王绍宁
身份证号码：450102197405231514 广西南宁 530022
摘要：建立一套完整且便于推广应用的隧道病害检测治理流程的目的出发，通过对隧道病害进行检测诊断，分析病害成因，并在此基础上进行病害分类和等级标准的勘测，最后采取相应的病害治理措施，从而使隧道病害检测治理技术规范化、标准化和系统化。本文对这些隧道病害成因进行了整理分析，并提出了需要进一步研究的问题。
关键词：高速公路；隧道病害；病害原因；防治技术
1.引言
随着2l世纪的到来，我国的公路建设也进入高速发展的阶段，公路建设给国家经济带来新的发展前景。公路隧道是国家公路建设的重点施工项目，其隧道施工的质量控制更是重中之重。但由于设计原理及施工机械设备、工程建筑材料的限制，部分公路隧道不同程度地存在混凝土开裂、渗漏、二次衬砌侵限、回填和路面翻浆冒泥等病害现象，造成了重大的损失。文章详细介绍了隧道工程可能出现的病害，并探讨了其防治措施，希望我国的公路隧道建设可更上一层楼。
2.高速公路隧道病害现状和成因研究
2.1国内外隧道病害现状
目前国外对隧道病害及安全性问题进行了大量的研究工作，主要表现在隧道病害的成因分析、分级、判定、治理等方面。如日本、德国、奥地利等国主要侧重于隧道的材料、设计、施工等方面的质量控制和后期隧道运营的定期养护，把隧道病害治理归人隧道日常运营养护中，并从定性和定量的角度制定了相关的规范和标准，从而提高和延长了隧道的利用率和使用年限。
而国内则偏重于防治方面的研究，目前，我国隧道病害检测治理技术存在的主要问题如下。
（1）还没有真正地把隧道病害检测治理的理论和方法完全运用到实际的维修管理中，与国外的差距十分明显。
（2）检测技术和手段相对落后且不够规范，缺乏早期发现病害的检查和检测方法。
（3）对既有隧道功能状态的判定和评价方法较。
据有关资料统计，目前高速公路隧道病害主要表现在：衬砌裂缝、剥落、变形、移动、下沉、材质劣化；严重渗漏水等导致路面的破坏。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。
2.2 隧道成因分析
隧道病害成因主要分外因和内因两个方面。外因主要考虑外力、环境，主要从围岩压力、水压、地震、近接施工、车辆振动、自然灾害等因素的影响，内因则主要考虑材料劣化、设计和施工质量等。
2.2.1光爆效果不佳，超欠挖严重
准确确定围岩光面爆破技术参数。坚持每循环放样，准确测设开挖轮廓线，现场负责人对炮眼位置、倾角、炮眼深度、装药、起爆等各个环节进行全过程监控。要准确布置炮眼位置，严格控制装药量。并根据围岩变化情况，及时修正爆破参数。
2.2.2二次衬砌裂损
二次衬砌裂损主要包括衬砌变形、衬砌开裂和衬砌剥落掉块等3种情况。衬砌变形有横向变形和纵向变形2种，横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变，是衬砌主要的变形形式。衬砌开裂是指衬砌表面出现裂缝，是衬砌变形的结果。裂缝按性质可分为张拉裂缝、受压裂缝、受剪裂缝3 种，裂缝是引起混凝土破坏的主要原因。衬砌剥落掉块是由于裂缝的切割和外力的作用而发生的衬砌混凝土掉落现象，是衬砌混凝土裂缝发育严重和承载能力不足的表现，对隧道的安全与稳定有较大的隐患。
2.2.3开挖对地下水的影响
①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；
②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；
③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。
2.2.4衬砌开裂渗漏
（1）爆破开挖。严格按照光面爆破规范组织施工，严格控制超欠挖，是保证隧道不渗、不漏、不裂的基础，如果光面爆破不好，极易造成拱部回填困难，一旦不密实，易形成水囊；岩面凹凸不平，喷射混凝土难以找平；铺设防水板困难等问题。
（2）注浆加固。对需要进行注浆加固的止水地段，施工前应根据工程地质和水文地质条件，先进行试验，再进行注浆；根据预注浆范围、地质条件和地下水情况，选择合理的注浆参数和浆液配比，以确保注浆加固及堵水效果。
（3）防排水施工。严格按结构防水设计的要求施作防排水，先设置纵向、环向透水管盲沟及导流管，再铺设防水板。防水层施工由专业化队伍施工。
（4）衬砌混凝土。严格按防水混凝土有关规范和标准对原材料进行控制，杜绝由于材料因素造成的衬砌渗漏；严格控制施工配合比，杜绝因随意改变水灰比而导致混凝土产生收缩裂缝，以保证其防水性能。为提高混凝土的抗渗性而掺加的外加剂，应具有质量证明文件和产品技术资料；混凝土振捣采用附着式震动器与插入式振捣棒结合振捣的方式进行。
（5）施工缝处理。纵向施工缝将表面凿毛，并用水冲刷干净；环向施工缝设置止水条。
2.2.5衬砌不密实
各种原材料应符合国家标准和行业标准的规定，并符合设计要求，使用前向监理工程师上报质量证明文件和试验资料，得到同意后再用于施工，并在施工过程中按照频率进行检验和试验。混凝土混合料的配比成分和配制方法，应保证符合设计要求和技术标准，并通过试验确定。施工中应严格控制混凝土坍落度，严禁在现场随意加水，以确保混凝土的密实度。
采用钢结构全断面衬砌台车，保证尺寸准确，二次衬砌混凝土采用高压混凝土输送泵浇灌混凝土，确保拱顶部位压满混凝土；加强混凝土的振捣，不漏振。
2.2.6内空侵限
隧道内设备或衬砌结构侵入隧道建筑限界内时，将对隧道的运营产生严重的安全隐患。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆内空侵限的主要原因有：
①围岩后期沉降过大
围岩后期沉降引起衬砌结构变形过大，从而使衬砌结构侵入建筑限界内。这一般多发生于膨胀性围岩或软质岩等大变形地段。
②施工原因
施工过程中，由于施工放样误差可能引起隧道断面内空不足，同时，二次衬砌混凝土浇筑过程中，如发生跑模等情况时也可能导致隧道断面内空不足。为了避免施工原因而引起的内空侵限问题，施工中必须加强测量放样工作，开挖与喷射混凝土施工后应复核断面内空尺寸，并须验算模板台车的整体刚度，防止模板变形等问题的发生。
2.2.7维护不当引起
维护不当主要指未能及时发现、及时处理，或处理措施不合理，使得小的缺陷发展成病害。
（1）洞外排水系统遭破坏，未及时修复，可能增加隧道渗漏水的可能性；
（2）洞内水沟被堵，造成基底积水，可能使基底围岩软化，产生翻浆冒泥。
（3）对出现的小的裂纹（缝）、小（少）的渗漏水重视不够，或预见不足，未能采取有效措施，遏制其发展。
（4）对已出现病害的隧道，或病害原因分析不清楚，或处理措施不当，或处理不彻底，使病害得于继续发展，形成更大的病害或形成危害。
2.2.8其他问题
传统的隧道施工过程质量控制手段与完工后的检测项目有：锚杆拉拔力试验；初期支护厚度钻孔检测；喷射混凝土、模筑混凝土强度试验；初期支护、二次衬砌净空断面检测；二次衬砌厚度的雷达检测等。目前，运用于隧道结构的探伤技术是比较新的综合诊断技术。为保证和提高隧道施工的技术水平，除施工过程中必要的监测外，尚需对混凝土材料组成、材料种类进一步研究，从提高混凝土本身的密实性、减少收缩裂纹和混凝土自重以及提高强度、防水性、防腐性、承载力和耐久性方面进行考虑和研究。同时从材料的适用性、可操作性方面结合施工实践进行考虑。在对隧道工程质量监督中，必须做到以下几点：
（1）认真检查施工组织设计的实施情况及施工、监理单位的质量保证体系是否健全，运行是否正常，防止只建立质保体系而不运行的现象。
（2）按规范的要求抽查必要的检测项目，以验证企业自检、监理检查的可靠性。
（3）特别强调安全施工。在日常的监督检查中，要求形成以下制度：根据实际地质情况确定开挖的循环进尺，避免盲目爆破施工，确保施工安全。盲目施工所造成的塌方损失十分惨重，教训是深刻的，必须引以为戒。
3 隧道病害防治技术
人们早已认识到隧道病害对运营的严重威胁，只是限于条件，目前对高速公路病害隧道的治理，由于受行车条件的限制，大都处于治表为主的状况，修修补补，一段时间后旧病复发的很多。除非病害严重到危及结构安全才加以彻底整治，治理技术主要有以下几种。
a．注浆加固堵水技术
注浆作为加固围岩的一种手段，在隧道病害治理中所起的作用主要表现在加固地层以提高围岩的承载力和充填衬砌背后空洞使衬砌均匀受力，从而达到阻止衬砌结构继续变形或破坏。同时，浆液能充填岩体裂（孔）隙（洞），降低地层透水系数，同时能够修补衬砌混凝土结构裂缝达到加固和阻水的双重目的。通常采用的浆液有普通硅酸盐水泥（或特殊）单液浆、水泥水玻璃双组份浆液及化学浆液等。
b．锚杆支护技术
锚杆具有悬吊作用、组合梁作用、紧固作用及均匀压缩拱作用（如图1所示），在隧道结构产生病害部位安设锚杆，可有效提高围岩的整体承载能力，将已产生裂纹的衬砌混凝土与已加固的围岩结合在一起，阻止衬砌结构的进一步破坏。
c．套衬技术
病害治理中如衬砌产生的裂缝不密集，尚不足以危及隧道结构安全，经加固后仍有较强的承载能 力，而且存在净空断面缩小的余地，在安设锚杆、注浆加固的基础上，可以考虑施作套衬。套衬就是在既有衬砌内表面再灌注一定厚度的混凝土，与既有衬砌共同承担围岩压力。套衬可以有效地阻止既有衬砌进一步裂损变形，同时可起到防水的作用。
d．结构抽换技术
隧道衬砌结构如果裂缝交错分布，密度较大，并伴有片块剥落，严重错台，侵入净空限界，使原衬砌失去使用功能，则应考虑拆除旧的衬砌结构，重新施作新的衬砌。结构抽换过程中，必须采取如下措施，保证施工和隧道结构安全。
①架设钢架支撑，抑制结构变形发展；
②注浆加固围岩，并利用注浆管悬吊既有裂损衬砌；
③运用静态破碎及控制爆破技术拆除1日有裂损混凝土，并严格控制开挖进尺；
④及时进行初期支护并加强监控量测。
e．渗漏水引排技术
地下水在高速公路隧道病害成因中，是最活跃、最具破坏力的因素，隧道渗漏水病害治理难度最大，其治理效果能够综合反映隧道整治质量。对于从衬砌表面（主要在“三缝”部位）渗漏出来的地下水，必须配合采用引排技术治理。
d.针对隧道工程的质量通病，同时还应做到以下几点：
（1）全面推广控制爆破技术（光面爆破、预裂爆破等），以减少对围岩支护的挠动，并为下道工序创造良好的工作条件。
（2）对支护（初期支护、二次衬砌）的施工，除加强施工质量控制外，还应从施工设备配备、施工工艺流程等方面进行探索和研究，以保证隧道施工过程中的安全和竣工后的运营安全。
（3）随着材料技术的发展，对高性能材料应用于隧道的修补技术和混凝土掺合剂进行研究，为改善混凝土的强度、刚度、柔性和内部结构，减少混凝土裂纹产生的几率提供科学的依据。
4.结论
①隧道病害是国内外非常普遍的现象，其原因是多方面的，高速公路隧道病害一方面大大降低了“高速”，一方面直接威胁到隧道的结构和运营安全。高速公路近年来的快速发展要求不断提高隧道修建技术水平，避免或减少隧道病害的发生.
②高速公路隧道病害的形式主要有渗漏水和结构破损，其中渗漏水病害比较普遍；
③高速公路隧道病害产生的主要原因有地质方面的、施工方面的、设计方面的和人为因素等，要认真地系统地分析；
④高速公路隧道病害整治要各种技术综合运用，由专业队伍来进行，治理的时机最好选择在通车前进行，要坚持“一次根治、不留后患”的治理原则。
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论文作者:王绍宁
论文发表刊物:《基层建设》2015年20期供稿
论文发表时间:2016/3/24
标签：隧道论文; 病害论文; 混凝土论文; 围岩论文; 渗漏水论文; 结构论文; 裂缝论文; 《基层建设》2015年20期供稿论文;