對于公路隧道的病害分類

單龍 鄧健 崔德威

摘要：公路隧道所穿越山體的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，加上隧道建設(shè)技術(shù)和運(yùn)營水平等方面的原因，導(dǎo)致公路隧道病害問題日益突出，運(yùn)營隧道的滲漏水、凍害、襯砌裂損等病害也越來越多。隧道病害對車輛的安全造成嚴(yán)重危害，甚至可能導(dǎo)致安全事故。因此，合理地對隧道病害進(jìn)行分類，了解病害的形成機(jī)理，對有效治理隧道病害至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：公路隧道；隧道病害；安全事故；病害分類

1 引 言

近年來，伴隨著經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我國公路隧道建設(shè)也進(jìn)入了黃金時期，國內(nèi)隧道數(shù)量越來越多，建設(shè)規(guī)模已居世界前列。截止2012年底，全國公路隧道為10022處、805.27萬米，比上年末增加1500處、179.93萬米。其中，特長隧道441處、198.48萬米，長隧道1944處、330.44萬米[1]。

我國地域遼闊，地理?xiàng)l件復(fù)雜多變，隧道所穿越的地質(zhì)條件和水文條件也不盡相同，加上隧道建設(shè)施工技術(shù)及運(yùn)營管理水平等原因，使得我國隧道病害問題日益突出，已嚴(yán)重影響到了行車安全。合理地對隧道病害進(jìn)行分類，可以了解隧道病害形成原因，進(jìn)而指導(dǎo)病害治理。

2 公路隧道病害類型

隧道病害是指由于人為或者自然因素的影響，造成隧道使用功能受到影響或者導(dǎo)致隧道無法滿足承載功能的要求，常見的隧道病害類型可進(jìn)行如下分類：

2.1 襯砌裂縫

襯砌裂縫是公路隧道中一種常見的病害類型，襯砌裂縫主要包括在不利荷載、人為因素、溫度應(yīng)力及化學(xué)介質(zhì)腐蝕等因素而產(chǎn)生的襯砌裂縫、錯臺，以及伸縮縫、沉降縫、施工縫產(chǎn)生的變形和錯臺。一般的襯砌裂縫是指在二次襯砌表面可以觀察到的裂縫，該位置受力較為復(fù)雜，易引起襯砌結(jié)構(gòu)的破壞，甚至可以威脅到隧道襯砌的安全和使用壽命。

襯砌裂縫較為直觀（見圖1），其寬度、長度和深度直觀地反映了襯砌裂縫的狀態(tài)，也是觀察裂縫發(fā)展的重要依據(jù)，因此，襯砌裂縫的長度、寬度和深度是作為判斷裂縫的常用指標(biāo)之一。以前分析襯砌裂縫病害常用鉆孔取芯的方法，這種方法對隧道襯砌造成損害，處理不好極易引起隧道滲漏水，而地質(zhì)雷達(dá)可以對襯砌裂縫進(jìn)行無損檢查，且簡便易用，目前該方法正在推廣應(yīng)用中。

2.2 襯砌厚度不足

隧道厚度不足也是一種常見的隧道病害，在隧道建設(shè)過程中，部分施工單位為經(jīng)濟(jì)利益而偷工減料或因施工技術(shù)原因而未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，造成隧道襯砌厚度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求厚度，導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)承載力無法達(dá)到設(shè)計(jì)值，直接危害到結(jié)構(gòu)的安全性。另外，受施工工藝的影響，使得隧道拱頂部位厚度一般都不能滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 襯砌背后空洞

由于施工工藝、施工方法、施工質(zhì)量、混凝土收縮等多方面的原因，公路隧道襯砌背后空洞問題比較嚴(yán)重[2]。當(dāng)襯砌背后出現(xiàn)空洞時，則極易發(fā)生滲漏水現(xiàn)象，滲漏水會沿著空洞和裂縫進(jìn)入襯砌，進(jìn)而引起滲漏、凍害、鋼筋銹蝕等病害。另一方面，圍巖會失去應(yīng)有的支護(hù)而松弛、變形，導(dǎo)致失穩(wěn)、脫落、嚴(yán)重時會發(fā)生突發(fā)性崩塌。

對襯砌結(jié)構(gòu)而言，脫空是較常見的病害類型，也是施工監(jiān)理和建設(shè)管理部門特別關(guān)注的問題，

2.4 襯砌材料劣化

襯砌混凝土在荷載、空氣、溫度以及季節(jié)性地下水、反復(fù)作用下，微孔洞和裂隙不斷聯(lián)合、擴(kuò)展，導(dǎo)致混凝土材料各項(xiàng)物理力學(xué)性能降低，即形成所謂的材料劣化。

材料劣化也是一種常見的襯砌病害，它主要包括隧道施工引起的混凝土材料不合格和隧道運(yùn)營期間的材料劣化兩類。隧道施工過程中混凝土材料的配比、拌和、運(yùn)輸、搗固以及養(yǎng)護(hù)不當(dāng)，會引發(fā)混凝土異常凝結(jié)、膨脹、開裂、蜂窩麻面等問題，導(dǎo)致建成襯砌混凝土質(zhì)量不合格，混凝土強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)承載能力無法達(dá)到設(shè)計(jì)值；隧道運(yùn)營過程中，在外界的溫度、水文、地質(zhì)環(huán)境和荷載共同作用下，混凝土堿性骨料可能與地下水、空氣發(fā)生物理或化學(xué)變化作用，混凝土堿度降低、水化產(chǎn)物分解或體積膨脹，引起混凝土開裂、剝落剝離、掉塊，誘發(fā)鋼筋銹蝕，使混凝土失去對鋼筋的保護(hù)作用，降低襯砌結(jié)構(gòu)的承載能力，導(dǎo)致運(yùn)營隧道襯砌材料質(zhì)量與承載能力達(dá)不到設(shè)計(jì)值而導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

2.5 隧道滲漏水

在隧道方面，通常有“十隧九漏”之說，可見滲漏問題的普遍性和嚴(yán)重性。隧道施工過程中隧道線路可能穿越地下水豐富的區(qū)域，破壞地下水循環(huán)的平衡，使隧道成為附近地下水聚集的通道，當(dāng)隧道圍巖與含水地層連通，而襯砌的防水及排水設(shè)施不完善時就會引起隧道滲漏水病害。滲漏水病害包含襯砌的涌水和漏水、襯砌周圍積水、潛流沖刷，該類危害主要包括以下幾個方面[3]：（1）水壓較大時會導(dǎo)致襯砌破損；（2）圍巖浸水軟化，承載力降低，對襯砌壓力加大，導(dǎo)致襯砌裂損；（3）膨脹性圍巖體積膨脹，導(dǎo)致襯砌裂損；（4）寒冷地區(qū)引發(fā)凍脹病害；（5）潛流沖刷對襯砌和周圍圍巖產(chǎn)生沖刷和溶蝕作用，可能造成襯砌基礎(chǔ)下沉，邊墻開裂或仰拱、整體道床下沉開裂；（6）圍巖遷移錯動導(dǎo)致襯砌變形開裂；（7）超挖圍巖回填不實(shí)或未全部回填者，引起圍巖坍塌，導(dǎo)致襯砌破壞。

隧道水害不僅增加隧道內(nèi)濕度，造成電路短路等事故，危及運(yùn)輸安全，而且還引發(fā)其它病害。隧道由于滲漏水、積水，將會造成襯砌開裂或使原有裂縫發(fā)展變大，加重襯砌裂損；當(dāng)?shù)叵滤星治g性時，會使襯砌混凝土強(qiáng)度降低或軟化，鋼筋也會發(fā)生銹蝕變形。此外，在寒冷地區(qū)，水是引起隧道圍巖凍脹的重要因素，襯砌內(nèi)部若積水較多，則會因冬季結(jié)冰，體積膨脹，擠壓甚至擠壞襯砌層襯砌，因此，滲漏水嚴(yán)重必然導(dǎo)致凍害產(chǎn)生。

2結(jié)論

目前，我國高速公路事業(yè)蓬勃發(fā)展，越來越多的隧道工程雨后春筍般出現(xiàn)在祖國各地。然而，由于種種原因，隧道病害現(xiàn)象隨處可見，已成為隧道建設(shè)和運(yùn)營中的頑疾。本文對隧道病害進(jìn)行了簡單分類，旨在于在隧道病害治理時有章可循，針對不同病害類型提出切實(shí)可行的治理辦法。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國交通部.2005年公路水路交通行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報.北京，2005

[2]周一勤，金云雷，1999；交通部基本建設(shè)質(zhì)量監(jiān)督總站，2004

[3]吉林鐵路局工務(wù)處.鐵路工務(wù)技術(shù)手冊（隧道）.北京：人民鐵道出版社，1980.診斷計(jì)算模型