山区高速公路隧道病害及处治关键技术分析

骆春雨

（天津市市政工程设计研究院，天津市 300392）

0 引言

山区高速公路是推动区域经济发展与进步的关键。山区高速公路隧道施工中容易受到一些外界因素的干扰，造成山区高速公路隧道质量问题，甚至造成隧道出现塌方现象，严重威胁隧道安全，亟须改进与完善。基于此，本文结合某一具体高速公路工程的隧道施工，分析山区高速公路隧道病害，解读具体的隧道病害处治关键技术。

1 工程实例

为探究分析山区高速公路隧道病害及处治关键技术，本文以某高速公路工程的隧道施工为例。该高速公路工程位于云南省，路线长度92 km。全线共设隧道44 220 m（双幅计）/14座，其中特长隧道24 446 m（双幅计）/3座、长隧道13 529 m（双幅计）/4座、中隧道2 525 m（双幅计）/2座、短隧道3 720 m（双幅计）/5座。该高速公路建设标准为双向4车道，设计速度为80 km/h，标准路基宽度为24.5m，设计使用年限100 a。具体的施工中，隧道横断面限界净宽10.25 m，净高5.0 m，断面组成为（0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75）m。隧道的布置方式主要选择分离式、连拱式，且线路主要以分离式为主。现以具体的隧道为例，隧道区海拔高程1 039～1 316 m，相对高差277 m，隧道区域主要为构造剥蚀低中山地貌区，进口坡面植被不发育，出口段相对发育基岩普遍裸露。地基中的个土层均匀性相对较差，属于地基不稳定区域，围岩类型以Ⅱ级为主，部分为Ⅳ、Ⅴ级围岩，且综合分析建议该隧道涌水量（双洞）Q=1 200～1 300 m3/d。施工区域存在地表水和地下水，主要以基岩裂隙和孔隙水为主。现结合本工程实际对具体的隧道施工中的病害展开研究。

2 山区高速公路隧道病害研究

结合本工程中的隧道施工问题，对具体的隧道病害展开研究，为选择适宜的病害处置方案，改善隧道整体质量奠定基础。具体隧道病害分析如下。

2.1 隧道地质条件影响

隧道地质条件是影响隧道整体稳定性与可靠性的重要因素，受到隧道围岩等级的影响，就会造成隧道整体性能问题。尤其是Ⅴ级围岩与Ⅳ级围岩其本身的性能不稳定，容易造成隧道整体施工安全性问题。且根据本工程的地质资料显示，工程中未发现断裂带，故本工程主要是受到围岩因素的影响，其中隧道的周围围岩切实存在Ⅴ级围岩与Ⅳ级围岩，严重影响隧道的整体性能，威胁隧道安全。如果不能有效完成对隧道地质条件的控制，就可能导致隧道安全隐患，不利于本工程施工[1]。

2.2 设计未结合工程实际诱发病害

设计是关系到隧道施工整体质量与安全的关键，而现实的设计院工作任务繁重，往往难以达到精心设计的要求，经常会出现设计方案与工程场地实质的地质条件、施工条件不匹配的情况。设计环节的不精细可能会导致设计强度不足、隧道变形裂损的情况。如果设计中未能对裂隙水和孔隙水进行妥善处理，往往会导致隧道出现排水不畅，进而导致隧道内部的道床出现翻浆冒泥的现象，严重影响隧道的整体施工安全性[2]。

2.3 二次衬砌的病害

施工因素会造成一些明显施工病害，主要是支护、衬砌等问题诱发的病害。支护施工是影响隧道安全的关键，如果施工中隧道的初期支护强度不足，未能选择准确有效的支护施工技术，就可能导致后期二次衬砌受到围岩压力的影响，造成超出二次衬砌承受能力的情况，进而造成二次衬砌破坏。此外，如果二次衬砌中未能对衬砌厚度和强度进行控制，也会产生二次衬砌的破坏情况，若混凝土强度未达设计标准，会导致隧道二次衬砌的强度下降，造成安全隐患，严重影响隧道整体安全与可靠性[3]。

2.4 施工突发事件影响

本工程在具体的隧道施工中会受到一些突发事件的影响，造成隧道的安全性与稳定性问题。本工程主要选择新奥法施工技术，且受到水文、地质因素的影响，隧道中出现塌方、流沙和涌水等突发事件，造成隧道工程的整体质量问题，不仅影响隧道施工安全，还会对隧道的整体性能造成不良影响。其中涌水突发事件属于隧道施工中的水害。水害中还存在渗水、漏水等，由于渗水、漏水的影响，不仅会造成衬砌问题，还可能对隧道内部的照明设备造成影响，威胁隧道施工的整体安全。

3 山区高速公路隧道病害的处治关键技术

鉴于山区高速公路地质条件复杂，施工影响因素多，隧道的病害发生概率相对较多，所以需结合隧道病害情况，选择关键处治技术，进而达到提升隧道施工和后续的施工安全，规避安全隐患。

3.1 隧道围岩处理与监控

本工程施工中，隧道围岩对隧道稳定性具有直接影响，且部分施工区域存在Ⅴ级围岩与Ⅳ级围岩。由于Ⅴ级围岩与Ⅳ级围岩的性能，如不采取有效措施，就可能会造成安全隐患和质量隐患。针对这类情况，本工程选择有效的地质勘测技术，加强对施工隧道围岩环境的勘测，详细、准确地分析勘察成果，选择适宜的超前支护方式，并在超前支护的基础上重视探顶工作，进而保障施工的质量。本工程的进出口存在Q4冲洪积或全、强风化泥岩砂岩，造成进出洞口的承载能力不足。为实现对这部分问题的处理，本工程选择换填施工技术，完成对洞身基础的处理，在节约成本的基础上达到提升洞口承载能力的目的。此外为保障隧道围岩施工的整体安全性，本工程选择有效围岩监控技术，结合传感器技术，分析隧道围岩的变形、沉降等信息，并对其进行综合分析，达到改善隧道整体可靠性的目的[4-5]。图1为本工程选择的改进TMS围岩检监测系统。

图1 改进TMS围岩检监测系统

3.2 结合工程实际、勘察成果精心设计

勘察成果是影响设计质量的关键因素，本工程设计前对场地运用有效的GIS、GPS、钻探等技术进行了详细的勘察，在准确分析地质条件和勘察成果的基础上精心设计。水文地质评价方面主要选择钻探技术完成对地质的评价工作，水文实验主要选择分层止水、清水钻进的方式分布三次降深的抽水、提水实验。为保障地质勘察精度，本工程主要选择口径小的潜水泵和测流仪展开钻探，再结合上述试验，获得具体的地质参数，从而达到精心设计的标准[6-7]。

3.3 二次衬砌的关键技术

二次衬砌是隧道施工的关键技术，鉴于二次衬砌受到前期支护的影响，故必须加强对支护技术的控制，减少围岩对二次衬砌的影响。另外需要重视二次衬砌的施工控制，二次衬砌过程中，结合衬砌需求综合展开对二次衬砌的厚度与强度设计，按照设计标准综合展开施工质量控制技术，保障二次衬砌质量。此外，二次衬砌中对高性能混凝土进行合理应用，进而规避混凝土强度和防水性能不达标的情况，推动二次衬砌的整体质量。对于二次衬砌中有水衬砌裂缝的处理技术，可选择注浆封堵技术，完成对其的处理。如果渗水量相对较少，则选择注浆封堵技术可取得较好的效果[8]。

具体的施工工艺为，沿着有水衬砌裂缝凿除规格为宽5 cm、深6 cm的梯形槽，清洗，设置注浆管，向裂缝中注入配制的高强度注浆液，注浆压力为0.3～0.5 MPa。注入完成后，检查注浆效果，调整裂缝表面颜色，保障美观性。

3.4 隧道施工突发事件应急预案

针对隧道施工中出现的塌方、流沙、涌水等突发事件，本工程制定了有效的应急预案，完成对突发事件的处理。

（1）严格执行各项施工技术组织措施，妥善处理施工进度和施工安全的联系，并建立完善的安全保障体系，增加对突发事件的预防。

（2）建立健全的安全责任体制，由专门人员负责隧道施工的安全管理，结合有效的激励机制，保障施工安全。

（3）建立应急救援小组，由应急救援小组承担塌方等突发事件的快速反应，降低突发事件的影响，并制定全面的应急突发事件避难和救援计划。

（4）根据隧道内部的基本情况，在距掌子面100 m内，设置避难器具、水源、食物等。

（5）建立完善的安全教育机制，并定期完成对设备的检测检验，保障设备的性能。

（6）于Ⅴ级围岩和Ⅳ级围岩未完成二次衬砌且达到设计强度区域，增设逃生通道。

3.5 锁脚锚杆与喷射混凝土的联合应用

本工程为达到提升隧道围岩的自支护能力，选取锁脚锚杆进行固定钢拱架，属于辅助设备，达到加固的作用。图2为本工程的锁脚锚杆的具体位置图。

另外，为进一步加固二次衬砌的效果，本工程选择了喷射混凝土的方式辅助衬砌。具体的施工中选择湿喷钢纤维混凝土的方式，选择直径0.3～0.5 mm、长度 20～25 mm 的钢纤维，顺利完成对山区高速公路二次衬砌的加固。

图2 锁脚锚杆图

4 结语

山区高速公路是推动区域经济发展和高速公路建设的重点和难点，为保障山区高速公路的通过率和经济效益，通常会有隧道的设计与施工。本文以云南省某山区高速公路隧道为例，对具体的隧道病害展开研究，结合工程实际制定具有针对性的处治关键技术，进而实现对隧道病害的预防、对已发隧道病害的及时处理，降低隧道病害对隧道的不良影响，实现山区高速公路隧道的整体安全性与质量要求。

[1]肖望成.高速公路隧道病害成因及治理技术分析[J].交通建设与管理月刊,2015(6)：247-249.

[2]黄武恒.高速公路隧道病害处治技术分析[J].建材与装饰,2016(18)：18-19.

[3]张仁立.山区高速公路隧道病害分析与处治[J].四川建材,2017，43(5)：108-110.

[4]覃海波.高速公路隧道病害处治技术分析[J].建材与装饰,2017(12)：49-50.

[5]李剑,朱传兰.高速公路桥梁、隧道病害问题与处理关键技术研究[J].大科技,2016(32)：28-30.

[6]赖锐.基于山区高速公路隧道设计关键技术分析[J].科研,2016(7)：319.

[7]赵庆湖.探讨高速公路隧道病害处治技术[J].江西建材,2015(19)：176.

[8]冯良勇.探讨高速公路隧道病害处治技术[J].科技、经济、市场,2015(6)：14.