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摘要：高速公路隧道是一项复杂且系统的工程，不仅施工难度大、影响因素多，在使用阶段还极有可能产生各种病害。基于此，为有效防止病害的产生，需先对病害成因进行深入的分析，再根据病害的程度和类型，选出有效的治理方法，从而将病害造成的影响与损失降低到最小限度，确保隧道通行安全、通畅。通过对隧道病害检测、成因分析、处治等一系列工作，对隧道常见病害有了全面了解，通过病害处治工程进行可行性研究，确定了详细的处置方案，从而科学地探明隧道病害成因，准确把握病害发展变化特征，采取有效的处治措施。
关键词：公路隧道；病害类型；病害预防
1高速公路隧道病害成因分析
1.1 裂缝
衬砌开裂是衬砌变形导致的结果，主要指衬砌表面出现裂纹、裂缝或贯通衬砌厚度的开裂现象的总称。衬砌开裂包括张裂、压溃和错台三种。
1.1.1 张裂
弯曲受拉和偏心受拉引起的损坏，其特征是裂缝、裂面与应力方向正交、缝宽由表面较大，随着深入衬砌逐渐变小。
1.1.2 压溃
弯曲受压或偏心受压引起的衬砌损坏，裂缝边缘往往有明显压碎，严重时受压区表面产生剥落掉块或碎片等现象。
1.1.3 错台
由剪切力引起的裂缝，裂缝宽度在从外向内没有明显的变化，衬砌在裂缝两侧沿剪切方向有错动，即形成错台。
1.2 渗漏水
渗漏水产生的原因很多，归纳起来分为以下几种。
1.2.1 勘测与设计
设计人员在设计时往往只重视结构上的要求，而忽视了防排水的设计要求；在防水设计之前，对衬砌周围地下水源、水量、流向及水质勘查不完整，导致对隧道工程地质及水文情况了解得不够准确，有时甚至对衬砌结构及材料的抗渗、抗腐蚀未做具体要求。
1.2.2 施工
施工中许多隧道由于其爆破效果不佳，喷射混凝土难以与岩体完全吻合，加上防水板接缝采用电烙铁焊接，焊缝的不足也可能使防水板很容易产生空鼓开裂，这样使塑料防水板容易发生破损而导致防水效果无法发挥。有的施工单位重点要求施工速度，忽视衬砌浇筑质量，造成混凝土内部空隙。有时排水设施施工不按规范要求作业，都可能对隧道造成严重的渗漏水。
1.2.3 材料
目前国内许多生产防水材料的厂家由于价格恶性竞争、原材料选择不严格、设备陈旧、工艺落后等原因，而导致产品质量较差，选用这样的防水材料也是导致隧道渗漏水的原因之一。
1.3 二衬内部缺陷
1.3.1 脱空
脱空发生在二次衬砌的内部，地质雷达图像表现特征主要是衬砌界面的强反射信号同相轴呈绕射弧形，且不连续，较分散。缺陷产生的主要原因是在隧道二衬施工过程中，振捣不到位，在重力作用下，混凝土发生离析。
1.3.2 衬砌背后空洞、不密实
此类缺陷产生的主要原因是二衬混凝土硬化后收缩形成的收缩缝或者由于浇筑混凝土时模板的变形、台架下沉而形成。
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1.3.3 围岩破碎、裂隙
在隧道开挖卸载后，开挖面应力急剧释放，由于石质岩的黏聚力c、内摩擦角φ与泊松比等性能参数发生较大变化，围岩易发生塑性变形，向开挖面内移动，密实的岩体变松散，围岩自支承能力继续变差，变形也持续进行。塑性区的范围增加与地下水的发育互相促进，互相作用，使围岩稳定性不断变差，形成破碎带和裂隙。
2 高速公路隧道病害治理措施
2.1 锚杆加固
充分利用锚杆系统所具有的挤压与加固作用，使完成加固后的围岩可以和病害部位形成一体，达到有效抑制病害扩大的效果。在对锚杆加固进行设计时，需先查清拱背回填与衬砌的情况及厚度等信息，保证所用锚杆可以完全穿越回填材料，并深入到围岩的一定深度内。与此同时，在对锚杆进行安装设置以前，还要对衬砌后方存在的孔洞进行充填，填料选用与衬砌材料相适应的泥浆，确保衬砌的实际抗压系数处在规范限度内。
2.2 隧道水害防治
(1) 优化材料选取通过对材料的进一步优化和完善可有效提升混合料综合性能，如尽量使用级配优良的石料，适当添加一定量的抗剥落外加剂等。(2) 结构防治措施对隧道内的防排水系统进行完善，必要时增设排水暗管，确保水体不会对隧道结构层造成侵蚀。(3) 切实加强养护制定合理的定期养护制度，并严格执行，通过规范有效的养护措施起到预防水害发生和控制水害进一步发展的作用，时刻保障隧道安全。
2.3 拱背注浆
针对损坏情况较为严重或拱背部出现空洞的情况，可采取注浆措施进行治理和加固。通过注浆，既能使衬砌和围岩更好地结合，确保荷载作用的均匀性，提高围岩抗力，还能对衬砌约束条件进行改善，达到约束围岩有效松弛的目的; 此外，还可以促进隧道防排水。施工过程中，大多使用长度为2.5 ～ 4.5 m的小导管进行注浆，导管环向与纵向的间隔需要根据空隙进一步确定，通常≤1.0 ～ 3.0 m，按照梅花形进行布置。浆液的选择对象主要有三种，分别为水泥单液浆、水泥与水玻璃双液浆和水泥砂浆。在本隧道中，主要选用水泥砂浆。具体的施工设计参数为: 注浆孔孔深将穿越衬砌实际厚度为基准，50 mm孔径，注浆压力≥0.75 MPa。
2.4 碳纤维粘贴
使用树脂材料在衬砌表面粘贴碳纤维，以此形成碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic，CFRP)。这种复合材料可以和混凝土材料进行协同工作，在裂缝封闭、改善受力性能等方面，使用效果十分显著。实验说明，采取这种措施对结构物进行补强，可大幅提升被补强结构的承载力，并且碳纤维本身是一种具有高强度、高耐腐蚀性的材料，在隧道病害防治工作中极其适用，有着良好的推广与使用价值。
2.5加强隧道健康监测
条件允许的情况下，建议在隧道关键位置装设监控系统，实现隧道内情况的实时监控与分析。既可以通过结构监测及时掌握各结构层基本情况，保证隧道处于安全状态，以有效延长其使用寿命; 同时，也可以借助监测系统尽早发现病害，做到“早发现早处理”，可在控制病害发展的同时节约成本。除此之外，还可运用先进的现代化技术创建一个完善的报警系统，进而从根本上提升隧道安全管理的科学性与有效性。
结束语
伴随我国交通事业的不断发展，高速公路隧道的规模与数量不断增大，这在完善国内交通网络布局的同时，极大地提升了路网运输能力，更好地推动了社会与经济的飞速发展。尽管隧道建设耗时费工，而且还存在一定安全风险，但这不足以抵挡隧道建设的发展步伐，隧道建设也必将成为交通事业未来发展的重心。但在实际情况中，高速公路隧道时常会出现一些病害，如衬砌裂损、水害、衬砌侵蚀等，这些病害一旦出现，将会对隧道运行质量造成严重的影响，甚至还会引发安全事故，为此需要在充分认识隧道病害防治重要性的基础上，及时采取科学有效的措施对各类病害进行防治，进而从根本上保证隧道运行质量与效率，保障隧道安全。
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论文作者:聂胜虎
论文发表刊物:《基层建设》2016年25期9月上
论文发表时间:2016/12/12
标签：隧道论文; 病害论文; 围岩论文; 裂缝论文; 渗漏水论文; 结构论文; 高速公路论文; 《基层建设》2016年25期9月上论文;