淺談城市隧道的科學(xué)養(yǎng)護(hù)

張進(jìn)　周偉

摘要： 文章以梅子洲過(guò)江通道隧道為例，目前，針對(duì)隧道在養(yǎng)護(hù)和管理中常出現(xiàn)的問(wèn)題， 詳細(xì)闡明了隧道的各種病害以及它的直接危害，通過(guò)對(duì)隧道病害的分析，指出了目前治理隧道病害的問(wèn)題所在。闡明了在運(yùn)營(yíng)階段，如何運(yùn)用技術(shù)和對(duì)策，結(jié)合工程實(shí)際和新規(guī)范防治隧道病害。

Abstract： In this paper， through a case of Meizizhou river crossing tunnel， the author analyzes the problems of tunnel in the conservation and management， and expounds the various diseases of the tunnel and their direct hazard. Through the analysis of the tunnel disease， the problems of managing the tunnel disease. It clarifies how to use technology and countermeasures in the operation phase and combine the engineering practice and the new standard to control the tunnel disease.

關(guān)鍵詞： 梅子洲過(guò)江通道隧道；隧道養(yǎng)護(hù)管理；病害防治

Key words： Meizizhou river crossing tunnel；tunnel maintenance management；disease prevention and control

中圖分類(lèi)號(hào)：U457 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）23-0067-02

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)張，部分城市的地上空間已趨近飽和，全社會(huì)對(duì)地下空間開(kāi)發(fā)與利用的關(guān)注度日益高漲。隨著隧道交通的不斷發(fā)展，在為不斷城市提供便利的同時(shí)，其相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)和管理等相應(yīng)問(wèn)題也隨之而來(lái)。尤其是針對(duì)隧道滲漏水、襯砌開(kāi)裂等情況，如若養(yǎng)護(hù)不到位，便會(huì)阻礙交通，甚至?xí)斐山煌òc瘓的嚴(yán)重后果。隧道的日常養(yǎng)護(hù)管理以及病害檢查，既是地下工程結(jié)構(gòu)又是道路工程構(gòu)造物。它涉及測(cè)量學(xué)、工程地質(zhì)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、光學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)、工程機(jī)械和自動(dòng)控制等多種學(xué)科，屬于較為復(fù)雜的技術(shù)。

江蘇省南京市的南京梅子洲隧道，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，匝道眾多，包括梅子洲過(guò)江通道主通道隧道和C、D、E、F、G、H共6條匝道的連接線(xiàn)工程、青奧軸線(xiàn)地下交通系統(tǒng)（濱江通道下穿通道和I、J、K、L、M共5條匝道），主線(xiàn)設(shè)計(jì)車(chē)速為80km/h，匝道設(shè)計(jì)速度時(shí)速為40km/h。

1 梅子洲過(guò)江隧道的病害以及檢查

檢查梅子洲過(guò)江通道隧道，對(duì)隧道目前的現(xiàn)狀進(jìn)行全面的掌握，對(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的影響隧道安全和功能的病害，除了進(jìn)行合理的養(yǎng)護(hù)和管理以外，還需收集整理累積資料，將養(yǎng)護(hù)和維修數(shù)據(jù)提供給數(shù)據(jù)庫(kù)，為以后采取什么樣的措施，如何確保隧道安全和通暢做出正確的決策提供維修養(yǎng)護(hù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。隧道的檢查有四類(lèi)，分別是日常檢查（與道路巡回檢查同時(shí)進(jìn)行）定期檢查、專(zhuān)項(xiàng)檢查以及特別檢查。其主要目的是為了及時(shí)發(fā)現(xiàn)隧道中可能出現(xiàn)的各種異常情況，比如結(jié)構(gòu)早期破損等?！豆匪淼鲤B(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》中也有規(guī)定：頻度在最少1次/月的日常檢查中，雨季或冰凍季節(jié)檢查頻度應(yīng)增加。隧道襯砌的起層、裂縫、錯(cuò)臺(tái)、剝落以及排水設(shè)施的堵塞、破損、積水和結(jié)冰等都是檢查的內(nèi)容。

養(yǎng)護(hù)工作計(jì)劃的基本內(nèi)容是對(duì)隧道結(jié)構(gòu)以及基本狀況進(jìn)行全面檢查，根據(jù)規(guī)定的周期進(jìn)行，定期檢查并全面掌握隧道的基本技術(shù)狀況。檢查時(shí)應(yīng)配戴相應(yīng)的工具以及設(shè)備并徒步目視檢查，除了以上提及的病害，還應(yīng)包括隧道的正常運(yùn)營(yíng)以及通風(fēng)、環(huán)保、照明、通信、噪音、排水、消防、路面抗滑系數(shù)等的檢查，1次/年為最適宜檢查周期。春季或秋季適宜安排檢查，檢測(cè)記錄的資料以及定期檢查結(jié)果報(bào)告都要在定期檢查完成后立即提交。

特別檢查是在隧道遭遇地震、洪水、火災(zāi)、重大交通事故等異常災(zāi)害及事件后進(jìn)行的，其目的是對(duì)隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面檢查并掌握其受損情況后做出相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)。

專(zhuān)項(xiàng)檢查是在定期檢查、特別檢查以及通過(guò)其他檢查途徑判斷，仍有難以辨明原因的破損和程度時(shí)，從而進(jìn)行的更深入的檢測(cè)以查明情況。所以它的存在尤為必要。 例如隧道地震后，通過(guò)特別檢查仍不能對(duì)隧道損傷全面掌握，就需要進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)檢查。首先邀請(qǐng)經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)家攜帶專(zhuān)業(yè)的檢查設(shè)備對(duì)其結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行評(píng)價(jià)與檢查，完整掌握病害資料后，為其提供技術(shù)依據(jù)并采取正確的處治以及治理措施。

2 梅子洲過(guò)江通道隧道的病害分類(lèi)

凍害、水害、襯砌裂損是隧道病害三種最主要的類(lèi)型。多發(fā)在斷層破碎帶、風(fēng)化變質(zhì)巖地帶、巖溶地層、裂隙發(fā)育的巖體以及軟弱圍巖地層等；從地形上說(shuō)，也會(huì)多發(fā)在斜坡、滑坡構(gòu)造地帶、巖堆崩坍地帶等。

凍害、水害、襯砌裂損中水害是最首要的病害形式，在三者互相作用，相互影響下還會(huì)引發(fā)其他病害，不會(huì)其中一個(gè)單獨(dú)存在。隧道水害嚴(yán)重時(shí)十分危險(xiǎn)甚至?xí)＜斑\(yùn)輸安全，因?yàn)樗顣?huì)增加隧道內(nèi)的濕度， 造成電路短路的情況發(fā)生。滲漏水時(shí)間長(zhǎng)會(huì)造成積水，會(huì)使隧道內(nèi)襯砌開(kāi)裂甚至加重原有裂縫的裂損。若滲漏水不斷并伴有侵蝕性時(shí)，會(huì)對(duì)襯砌混凝土造成侵蝕甚至更加嚴(yán)重。在寒冷地區(qū)，水害則會(huì)演變成凍害，使隧道圍巖凍脹和襯砌開(kāi)裂。

襯砌的變形、開(kāi)裂和錯(cuò)臺(tái)是隧道襯砌裂損的主要表現(xiàn)。襯砌開(kāi)裂，致使地下水開(kāi)始外滲，會(huì)侵蝕襯砌混凝土。嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)造成隧道的水害，若發(fā)生在冬季便會(huì)演變成凍害。若天氣回溫，產(chǎn)生凍害的襯砌部位開(kāi)始解凍融化成水，并又開(kāi)始滲漏，進(jìn)而使襯砌混凝土不斷的變形開(kāi)裂。若圍巖中的滲漏水富有侵蝕性，將造成襯砌混凝土的疏松、剝落，加重襯砌的裂損程度。凍害反復(fù)發(fā)生的話(huà)，會(huì)導(dǎo)致襯砌承載力不足并繼續(xù)降低，給隧道埋下嚴(yán)重的安全隱患。

3 防治梅子洲過(guò)江通道隧道病害的方法及處理辦法

3.1 水害的防治方法 若要形成隧道防治水的完整體系，就要使防、排、堵相結(jié)合，既要?jiǎng)側(cè)嵯酀?jì)，綜合治理，又要因地制宜。并且使這些防害措施即能相互配合，又能自成體系。主要處置水害的方法有：①補(bǔ)充地表和地下截水直至完善；②在隧道薄弱的地方盡量將水截留或引排以避開(kāi)；③保持隧道內(nèi)原有排水系統(tǒng)的通暢；④用砂漿對(duì)襯砌背面進(jìn)行回填；⑤為防止襯砌滲漏水，設(shè)置包括引水管、瀉水管和引水渡槽等排水設(shè)施；⑥在襯砌內(nèi)貼防水層；⑦采用密封防水材料將施工縫和變形縫進(jìn)行封堵（止水帶或遇水膨脹橡膠等；⑧對(duì)漏水嚴(yán)重的隧道采取套拱加固措施。

3.2 防治凍害的方法 如何防治凍害，首先要了解，圍巖地下水凍結(jié)是其根本原因，之后采取綜合治理的辦法以達(dá)到防治凍害的目的。采取治水措施防治凍害的主要方法有：①?lài)?yán)防襯砌漏水， 確保襯砌圬工不受凍害；②采用抗凍性和防水性?xún)?yōu)良的結(jié)構(gòu)層和接縫；③如果已經(jīng)發(fā)生凍害，要保證凍結(jié)圈外排水系統(tǒng)暢通并將水排除，嚴(yán)防地下水向襯砌凍結(jié)圈內(nèi)遷移；④將襯砌背后的空隙用砂漿回填密實(shí)；⑤保證排水設(shè)施以及泄水溝在任何季節(jié)與條件下不會(huì)凍結(jié)并保持通暢；⑥在嚴(yán)寒地區(qū)可采用中心深埋泄水洞的措施；⑦要加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、更換土壤，采用保溫材料以防止凍害和融坍。

3.3 治理襯砌裂損的方法 消滅已有襯砌裂損并防止其擴(kuò)大以及使用穩(wěn)固巖體與加固襯砌相結(jié)合的辦法，整治襯砌裂損病害，消除其對(duì)結(jié)構(gòu)及運(yùn)營(yíng)的危害。穩(wěn)固圍巖的工程措施有： 治水穩(wěn)固巖，支擋加固、注漿加固、錨干加固巖體等，還有對(duì)襯砌背后的空洞壓漿、回填和換填等措施。襯砌的更換和加固有：壓漿加固、嵌補(bǔ)加固、噴錨加固、套拱加固以及更換襯砌等方法。

4 病害的整治與預(yù)防

4.1 預(yù)防措施 ①在施工過(guò)程中，徹底清基、嚴(yán)防地表水漫流下滲，使整體基底和頂面干燥；增建或改建排水溝，以防止有地下水浸蝕造成基底面軟化和掏空。②對(duì)I，Ⅱ，Ⅲ級(jí)圍巖地基，針對(duì)膨脹性、凍脹性圍巖以及斷層破碎帶和地段松軟地基必須采用鋼筋混凝土的曲墻仰拱襯砌進(jìn)行仰拱加強(qiáng)；針對(duì)IV級(jí)圍巖以及軟巖地基，在采用雙側(cè)深溝以及布設(shè)鋼筋網(wǎng)板式整體道床的同時(shí)徹底清基，無(wú)需設(shè)仰拱。

4.2 整治措施 增設(shè)施工簡(jiǎn)單、側(cè)向支撐強(qiáng)、便于維修清理的密井暗管式側(cè)溝，以疏干基底降排水設(shè)備。因其排水效果好，挖溝斷面小，對(duì)各種巖質(zhì)條件的地段都適用，直墻、曲墻和襯砌可深埋在仰拱下，并無(wú)需加深隧道邊墻基礎(chǔ)。

平面的布置可采用對(duì)邊墻影響穩(wěn)定小的中心暗溝或者雙側(cè)溝以及單側(cè)溝。

多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，采用排水結(jié)構(gòu)型式和技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果里最好的密井暗管式深側(cè)溝降排地下水，不僅能夠有效預(yù)防和整治隧道整體道床下沉裂損等一系列病害，并且還能夠大幅度提升隧道整體道床工程的質(zhì)量。由于它具有便于施工和維修作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)，所以對(duì)穩(wěn)定隧道淺基邊墻十分有利。采用鋼筋混凝土的板式整體道床對(duì)已經(jīng)破損的整體道床進(jìn)行翻修，而使用橫向軌束梁法或軌下支墩法進(jìn)行翻修整體道床則更為安全可靠。

5 隧道變形觀測(cè)

5.1 觀測(cè)目的及意義 梅子洲過(guò)江通道接線(xiàn)段隧道建成運(yùn)營(yíng)后很長(zhǎng)一段時(shí)間，沉降變形是不可避免的。若已經(jīng)危及到隧道的安全問(wèn)題，則變形一定超出了規(guī)定的限度。因此，在隧道的運(yùn)營(yíng)期間，必須對(duì)其進(jìn)行安全觀測(cè)，以便及時(shí)掌握變形情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，采取措施，保證隧道運(yùn)營(yíng)期間安全有效。定期掌握梅子洲過(guò)江通道接線(xiàn)工程結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，為隧道維護(hù)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，對(duì)保證通車(chē)的安全及交通的暢通具有重要的意義，同時(shí)也為今后在軟土地質(zhì)中進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)、施工等提供科學(xué)的依據(jù)。

5.2 觀測(cè)方法及內(nèi)容 根據(jù)本工程特點(diǎn)和相關(guān)規(guī)范的要求，通過(guò)與業(yè)主方、設(shè)計(jì)方商議，共同確定觀測(cè)內(nèi)容，包括：采用精密水準(zhǔn)方法對(duì)隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行垂直位移觀測(cè)，采用全站儀對(duì)選定隧道斷面進(jìn)行三維坐標(biāo)測(cè)量，對(duì)結(jié)構(gòu)收斂變形、拱頂沉降進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)隧道開(kāi)敞段各出入口處懸臂擋墻頂部水平位移進(jìn)行觀測(cè)。

5.3 數(shù)據(jù)采集及處理 將數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)采集并檢核無(wú)錯(cuò)漏后，計(jì)算閉合差，若大于規(guī)定限差或測(cè)站的觀測(cè)限差超限，應(yīng)立即進(jìn)行重測(cè)。若遷站后發(fā)現(xiàn)超限時(shí)，應(yīng)從水準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始重測(cè)。測(cè)段往返測(cè)限差超限，應(yīng)先就可靠程度較小的往測(cè)或返測(cè)進(jìn)行整測(cè)段重測(cè)。當(dāng)數(shù)據(jù)符合相應(yīng)的規(guī)范要求時(shí)，便可進(jìn)行嚴(yán)密平差處理，利用科傻數(shù)據(jù)軟件得到這個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的本期值，將每個(gè)點(diǎn)的本次變化量、變化速度和累計(jì)變化量算出。

觀測(cè)數(shù)據(jù)的平差計(jì)算，應(yīng)符合以下規(guī)定：①起算點(diǎn)應(yīng)選擇穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)。②使用可靠的軟件系統(tǒng)以及嚴(yán)密的平差方法。③平差計(jì)算所用的起算數(shù)據(jù)以及觀測(cè)數(shù)據(jù)要確保準(zhǔn)確無(wú)誤。④挑出精準(zhǔn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)。⑤平差計(jì)算出沉降參數(shù)值，并提高沉降參數(shù)的精度。

5.4 異常數(shù)據(jù)的處理 在觀測(cè)的過(guò)程中，如果觀測(cè)點(diǎn)的變形值出現(xiàn)較大波動(dòng)時(shí)，應(yīng)先將測(cè)量是否存在問(wèn)題進(jìn)行首要核實(shí)，核實(shí)無(wú)誤后再進(jìn)行上報(bào)，否則應(yīng)重新測(cè)量。若設(shè)計(jì)方提供報(bào)警值，那么變形速度或變形值超過(guò)報(bào)警值時(shí)，應(yīng)立即匯報(bào)給甲方，分析其原因，并立即采取措施。若觀測(cè)部位有嚴(yán)重裂縫或者出現(xiàn)大量不均勻變形時(shí)，應(yīng)立即對(duì)觀測(cè)部位加密進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)城市隧道的日常管理及養(yǎng)護(hù)措施不難看出，隧道交通對(duì)一個(gè)現(xiàn)代城市來(lái)說(shuō)愈發(fā)重要。而安全運(yùn)行永遠(yuǎn)是一個(gè)現(xiàn)代城市不變的主題。做好城市隧道的日常養(yǎng)護(hù)管理工作具有一定的現(xiàn)實(shí)意義，所以隧道維養(yǎng)單位對(duì)城市隧道安全及病害要做到精心的養(yǎng)護(hù)、管理和預(yù)防，從根本上確保隧道的安全暢通。

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