欧耀祥
广东交通集团检测中心
摘要：本文主要聪隧道病害，检测，防治方面论述隧道病害检测及防治这个主题，旨在与同行探讨学习，共同进步。
关键词：隧道；病害；检测；防治
一、隧道病害的特点
一般地面建筑结构物是先有结构，再有荷载，并且荷载明确，而險道是在地层中开挖而成，是先有荷载，再有结构，并且荷载目不明确，因此，其病害与其它建筑结构物的主要区别在于以下几点：
①險道多为隐蔽工程，其二次衬砌与初期支护接触面、初支支护裂缝隐蔽，不易发现，只有通过特定的检测仪器才能发现。
②隧道病害引发的因素较多，对于单个病因应从地质、设计、施工及运营条件入手，进行分析，找出病因。
③目前，險道的设计理论还未成熟，较多的分析只停留在定性上，从而造成病害治理较为困难。
④目前，公路隧道病害检测与治理措施未有相关规范，因此，各处治设计单位方法不一。
二、隧道的病害类型
主要包括：渗漏水病害（包括冻害）、衬砌结构裂损病害、基底破损病害以及其他类型病害等。而这其中，渗漏水病害和衬砌结构破损病害是影响隧道安全性的主要因素。
2.1 隧道渗漏水病害类型
隧道渗漏水病害类型包括隧道漏水、涌水（拱部滴水、隧底冒水、孔眼渗水）、隧道衬砌周围积水、潜流冲刷、侵蚀性水对衬砌的侵蚀以及冻害等几种。
2.1.1 隧道漏水和涌水
隧道围岩的地下水，或洞顶地表水直接地（无衬砌）和间接地（通过衬砌的薄弱环节）以渗、漏、淌、涌等形式进入隧道内所造成的危害，叫漏水或涌水。这是隧道中最常见的一种病害。
2.1.2 衬砌周围积水
隧道建成后，地表水或地下水向隧道周围渗流汇集，如不能及时排走将引起隧道出现病害就称为积水。
2.1.3 侵蚀性水对衬砌的侵蚀（水蚀）围岩中地下水因含有盐类、酸类和碱类等化学成分，对混凝土衬砌起腐蚀作用而形成病害（水蚀病害）。
2.1.4 冻害
在严寒地区，地下水或地表水进入隧道后，冻结成冰，造成隧道功能受损害，称为冻害。根据冻害的现象，冻害类型可分为挂冰、冰锥、冰塞、冰楔、围岩冻胀、衬砌材质冻融破坏和衬砌冷缩开裂等 7 种。
2.2铁路隧道衬砌结构裂损的类型
隧道衬砌裂损类型包括衬砌变形、衬砌移动和衬砌开裂3种。
2.2.1 衬砌变形
衬砌变形有横向变形和纵向变形两种。而横向变形是主要变形。衬砌横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变。
2.2.2 衬砌移动
衬砌移动是指衬砌的整体或其中一部分出现转动（倾斜）、平移和下沉（或上抬）等变化。衬砌移动也有纵向移动和横向移动之分。对于大多数已发生裂损的衬砌，往往是纵向和横向移动同时出现。
2.4.1衬砌开裂
衬砌开裂是指衬砌表面出现裂缝，是衬砌变形的结果。道衬砌裂缝一般是指作为隧道主要结构的二次衬砌混凝土表面的可见裂缝，它是指二次衬砌混凝土中的不连续面，这些薄弱部位是引起混凝土破坏的主要原因。
三.隧道病害检测
隧道病害检测治理技术应始终贯彻 “早期发现，早期治理 ”的方针，因此，在检测治理流程中应充分重视病害检测的重要性，其一般分为初次检测、日常检测、详细检测和临时检测等。
（1）初次检测
初次检测是指通过对隧道投入使用前的结构检测，目的是掌握隧道性能的初始状态和对潜在的病害给予预测。初次检测原则上是对整个隧道进行实施，一般可采用目视和打击声的方法，必要时也可采用取试件的方法。如在隧道投入使用前，通过目测、打击等检测整个隧道的结构质量，再如对锚杆进行抗拔试验、二次衬砌取样试验检测隧道的安全和稳定。因此，它是预防和早期发现病害的首要工作。
（2）日常定期检测
日常定期检测主要通过日常周期性巡回的方法，对隧道病害可能存在的位置进行检查，检测方法主要是目视和打击声等，随着科技发展，在徒步检查中也可采用光学仪器、红外线等高新检测仪器。日常定期检测自身比较简单，但实施的间隙比较短，可以较好地掌握隧道病害发生的日期和发展状况。
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（3）详细检测
详细检测主要是通过各种仪器和手段对隧道已出现病害部位的详细检测，从而获得病害的详细数据，掌握病害发展的程度和方向。在详细检测中，如采用地质雷达等对二次衬砌背后的脱空现象进行检测，分析其脱空的大小、范围和深度；再如采用摄影、测量等手段，分析衬砌开裂的宽度、长度、深度等。这些都为隧道病害的等级判定和治理提供了最基本的原始数据。
（4）临时检测
临时检测是指在地震等自然灾害或隧道内发生火灾，车辆冲撞隧道结构物等情况下进行的检测，其目的主要是为掌握灾害、事故后隧道结构的损伤程度，并判定是否采取治理措施等。隧道病害检测需花费一定人力和物力，在实际工作中，力求采用最简单最实用的方法达到最准确的检测结果，即要求施工工序的快速性和结果的准确性；并要求在工作中应不断积累，针对不同的病害总结出简单实用的检测方法。
四、公路隧道渗漏的防治技术研究
在对公路隧道渗漏原因作了分析后，下面提出了公路隧道渗漏的若干预防措施。
（一）提高复合衬砌防水夹层的完整性
1.选择性能优良的防水层材料
选择性能优良的防水层材料是保证防水夹层完整性的物质基础。目前公路隧道中使用的防水夹层一般由防水板和垫层组成。对于防水板材料，要求选择拉伸强度大于巧MPa、断裂伸长率超过500%、低温弯折性能在30℃~4O℃之间不脆裂的材料，目前在隧道防水工程中应用较广且已被证实满足防水要求的防水板有ECB，EVA和LDPE等。防水层中的垫层主要起保护防水板以及过滤水和排水的作用，这就要求垫层材料具有较好的应力应变性能、较高的韧性和较好的渗透性，并且耐腐蚀、耐老化，目前工程上常用300岁mZ一400岁澎的无纺土工布作为防水板的垫层。
2.对防水板的施工宜采用无钉铺设和双缝热焊施工工艺
防水板的铺设工艺有两种，即有钉铺设法和无钉铺设法。由于有钉铺设法在形式上己破坏了防水板的完整性，因此目前这种方法在工程中己逐渐被淘汰，而由无钉铺设法所取代。无钉铺设法将防水板与固定垫层的塑料垫片热合在一起，基本上保证了防水板的完整性和密闭性。另外，防水板在铺设过程中按材料规格一幅一幅进行，故还存在防水板搭接问题。以前对防水板的搭接采用单焊缝的方法，由于这种方法对焊缝的质量很难找到科学的检测方法，因此也就无法保证防水板的搭接质量。随着技术的发展，目前防水板间已采用一种轻型的自动爬行式热焊机进行焊接，接缝为双焊缝，中间留出了空腔以便充气检查焊缝的质量，即便发现焊缝质量未达要求亦有简单易行的补焊方法，这样也就确实保证了防水板的搭接质量。
3.提高隧道初期支护的质量
公路隧道施工中仅对喷射混凝土表面的宏观平整度作了要求，而对喷射混凝土表面的细观粗糙度未提具体指标，这对于保证隧道运营期间防水层的完好性是不够的。试验中发现I2]喷射混凝土表面粗糙程度对防水层的完好性影响很大，而且压剪组合较之单向压缩对防水层更具有破坏性。由试验可知，减小作用在防水层上的压应力和剪应力是防止防水层破坏的重要途径。具体作法：一是加强初期支护，增加围岩的自承能力，减小初期支护对二次衬砌的压力；二是使喷射混凝土表面在宏观和细观上尽可能平整。由于碎石棱角锋利，极易刺破或划破防水层，因此碎石一般不宜作设有防水层的复合衬砌的喷射混凝土粗骨料。如果工程当地无小卵石来源，而必须用碎石作喷射混凝土粗骨料时，建议在防水层铺设前，喷射薄层砂浆作为原喷射混凝土的罩面。
（二）增强隧道接缝防水
1.对弹性密封膏作缓膨胀处理
在施工过程中，由于施工用水以及洞内湿度较高等原因导致了弹性密封膏在下一阶段的混凝土还未浇注前就预先膨胀，失去了其后期的膨胀止水功能。解决这个问题的方法通常是对弹性密封膏作缓膨胀处理，使其膨胀速率明显下降，从而为其后期膨胀提供一定的空间，有利于增加弹性密封膏与混凝土基面之间的密实性。目前为达到此目的通常采用两种方法，一是在弹性密封膏表面涂刷缓膨胀剂形成一层隔离膜，缓膨胀剂一般选用酷类隔离剂，这类材料一旦在混凝土碱性作用下产生皂化反应，致使隔离膜破裂；二是在生产弹性密封膏的过程中，加入缓膨胀成分，制成具有缓膨胀功能的弹性密封膏。
2.中埋式止水带接茬处的正确处理
对于止水带来说，接茬处是其防水的薄弱环节。除了对止水带接茬处应打磨整形并可靠胶合外，在施工中应尽量将接茬处设置在隧道的边墙或拱脚上下排水坡度较大处，使水流能够尽快顺畅地通过接茬部位。另外，还应注意接茬的搭接关系，即应遵循“上外下内”的原则。
（三）提高隧道混凝土自防水能力
1.合理配制防水混凝土
为了能够合理地配制防水混凝土，就应充分认识下面两点：第一，应注意混凝土标号和抗渗等级的匹配问题。例如，由于设计要求，某工点混凝土要求为C25和512，其实这两个要求是不相匹配的，为了达到512使得混凝土配合比中水泥的用量增加，这势必会导致混凝土收缩裂缝的增多，即使混凝土的抗渗指标再高也不能达到防水要求；第二，目前隧道工程中应用较多的是外加剂型防水混凝土，由于外加剂与当地的水泥及其它原料之间有相互适应的问题，因此应对外加剂型防水混凝土中所选外加剂与混凝土配合比进行试验，并确认合格后才能将其投入使用。
2.控制混凝土的配合比、入模温度并加强混凝土的养护工作目前工程中使用的混凝土有商品混凝土和自拌混凝土。由于商品混凝土的运输距离和交通的影响，考虑到混凝土坍落度的损失，通常水灰比偏大，而且搅拌站为了自身的荣誉，水泥用量往往较高，这就使衬砌混凝土的收缩裂缝增多。而采用自拌混凝土就没有上述缺点，可以严格按规范操作，有利于控制混凝土的配合比。另外，在高温、炎热季节，由于白天温度高，昼夜温差大，因此混凝土的浇注应尽量安排在夜间进行，并且要准备足够的场地堆放原材料，并采取浇水、加蓬等措施，降低原材料的温度从而降低混凝土的入模温度，这一做法对减少混凝土因温差而产生的裂缝有很大的好处。最后，应加强混凝土的养护工作，这样可以减少混凝土因水分过早蒸发而产生的细小干缩裂缝。
结束语
隧道病害处治是一种技术难度大、风险高的特殊工作，处治绝不允许失败和再次处治。病害处治设计时，首先必须对隧道病害进行全面、客观、准确的检测，并对病害原因进行全面分析，这是处治设计的基础。在检测与分析的基础上，根据病害的严重程度、病害类别等，综合比较各种处治方案后确定安全、合理的设计方案。
参考文献：
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[2]刘彤，谢永利，李宁军.祈家大山隧道病害治理方案数值模拟研究[J].公路，2005（8）：184-187.
论文作者:欧耀祥
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/28
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