有施工、设计方面的人为因素。隧道病害一方面大大恶化了养护条件和道路运营条件，另一方面直接威胁到隧道的结构和运营安全。隧道病害的整治必须各种技术综合运用，提高隧道修建的技术水平；治理的时机应选择在施工期进行，要坚持“一次根治、不留后患”的治理原则。
参考文献:
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[2] 李宏男,李东升.浅谈公路隧道病害成因分析及治理措施[J].地震工程与工程振动，2011(03)：82-90.
[3] 侯建斌，夏永旭.公路隧道病害成因分析及病害防治[J].公路交通科技(应用技术版)，2011（05）
[4] 彭培.浅谈公路隧道病害成因分析及处治技术探讨[J].现代隧道技术，2011（22）
论文作者:王天舟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/30
标签：隧道论文; 病害论文; 渗漏水论文; 围岩论文; 成因论文; 混凝土论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第22期论文;