公路隧道結(jié)構(gòu)安全性分析及病害整治

徐 俊 旺

(山西忻州奇村忻保高速建設(shè)管理處，山西 忻州 034011)

公路隧道結(jié)構(gòu)安全性分析及病害整治

徐 俊 旺

(山西忻州奇村忻保高速建設(shè)管理處，山西 忻州 034011)

為了提高公路隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定質(zhì)量，主要從隧道病害種類與危害、隧道病害整治措施兩個(gè)方面展開了論述，以確保公路隧道結(jié)構(gòu)安全，對(duì)公路隧道結(jié)構(gòu)病害事故起到預(yù)防作用。

隧道結(jié)構(gòu)，質(zhì)量穩(wěn)定，病害，維護(hù)技術(shù)

我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶動(dòng)建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，為適應(yīng)經(jīng)濟(jì)交通運(yùn)輸需求，我國投入大量的財(cái)力和人力進(jìn)行公路隧道項(xiàng)目建設(shè)。公路隧道所經(jīng)過的山體水文狀況復(fù)雜，因此各方面包括設(shè)計(jì)、施工、管理的投入的影響使得公路隧道結(jié)構(gòu)病害多而復(fù)雜，不少地區(qū)的公路隧道結(jié)構(gòu)病害導(dǎo)致相應(yīng)路段的交通運(yùn)輸混亂，給人們的生產(chǎn)生活帶來不利的影響?；谖覈?dāng)前大部分地區(qū)的公路隧道結(jié)構(gòu)安全不良狀況，筆者展開如下論述。

1 公路隧道結(jié)構(gòu)病害種類與危害

在我國的公路隧道中出現(xiàn)比較多的結(jié)構(gòu)病害問題，包括：水害、凍害、襯砌病害等。其中，公路隧道的水害病害比較常見，而且隧道水害會(huì)引起襯砌病害問題，因此在進(jìn)行隧道病害的整治維護(hù)中要加強(qiáng)對(duì)隧道水害病害方面的整治。公路隧道中的病害并非單一出現(xiàn)，通常是多類病害相互作用形成的。下面筆者就我國公路隧道結(jié)構(gòu)病害種類中的水害、襯砌破損和隧道侵蝕及其所造成的不利影響進(jìn)行分析。1)隧道水害及其危害。公路隧道水害即：隧道附近巖體中的地下水以及一些地表水通過滲透與涌進(jìn)的形式，流向隧道中影響公路隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)固。在我國大部分地區(qū)公路隧道，出現(xiàn)水害病害的幾率最高，公路隧道水害問題不但會(huì)提升隧道建筑內(nèi)部的含水量，導(dǎo)致隧道電路異常，不利于交通安全，還會(huì)引發(fā)其他種類病害的出現(xiàn)[1]。其中，公路隧道水害極易導(dǎo)致隧道中電力設(shè)施異常，使得公路隧道中的路燈無法正常使用，長期隧道水害會(huì)花費(fèi)不少的電力設(shè)備維修經(jīng)費(fèi)。隧道漏水和進(jìn)水還會(huì)引起混凝土材料的襯砌風(fēng)化、破損，破損嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致隧道地基下降，最終引發(fā)公路路面凹陷，危害公路交通的正常運(yùn)行[2]。不僅如此，隧道襯砌附近積水和沖刷也會(huì)影響公路隧道建筑體穩(wěn)固，引發(fā)襯砌變形、開裂、變成空洞等問題，最終影響正常交通運(yùn)行的同時(shí)浪費(fèi)維修所用的人力、財(cái)力資源[3]。2)襯砌破損及其危害。隧道襯砌破損的常見形式有襯砌形狀改變、裂縫、腐蝕、下陷、剝落等，襯砌破損常常引發(fā)公路隧道地基下陷，致使公路路面不平，路面出現(xiàn)泥漿的不良狀況。公路襯砌裂縫按照裂縫方位分析，正向開裂、環(huán)向開裂以及側(cè)面開裂。其中襯砌環(huán)向開裂所造成的公路建筑體危害不大，對(duì)建筑體的承重狀況影響很小，而襯砌的正向開裂和側(cè)面開裂會(huì)對(duì)公路建筑體造成很大危害，導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固[4]。由此我們不難看出，隧道襯砌破損會(huì)引起公路建筑體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固，嚴(yán)重的襯砌破損會(huì)使公路隧道坍塌，減少襯砌結(jié)構(gòu)的承重性能，減少隧道凈空，極易引發(fā)公路隧道安全事故。3)隧道侵蝕及其危害。位于較多腐蝕性介質(zhì)位置的公路隧道，它襯砌后方的腐蝕水質(zhì)會(huì)順著襯砌縫隙處流入襯砌里，與襯砌建筑材料發(fā)生物理反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)，最終侵蝕襯砌。被侵蝕后的襯砌容易發(fā)生結(jié)構(gòu)松散、結(jié)構(gòu)表面物質(zhì)掉落、表面漏洞、內(nèi)部鋼筋腐蝕等問題，這樣不僅會(huì)降低襯砌結(jié)構(gòu)剛度，還會(huì)減小襯砌所能承擔(dān)的負(fù)荷量，減少隧道建筑的使用年限，降低公路隧道的安全性。

2 公路隧道結(jié)構(gòu)病害整治措施

隧道病害所造成的交通影響與經(jīng)濟(jì)、人力資源損失不言而喻，然而我國當(dāng)前大多數(shù)的公路隧道病害維護(hù)不足。公路隧道的整治關(guān)系到建筑體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，需要進(jìn)行徹底維修。下面筆者進(jìn)行隧道病害整治技術(shù)的相關(guān)論述。

1)原則。公路隧道病害整治應(yīng)當(dāng)盡可能在以下幾個(gè)原則下展開：首先，公路隧道的病害整治工作要盡可能不影響到人們的正常交通運(yùn)輸，也就是盡可能在不停止公路隧道運(yùn)行的原則下進(jìn)行隧道病害的整治；其次，明確病害成因，按照隧道工程所處的地質(zhì)狀況進(jìn)行專業(yè)維修；最后，考慮隧道病害維修費(fèi)用，盡可能借助可用的臨時(shí)設(shè)施。

2)灌漿穩(wěn)固技術(shù)。灌漿時(shí)穩(wěn)固圍巖的一項(xiàng)重要方法，將其技術(shù)應(yīng)用到隧道危害的整治中能夠強(qiáng)化地層從而增大圍巖所能承擔(dān)的重量、補(bǔ)滿襯砌后面空洞讓襯砌表面受力相等，起到預(yù)防襯砌結(jié)構(gòu)病害持續(xù)惡化的作用。不僅如此，灌漿可以填滿巖體縫隙，減少地基滲水并修復(fù)襯砌材料結(jié)構(gòu)開裂以致穩(wěn)固襯砌。一般灌漿使用漿料為硅酸鹽水泥、單液漿和化學(xué)漿液等。

3)錨桿穩(wěn)固技術(shù)。錨桿能夠達(dá)到整合梁、加固與等力擠壓拱的作用(分別如圖1a)，圖1b)，圖1c)所示)，將錨桿置于隧道結(jié)構(gòu)問題位置，就能夠增加圍巖所承受的重量值，使已經(jīng)出現(xiàn)裂縫的襯砌混凝土同穩(wěn)固厚道圍巖緊固，預(yù)防襯砌結(jié)構(gòu)破壞惡化。

4)加襯技術(shù)。公路隧道病害整治中類似襯砌出現(xiàn)開裂分布較散，不至于造成隧道結(jié)構(gòu)威脅，在穩(wěn)固完成后還具備很大承重性能，并出現(xiàn)井控?cái)嗝鏈p少的位置，進(jìn)行錨桿安裝于灌漿穩(wěn)固完成后，可采取加襯技術(shù)。加襯技術(shù)是對(duì)錨桿與灌漿穩(wěn)固技術(shù)的完善。加襯是指于襯砌里邊加灌一層混凝土，讓所加灌的混凝土分擔(dān)原本的襯砌建筑所承受的重量。加襯能夠在很大程度上預(yù)防危害襯砌的深度形變，不僅如此，加襯還能使襯砌表面防水。

5)結(jié)構(gòu)換新技術(shù)。顧名思義，隧道病害整治中的結(jié)構(gòu)換新技術(shù)就是講襯砌損壞嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行更換，將原本已經(jīng)損壞失去承重功能的襯砌結(jié)構(gòu)通過爆破等方式去除，再使用新的襯砌建筑對(duì)其進(jìn)行全新優(yōu)化。對(duì)于隧道襯砌結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重，開裂復(fù)雜，裂縫較寬同時(shí)出現(xiàn)表面物質(zhì)掉落，喪失襯砌性能的襯砌危害，可以采取結(jié)構(gòu)換新技術(shù)進(jìn)行隧道危害整治，將損壞的襯砌更新。在進(jìn)行襯砌結(jié)構(gòu)換新作業(yè)中，要通過以下幾點(diǎn)操作保證維修的安全性：設(shè)立鋼架撐住襯砌結(jié)構(gòu)，阻止襯砌進(jìn)一步變形；灌漿穩(wěn)固圍巖，同時(shí)借助灌漿管穩(wěn)固已經(jīng)損壞的襯砌；采取靜態(tài)擊毀和掌控爆破技術(shù)將原本的襯砌混凝土除下，同時(shí)注意合理安排開挖尺寸；盡早設(shè)立早期支護(hù)，監(jiān)督施工質(zhì)量。

6)排水技術(shù)。排水技術(shù)主要用于隧道水害危害整治，是將隧道滲水和漏水排出襯砌結(jié)構(gòu)的一項(xiàng)整治技術(shù)。因?yàn)樗淼浪κ撬淼乐幸豁?xiàng)影響作用較大的病害，水害的存在不僅會(huì)直接影響隧

道建筑體襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還會(huì)引發(fā)其他的隧道病害，因此要加強(qiáng)對(duì)其的整治。一般隧道滲水與漏水位置是在襯砌正向、環(huán)向和側(cè)面，針對(duì)這三個(gè)位置進(jìn)行排水整治，能夠有效解決隧道水害問題。具體技術(shù)設(shè)置如圖2所示。

3 結(jié)語

在大量新的公路隧道投入使用的同時(shí)，公路隧道結(jié)構(gòu)病害問題日益突出，對(duì)存在病害問題的公路隧道進(jìn)行維修整治是解決問題的主要手段。然而我國各地區(qū)的公路隧道所處的地質(zhì)環(huán)境不同，病害形式表現(xiàn)不一，因此必須從公路隧道工程實(shí)際出發(fā)，進(jìn)行公路隧道病害整治技術(shù)的研究，改善公路隧道不良現(xiàn)狀，保證人們的交通出行正常。

[1] 張素磊,張頂立,劉勝春,等.基于對(duì)應(yīng)分析模型的隧道襯砌病害主成因挖掘[J].中國鐵道科學(xué)，2012(2)：54-58.

[2] 李 彬,雷明鋒,李文華.運(yùn)營公路隧道病害對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)安全性的影響[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011(5)：40-45.

[3] 王春景,雷明鋒,彭立敏.病害隧道結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)模型與方法[J].鐵道科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2011(3)：73-77.

[4] 盧穎明,陳禮偉.既有隧道病害現(xiàn)象分類及原因分析[J].鐵道建筑，2010(11)：54-59.

On safety analysis of road and tunnel structure and disease treatment

XU Jun-wang

(ShanxiXinzhouQicunXinzhou-BaodeHighwayConstructionAdministrateOffice,Xinzhou034011,China)

In order to improve the stability of the road and tunnel structures, the paper indicates from the tunnel diseases and hazards, and the diseases treatment and measures of tunnels, so as to ensure the safety of the road tunnel structures and prevent the accidents caused by diseases in the road and tunnel structures.

tunnel structure, quality stability, diseases, maintenance technique

1009-6825(2014)07-0181-02

2014-01-03

徐俊旺(1971- )，男，工程師

U455

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