公路隧道病害类型产生原因及处治技术

潘金林

摘要：目前，随着越来越多公路隧道的投入使用，为保证行车安全、保障人身安全，使得人们对隧道的安全问题日益重视。但是，由于个别隧道在建设过程中受到地质、施工等因素影响而出现一些危及到使用安全的工程病害，因此，我们必须采取各项技术措施进行有效整治。本文现就目前公路隧道中存在的几种病害类型进行详细阐述，并在原因分析的基础上提出了相应的技术处治方案，以便为各位业内同行日后在进行类似工程的施工处理时能起到参考借鉴的作用。

关键词：公路隧道；病害类型；原因分析；防治措施

1 前言

随着我省对修建山区高速公路的重视，公路隧道在最近几年已经开始渐渐走入人们的生活视线。但是，在工程修建期间，由于隧道在施工过程中往往带有太多的不可预见性，诸如地质变化……。等方面，因此，也导致了一些隧道病害的频繁出现，如结构变形、开裂、错台、渗漏水等病害，情况严重的，有些病害已经对过往车辆的行车安全带来了潜在的威胁。对此，隧道的病害问题不得不引起我们的重视，不得不让我们对其进行细致地探讨。首先，先让我们来了解一下公路隧道主要有哪些常见的病害类型，以及在防治这些缺陷病害时我们所应采取的一系列技术措施。

2 公路隧道病害类型及原因分析

据有关资料统计，目前我省高速公路隧道的常见病害主要表现在：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。

2．1 表面病害及非表面病害原因分析

公路隧道衬砌结构的病害一般分为表面病害和非表面病害两种。所谓表面病害即指肉眼可见的隧道病害，包括隧道衬砌开裂、严重错台及渗漏水等，非表面病害一般包括衬砌厚度不够，强度未达到设计标准及衬砌背后空洞等。

2.1.1 表面病害

衬砌开裂。主要成因有未能预料的外力作用造成开裂，施工方法不适当造成开衬砌开裂，混凝土收缩开裂。衬砌变形。主要成因有地质原因(如软弱围岩、地层偏压及山体滑坡等)，设计不完善，施工原因，其他人为的原因(如在隧道附近取土采矿等)。

2.1.2 非表面病害

衬砌混凝土厚度不够。成因主要有久挖，超挖末按规范要求回填。衬砌混凝土强度不足。成因主要有砂石料不合格，粗细骨料级配不合理，未严格按照混凝土配合比施工；施工中试件取样不规范。砌背后严重空洞。成因主要有超挖回填或未回填；坍方过大造成空洞；混凝土捣固不密；水灰比过大，混凝土干缩；两侧墙结构发生相对位移以至拱顶下沉。

2．2 隧道渗漏水原因分析

2.2.1 隧道开挖对地下水的影响

2.2.1.1 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；

2.2.1.2 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；

2.2.1.3 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。

2.2.2 混凝土施工中产生的渗漏水通道

2.2.2.1 混凝土浇筑时水灰比过大，形成开放性毛细泌水管路；

2.2.2.2 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；

2.2.2.3 衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂后形成缝隙或孔洞。特别是在两环混凝土接缝部位，由于挡头板未拆除干净，腐烂后形成缝隙而漏水；

2.2.2.4 “三缝”处理不当，产生的漏水缝隙；

2.2.2.5 防水板安装不规范，未处理好防水板的接缝和破损部位，导致渗水，排水管路堵塞，等等。

2．3 隧道衬砌结构破损原因分析

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(如软弱围岩、地层偏压及山体滑坡等)、设计不完善、施工原因和其他人为因素(如在隧道附近取土、采矿等)。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。

3 公路隧道病害技术处治方案

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。

3.1 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。

3.2 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，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。

3.3 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。

3.4 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。

3.4.1 架设钢架支撑，抑制结构变形发展；

3.4.2 注浆加固围岩，并利用注浆管悬吊既有裂损衬砌；

3.4.3 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；

3.4.4 及时进行初期支护并加强监控量测。

3.5 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。

结束语：

综上所述，随着我省高速公路在未来几年的迅猛发展，山岭隧道工程也将越来越多。但由于设计、施工、工程地质等方面的影响，促使已建及在建山岭隧道衬砌裂缝、渗漏水等病害现象时有发生，给隧道施工及安全运营带来极大的隐患。对此,为防患于未然，隧道病害整治问题不容忽视。本人通过不断学习及实践积累,对公路隧道的病害类型及特点总结如下：

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；

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；

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。

参考文献

[1]交通部重庆公路研究所主编;《公路隧道施工技术规范》;长江文艺出版社；1995年.

[2]重庆交通科研设计院主编;《公路隧道设计规范(JTG D70-2004)》；人民交通出版社；2004年.