關(guān)于隧道病害成因及防治措施的分析

張吉鵬

摘要：本文作者分析了隧道病害種類及成因，介紹了隧道病害的防治措施，供同行參考。

關(guān)鍵詞：隧道病害；成因；防治措施；分析

1 隧道病害種類及成因

1.1 隧道病害種類

1.1.1 A類病害。隧道的結(jié)構(gòu)軸線受偏載影響，變形極其嚴重，已施做的襯砌及初期支護發(fā)生侵限至整體破壞，表現(xiàn)為不同程度的開裂，鋼拱架扭曲變形甚至斷裂，位移超過30cm，最后出現(xiàn)極其嚴重的推移或破壞。

1.1.2 B類病害。因在受力后產(chǎn)生的變形從而形成缺陷和裂縫。嚴重變形，整體性和穩(wěn)定性差，表現(xiàn)為裂縫多，其寬度在10～30 mm之間，錯臺小于10mm。

1.1.3 C類病害。因環(huán)境因素影響形成缺陷和裂縫。主要是溫度和濕度的變化初期支護及襯砌雖有局部開裂，但整體性和穩(wěn)定性較好，表現(xiàn)為在隧道的一側(cè)或兩側(cè)開裂，裂紋少而細（寬度小于10mm），無錯臺發(fā)生，但局部有滲漏水現(xiàn)象。

總體來看隧道病害主要表現(xiàn)在為：隧道滲漏水（主要表現(xiàn)為點、線、面三種分布形式），二襯及路面等局部斷塊、開裂變形，排水系統(tǒng)阻塞致使路面返漿等。

1.2 隧道病害形成原因

1.2.1 隧道滲漏水的形成原因

隧道水害的形成原因是；在修建隧道時破壞了山體原始的水系統(tǒng)平衡，隧道成為所穿過山體附近地下水集聚的通道。當隧道圍巖與含水地層連通，而襯砌的防水及排水設(shè)施、方法不完善時，就必然要發(fā)生隧道水害。也能將隧道水害歸結(jié)為主觀和客觀兩方面的原因。隧道施工質(zhì)量控制不佳，是隧道滲漏水發(fā)生的主要因素，有以下主要表現(xiàn)：

a. 隧道穿過含水的地層，隧道防排水設(shè)計上存在諸多漏洞。長期以來，人們對隧道滲漏水病害的危害性認識不足，隧道設(shè)計上存在重結(jié)構(gòu)、輕防水的傾向。

b. 隧道襯砌防水及排水設(shè)施不完善。

1.2.2 隧道結(jié)構(gòu)損壞形成原因

a. 受地質(zhì)因素的影響，前期施工中對地質(zhì)情況探明不詳盡，或是施工時對地質(zhì)變化考慮與處理不周而導致后期巖層地質(zhì)變化。

b. 施工方法與施工質(zhì)量的影響：由于施工方法不同、施工質(zhì)量不好，造成圍巖松動，壓力增大，襯砌厚度不夠、強度不足，襯砌背后回填不密實，運營后會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的變形和裂損。

c. 地下水的影響：地下水的動靜壓作用、嚴寒地區(qū)的凍脹力、地下水作用于隧道體周圍的軟弱破碎巖層，導致襯砌周圍出現(xiàn)空洞等約束不均勻，都有可能造成隧道結(jié)構(gòu)開裂。

d. 隧道砼結(jié)構(gòu)受侵蝕性環(huán)境介質(zhì)如各種酸、堿、鹽以及大氣中各種有害氣體與混凝土中某些組分產(chǎn)生的化學反應(yīng)侵蝕。

e. 由于配制混凝土時原材料中含有一定數(shù)量的堿或“堿活性”骨料，而發(fā)生因反應(yīng)生成物吸水膨脹導致混凝土開裂的堿骨料反應(yīng)。

2 隧道病害的防治措施

2.1 隧道滲漏水防治方法

2.1.1 鑿槽排水法

此法主要用于拱、墻單點線流、股流、射流等水量較大而不易用以上幾種堵水措施處理的滲漏部位。其方法是從滲水點起鑿槽，在槽中埋設(shè)半個PVC管或塑料排水板，外用防水砂漿封閉。常用的排水方法分為以下幾種：

a. PVC管反扣法。將直徑ф150 mm的PVC管從中間剖開，分成兩半，用扣碼將剖開的PVC管固定在襯砌表面，漏水可沿管路排放到兩側(cè)溝內(nèi)。

b. 塑料排水板排水法。從滲水點起鑿槽，在槽中埋設(shè)塑料排水板，外用防水砂漿封閉；

c. 嵌縫堵漏法。此法主要用于局部施工縫浸水、滲水等水量較小的部位處理。主要分為隧道環(huán)向施工縫堵漏及隧道縱向縫堵漏兩種方式。

2.1.2 注漿封堵法

注漿封堵是在人工鑿成的槽內(nèi)放置PVC半圓管，然后封填、注漿，最后抹壁、養(yǎng)護。它適用于滲漏量?。▋H見濕漬，無明顯水流）的裂縫線形滲漏。幾種常見注漿封堵材料的配制方法分別為：

a. 水泥漿及水泥沙漿的配制；

b. 水泥一水玻璃漿液；

c. 丙凝化學漿液等。

2.1.3 順暢排放

順暢排放針對滲漏量大的環(huán)向線形（施工縫）滲漏和施工裂縫線形滲漏，它不去堵，而是把水導引至隧道兩側(cè)邊溝排出隧道外。

2.2 隧道結(jié)構(gòu)損壞病害防治措施

對于病害嚴重影響行車安全的需對其進行更換處理或進行整體補強：主要分為以下幾種方式。

2.2.1 隧道拱部、邊墻部位開裂、掉塊病害整治方法

① 對隧道拱部進行更換。

② 對隧道邊墻部位進行更換。

③ 對破損部位整體進行錨注支護。由于超開挖回填不實或未回填，圍巖孔隙和裂隙發(fā)育嚴重。應(yīng)用傳統(tǒng)錨桿時，不僅易出現(xiàn)塌孔和卡鉆事故，且可錨性也較差，還經(jīng)常造成錨桿錨固力低和失效的現(xiàn)象，利用自鉆式中空錨桿則能解決以上問題。自鉆式中空注漿錨桿是一項集鉆孔、錨固和注漿于一體的支護方式，通過錨桿注漿一方面改變了巖體的力學性能，提高了巖體的粘聚力和內(nèi)摩擦角，從而提高了巖體的強度與完整性，有效改善了應(yīng)力分布情況。另一方面工程巖體的水理環(huán)境和錨桿的錨固環(huán)境也得到改善，注漿封閉縫隙后阻止了水對巖體的侵蝕，改善了巖體的水理環(huán)境，起到很好的滲漏治理效果。

④ 采取套拱補強施工方法。

a.套襯補強：套襯補強是指在原襯砌混凝土表面再灌注一定厚度的混凝土，一方面抑制原混凝土裂縫的發(fā)展，另一方面與原襯砌混凝土共同作用成為新的承載結(jié)構(gòu)。套襯補強的范圍為拱墻部分。

b.適用條件：原混凝土襯砌尚未失去使用功能，套襯后的斷面滿足隧道凈空要求。隧道襯砌裂縫的外觀表現(xiàn)一般是裂縫分布較多，但較少有交錯分布，且裂縫寬度較小，沒有混凝土錯臺、剝落現(xiàn)象。

c.技術(shù)要點：套襯混凝土厚度不低于20cm，應(yīng)采用鋼筋混凝土，要保證隧道凈空斷面要求，套襯混凝土要與原襯砌混凝土結(jié)合成一個整體。

⑤ 隧道襯砌背后回填注漿。采用多次、少量的注漿施工方案，裂縫區(qū)段漿液灌注宜分3次以上完成，每次灌注采用漿液注量和壓力雙重控制標準，分次灌注時間以間隔5 d到7d為宜。

⑥ 噴錨支護形式。本施工方法主要是對隧道局部厚度小于最小設(shè)計值地段的二襯結(jié)構(gòu)進行補強，二襯結(jié)構(gòu)補強措施主要采用噴錨支護形式，依據(jù)不同的病害情況分為如下3種形式：

a.素噴C20混凝土：該形式主要用于隧道病害較輕區(qū)段即二襯背后空洞規(guī)模不大，或局部襯砌厚度小于設(shè)計值的地段。

b.掛網(wǎng)噴C20混凝土：主要用于襯砌背后空洞較大，或二襯厚度小于設(shè)計值的地段。

c.錨桿加網(wǎng)噴C20混凝土：用于隧道空洞規(guī)模大且連通，二襯厚度小于設(shè)計值，且二襯局部存在裂縫的區(qū)段。錨桿采用自鉆式中空錨桿，常規(guī)錨桿長L=3.0 m，按間距1.2 m ×1.2 m呈梅花型布置。

⑦ 對隧道襯砌裂縫進行修補。主要有如下治理方法：

a.由砼干縮、溫度應(yīng)力等引起的未貫穿襯砌厚度的局部細小裂縫，且裂縫基本無滲水，在裂縫處鑿槽，用環(huán)氧樹脂漿液嵌補。

b.局部縱向長滲水裂縫或環(huán)向滲水裂縫，可在裂縫處鑿槽，埋管引排地下水，再用環(huán)氧樹脂漿液嵌補。

2.2.2 隧道腐蝕病害防治方法

隧道襯砌腐蝕病害處理：治理腐蝕的最佳方法是徹底治理二襯滲漏，即以排為主，排、堵、截并用，綜合治水；對于已腐蝕的二襯砼，采取以下措施：

a. 侵蝕深度<10 cm處治方法。滲水較小部位，鑿除侵蝕砼，在清洗好的基面上作抹面防水層，埋好排水管，重新用防腐蝕砼或環(huán)氧樹脂砂漿補平。

b. 侵蝕深度>10 cm處治方法。除采取排水降底水壓外，要對已侵蝕的襯砌進行翻修，即鑿除病窖砼，在清洗好的基面上敷設(shè)耐腐蝕材料作為防腐層，再立模澆筑抗侵蝕、防水砼，使防水、防腐蝕設(shè)施與結(jié)構(gòu)合為一體。

參考文獻：

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