李强官
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摘要：公路隧道是人们在筑路过程中为了缩短距离和避免大坡道而从山岭下方穿过的供机动车辆行驶的地下建筑物。据截至2017年底的统计，我国已有公路隧道11359座，总长9606公里。随着今年我国高速公路建设的不断推进，公路隧道年均增长率高达20%，且有逐年增速加快的趋势。受地质因素、自然灾害、施工质量及使用过程中的众多因素影响，公路隧道会出现各种各样的病害，影响隧道使用和行车安全。本文重点分析了几种公路隧道使用过程中常见的病害原因及处治措施。
关键词：公路隧道；病害；处治措施
1.隧道水害
隧道水害是公路隧道在使用过程中经常会遇到的病害。隧道在运营过程中的水害常见的有衬砌渗水、路面渗水等类型。主要表现为拱顶以及拱脚和墙两侧局部渗水，再有就是路面积水和翻浆等，使得整个隧道被地下水包围。而在严寒的冬天甚至会将水害发展成冻害，表面土体膨胀以及剥落等，最终导致隧道衬砌的承载力不足，导致使用功能下降甚至发展成安全隐患。
1.1隧道水害形成原因
1.1.1 衬砌渗水的主要原因
对于运营期隧道衬砌水害渗漏形式可分为：点状漏水、缝状漏水、面状漏水。其主要形成原因有：
（1）地质条件差、围岩破碎且地下水丰富；
（2）隧道施工时初期支护背后存在空洞，形成了存水的空间，导致裂隙水的汇集，一旦有一处小裂缝，水就从该处渗漏；
（3）二衬与初期支护之间防水板施工不规范，直接在防水板上穿孔钉在初喷混凝土表面，防水板上的孔洞易渗水。另外防水板的搭接长度不够、搭接不规范善因素也会形成渗漏点。
（4）两板二衬之间的施工缝防水处理不到位，主要是中埋式止水带固定不牢固，浇筑混凝土时有卷起现象；止水条未按规范设置，随意粘贴或钉在接头混凝土表面，街头处密封不严，这两种情况均会为地下水涌出留下隐患。
（5）二衬混凝土配比不佳或局部振捣不密实，形成蜂窝麻面，以致形成疏松层和透水缝隙造成渗水；
（6）受地应力的影响，拱部开裂，同样会造成拱圈渗水。
1.1.2 隧道路面渗水的主要原因
（1）路段地下水丰富，但设计中央水沟断面尺寸不足，导致排水不畅，地下水沿缝隙上冒。
（2）仰拱内横向排水管破裂，导致地下存在水压力，一旦路面出现缝隙水就会上涌。
（3）纵向中央水沟、葫芦边沟以及环向排水系统由于垃圾过多或者水中的钙化物质沉淀造成堵塞，引起排水不畅，水从最为薄弱的地方涌出，造成路面渗水。
（4）水泥混凝土断板，为地下水涌出提供了缺口，造成路面渗水。
1.2隧道水害处治措施
1.2.1 衬砌渗水处治措施
1）点状漏水的治理
点渗漏也可称为孔眼渗漏或集中渗漏。根据渗漏水压力的大小及混凝土结构的缺陷程度，对于处治点渗漏的措施，有表面封堵、注浆堵漏、埋管引排三种方法。
（1）表面封堵法
表面封堵法适用于衬砌表面存在范围小且有渗漏痕迹或无渗漏痕迹的部位。以渗水点为圆心，根据渗水范围大小凿成直径10～40mm、深20～200mm的孔，清洗干净后用堵漏材料(速凝型)、双快水泥砂浆或其他快凝材料捻成与圆孔直径直径接近的锥形小团，待其初凝时迅速堵塞于孔内，并向孔壁四周挤压，使其与孔壁紧密结合，封住漏水。
（2）注浆堵漏法
注浆堵漏法适用于水压较大、孔洞较大且漏水量大的孔洞，也可用于密实性差、内部蜂窝孔隙较大混凝土的线渗漏和面渗漏处理。对于围岩破碎严重，造成隧道防排水压力很大，渗漏水十分严重的情况，也可采用向衬砌后的围岩或回填层注浆两种方式。
（3）埋管引排法
埋管引排发适用于衬砌表面渗漏量较大且出水部位位于施工缝、变形缝或者边墙表面上。引排的目的是给水留出路，使渗漏水集中于一点或数点，最后集中导水引排，形成有组织排水。在拱部、边墙施工缝渗漏及边墙、起拱线漏水较严重部位或地下水丰富地段，从渗水点向下沿衬砌表面凿沟槽，埋设导水管。
2）线状漏水的治理
线状漏水指的是三缝漏水（结构裂缝、施工缝和变形缝），主要的处理方法有导水法和止水法两种。
（1）导水法
导水法是把三缝（结构裂缝、施工缝和变形缝）的漏水，沿漏水地点连成线状，通过不闭塞的水路导入排水沟的方法。导水法有在衬砌表面装平行管的导水法（导水管法）和在漏水处凿U形沟槽后用半剖管材或合成橡胶等整形材料进行导水的方法（沟槽法）。采用导水法时，需加强对渗漏水水质、渗水量及结构安全进行监测。
（2）止水法
止水法需要根据裂缝形态采用不同的方法。对于结构裂缝，水压或渗漏量大的裂缝，可采用钻孔注浆止水。对水压与渗漏量小的裂缝，也可采用速凝型无机防水堵漏材料快速封堵止水。对于潮湿而无明水的裂缝，可采用贴嘴注浆的方式注入可在潮湿环境下固化的环氧树脂灌浆材料；
3）面状漏水的治理
治理面状漏水的措施，按施工方法分为喷射法、涂层法、导水板法、导水薄膜法和注浆+涂膜法。
（1）喷射法和涂层法
喷射法和涂层法是用防水材料喷射和涂抹到衬砌内面上，形成面状防水层而止水的方法。一般来说，与其他面状漏水止水法相比，能形成无接缝的防水层，对衬砌的凹凸也易于适应。但是，保持防水层厚度均匀是很困难的，施工不良时剥离的危险性很大，尤其是在冻害发生处使用时要格外注意。喷射法和涂层法适用于大范围发生漏水，但漏水量小，止水无有害影响，或与其他有效整治漏水对策并用。
（2）导水板法
导水板法适用于漏水呈面状且水量较大、净空有富余时。导水板是由工厂预制的，把它张挂在衬砌表面，从导水板的背后进行面状导水。这种方法主要用于拱部漏水的治理。导水板可由经过防锈处理的钢板、波形板、FRP板、塑料板等制成。
（3）导水薄膜法
导水薄膜法适用于漏水呈面状、漏水量比较少或与其他有效方法并用时。该法是把工厂制造的防水薄膜贴附在衬砌表面上，形成面状防水层，并从薄膜背后导水。
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（4）注浆+涂膜法
对存在大面积渗漏的水害，可采用钻孔注浆并表面涂膜的措施进行处治。
1.2.2 路面渗水处治措施
若是由于中央水沟断面尺寸不够，导致排水不畅，处理方式只有破除路面重新施工中央水沟。若是中央水沟因质量问题导致钙化堆积或存在垃圾堵塞，可通过检查井对堵塞位置进行清理。但在实际养护工作中，对运营通车的高速公路进行中央水沟的处理较为困难，主要是由于中央水沟位于路面中间，要施工必须打开检查井，势必会导致交通中断。因此一般情况下不会采取这种措施，而更多的是采用新建排水措施进行路面渗水处理，一半情况是将水引至边沟或电缆沟。
其施工流程为寻找集中出水点——横向刻槽——倒扣槽钢——封填——养护——开放交通。具体施工中，一般是在出水点附近的下坡方向与呈路面中线45°横向刻槽，刻槽要连通路测的边沟，形成排水通道，然后在槽中倒扣U型槽钢，最后进行封堵，填封要采用分层填筑，第一层使用堵漏防水材料，中间层使用嵌缝剂，面层加铺混凝土材料。
2. 衬砌开裂
衬砌开裂也是公路隧道中常见的病害。根据其与隧道轴向相互关系不同可分为环向裂缝、斜向裂缝和纵向裂缝。
2.1形成原因
（1）环向裂缝
环向裂缝，即衬砌裂缝垂直或近似垂直于隧道轴线，主要是由于围岩压力变化（分布不均匀）、地基不均匀沉降、变形缝、施工缝处理不当等因素引起，大多数发生在洞口、存在不良地质地段及软硬岩层接触地带，环向裂缝对隧道稳定性影响不大。
（2）斜向裂缝
衬砌斜向裂缝，一般和隧道纵轴呈45°，左右延伸较长，斜向裂缝一般是由于混凝土斜截面上的拉应力或剪应力超过混凝土的抗拉或抗剪强度所致，其危害性仅次于纵向裂缝。
（3）纵向裂缝
衬砌裂缝平行或基本平行于隧道轴线，其危害性最大，继续发展可引起隧道掉拱、边墙断裂甚至整个隧道塌方，破坏衬砌断面的整体性。产生纵向裂缝的原因主要是隧道地质条件存在偏压、设计承载力不够、隧道周边欠挖部位未进行处理使衬砌的厚度不够或施工时边墙与拱顶回填不密实等。
2.2 处治措施
2.2.1 缝宽≥0.2mm的裂缝处治措施
缝宽≥0.2mm的裂缝或重要部位的裂缝修补施工采用化学压力灌浆处理，施工采用低压慢注修补法(注射法)修补混凝土结构裂缝。
（1）设置灌浆嘴
在裂缝的交错处、裂缝较宽处及裂缝端部必须设置灌浆嘴，灌浆嘴的间距根据裂缝大小、走向及结构形式而定，一般缝宽0.3-0.5mm时灌浆嘴间距为20-30cm，在一条裂缝上必须设置有进浆、排气或出浆口。灌浆嘴可先用封口胶粘贴在预定位置，也可在封缝时一同粘贴。应特别注意防止堵塞灌浆嘴。
（2）封缝
封缝质量的好坏直接影响灌浆效果与质量，应特别予以重视。裂缝的封闭使用封口胶，按推荐配胶比例称取并调配封口胶，用油灰刀沿裂缝往复涂刮后均匀涂抹一层厚约1～2mm、宽2-3cm的胶泥，注意防止小气泡及密封不严。
（3）封缝检验
一般情况下，封缝后1小时即可进行试漏检验，以检查裂缝的密封效果及贯通情况。用压缩空气进行试漏试验，可沿裂缝涂刷一层肥皂水，从灌浆嘴吹入压缩空气（压力与灌浆压力相同），漏气处可再行封闭。
（4）配制灌浆胶液
配制低粘度灌缝胶胶液前应将A、B两组分充分摇匀，根据估计的灌胶量按
推荐配胶比准确称量两组分并混合均匀。从胶液混合开始，注胶操作应在胶液适用期内完成（25℃时约为60分钟）。
（5）灌浆
注胶操作应使用专用的注胶器具。注胶前，应用压缩空气将孔缝吹净，达到无水干燥状态。根据裂缝区域大小，可采用单孔灌浆或分区群孔灌浆。在一条裂缝上的灌浆可由浅到深，由下而上，由一端到另一端。灌浆压力常采用0.2MPa，在保证灌浆顺畅的情况下，采用较低的灌浆压力和较长的灌浆时间，可获得更好的灌浆效果。当最后一个出浆口出胶且出胶速率保持稳定后，再保持压注10分钟左右即可停止灌浆。拆除管路，并注意防止流胶。
（6）胶液固化
应在5℃以上的环境中固化，固化时间视环境温度而定。一般情况（25℃）下固化1-2天即可。
（7）灌浆效果检验
灌浆结束后应检验灌浆效果及质量，凡有不密实等不合格情况，应进行补注。
2.2.2 缝宽＜0.2mm裂缝处治措施
缝宽＜0.2mm裂缝修补施工采用环氧砂浆封缝封闭裂缝，施工工艺要求如下：
（1）调查
为保证混凝土裂缝的修复效果，对混凝土裂缝的产生原因进行调查，确定裂缝长度范围，以确定修补范围。
（2）处理表面
先对裂缝进行打磨并用工业酒精清洗，然后按比例配好环氧砂浆后用刮刀在裂缝处刮涂修补封闭裂缝。刮涂厚度为1mm，刮涂宽度不下于10cm。
（3）配制环氧砂浆
在配制环氧砂浆时准备好案秤、配胶用的干净容器（一般用塑料盆）、丙酮（或酒精）、干棉纱、抹刀、胶料搅拌器等。配胶前用胶料搅拌器对A、B两组分分别进行充分的上下搅拌，根据估计用胶量按推荐的配胶比例称取A、B两组分，于洁净容器中搅拌均匀。配好的胶应在适用期（约为50分钟）内用完。
3. 结语
随着我国高速公路的不断建设和发展，隧道运营长度逐年上升，对隧道的养护管理工作显得尤为重要，研究隧道的常见病害及其处置措施，为隧道管养单位提供科学、有效的管养措施，以保障公路隧道的正常、高效运作。
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论文作者:李强官
论文发表刊物:《防护工程》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/22
标签：裂缝论文; 隧道论文; 病害论文; 措施论文; 水害论文; 路面论文; 混凝土论文; 《防护工程》2018年第4期论文;