試析高速公路隧道病害成因及治理技術(shù)

陽志平

(四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司養(yǎng)護(hù)分公司， 成都 610000)

前言：隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，高速公路逐漸朝著大規(guī)模的方向不斷發(fā)展，其不僅提高了交通運(yùn)輸效率，還帶動(dòng)了高速公路周邊城市的發(fā)展建設(shè)。雖然當(dāng)前高速公路的修建成本較高 、耗時(shí)較長、用地較多，但是仍舊是交通運(yùn)輸行業(yè)大力發(fā)展的主要對象。然而，因高速公路隧道經(jīng)常引發(fā)一些災(zāi)害，像水災(zāi)、襯砌受損侵蝕等，對高速公路的整體運(yùn)行質(zhì)量帶來很大影響，因此一定要從各方面逐漸提升高速公路隧道的抗病能力，并做好相關(guān)的病害治理。

1 高速公路隧道病害形態(tài)

高速公路在運(yùn)營過程中，隨著地質(zhì)結(jié)構(gòu)的改變、運(yùn)營條件的變化和時(shí)間的推進(jìn)，會(huì)對隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同程度的破壞、侵蝕，行成不同形態(tài)的病害。常見的隧道病害有：襯砌結(jié)構(gòu)滲漏水，襯砌結(jié)構(gòu)裂縫和錯(cuò)臺(tái)以至于襯砌砼脫落、坍塌，電纜溝變形，路面抗滑性能衰減、路面冒水、路面沉降、路面板塊裂縫、斷裂錯(cuò)臺(tái)等等。

2 高速公路隧道病害成因

2.1 襯砌腐蝕與裂損

隧道襯砌是承載隧道周遭土層壓力，防止圍巖形變坍塌的重要主體結(jié)構(gòu)。隧道腐蝕與裂損會(huì)給地下水滲漏埋下一定的隱患，同時(shí)還會(huì)對隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定造成一定的破壞，從而降低襯砌結(jié)構(gòu)原有的安全可靠性，若襯砌結(jié)構(gòu)腐蝕嚴(yán)重或出現(xiàn)一定程度的裂損，就會(huì)嚴(yán)重危及隧道的正常使用，進(jìn)而對實(shí)際行車安全帶來很大威脅。

引發(fā)襯砌結(jié)構(gòu)腐蝕與裂損的主要原是：地質(zhì)方面，比如，圍巖膨脹或存在一定的腐蝕作用的介質(zhì)，地層沿著隧道進(jìn)行縱向分布，松動(dòng)、形變壓力的作用；設(shè)計(jì)方面，襯砌厚度不合適；經(jīng)營方面，車輛循環(huán)荷載對隧道產(chǎn)生的影響。另外在施工當(dāng)中，混凝土質(zhì)量不佳，襯砌厚度施工不到位，拆模較早致使混凝土沒有達(dá)到實(shí)際強(qiáng)度就進(jìn)行受力從而引發(fā)相應(yīng)的襯砌結(jié)構(gòu)裂損。

2.2 襯砌后面松動(dòng)與空洞

在高速公路隧道施工中，因施工方法、工藝、質(zhì)量、混凝土等多方的原因，都可以引發(fā)相應(yīng)的襯砌后面松動(dòng)與空洞問題。比如，施工當(dāng)中設(shè)計(jì)厚度、襯砌厚度和實(shí)際的厚度存在較大差異，施工塌方處理不到位等。通常來講這些都可以引起相應(yīng)的襯砌空洞問題。對一些隧道現(xiàn)場運(yùn)用雷達(dá)進(jìn)行探測可以發(fā)現(xiàn)，隧道襯砌拱腰、拱頂以及邊墻等地方有0.1～0.5的可能性存在不同情況的空洞現(xiàn)象。若襯砌后面出現(xiàn)一定的松動(dòng)或空洞情況，圍巖的應(yīng)力情況就會(huì)發(fā)生改變，從而致使襯砌出現(xiàn)一定的裂縫；與此同時(shí)松動(dòng)或空洞現(xiàn)象也很容易形成一定的積水，從而為地下水流開辟了一條新的路徑，水流入到襯砌當(dāng)中，進(jìn)而對襯砌內(nèi)的鋼筋等材料造成一定的侵蝕。此外，襯砌后面的松動(dòng)與空洞現(xiàn)象還會(huì)使隧道與圍巖分離，進(jìn)而不能全面發(fā)揮圍巖的實(shí)際抗力效用，那么在垂直方向荷載的作用下，兩邊的墻會(huì)逐漸向外擴(kuò)張，致使拱頂壓力劇增并出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫，圍巖失去了原有的支護(hù)作用進(jìn)而也出現(xiàn)了變形、松弛的現(xiàn)象，最終會(huì)失穩(wěn)脫落，更嚴(yán)重的可能發(fā)生突發(fā)性的崩塌事故，對高速公路車輛運(yùn)行帶來不利影響。

2.3 路面破損

隧道滲漏水問題以及基地病害等容易引發(fā)相應(yīng)的路面開裂，致使路面的幾何形態(tài)發(fā)生變化，制約車輛正常行駛，最終可能引發(fā)相應(yīng)的安全事故。

引發(fā)路面損害的主要因素有：一，施工原因，施工階段若沒有做好道路接觸基面處理，很容易致使道床和結(jié)構(gòu)底板出現(xiàn)裂縫，在實(shí)際運(yùn)營階段因其他不同因素的影響，很可能致使結(jié)構(gòu)底板與道床分開。再加上車輛的往復(fù)荷載作用和地下水的頻繁流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致道床產(chǎn)生一定橫向裂縫，從而使得路面受損，出現(xiàn)路面翻漿冒泡的情況。二，水文地質(zhì)，隨著地下水的不斷流動(dòng)，道床混凝土當(dāng)中的部分氫氧化鈣物質(zhì)會(huì)隨著水流被帶走，從而使混凝土的強(qiáng)度下降；長期以往會(huì)使混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)一定的裂縫，加上地下水的腐蝕與滲透作用會(huì)導(dǎo)致道床混凝土與鋼筋強(qiáng)度嚴(yán)重下降，因而更容易出現(xiàn)路面受損的情況。

3 高速公路隧道病害治理技術(shù)

3.1 加強(qiáng)運(yùn)營過程中隧道結(jié)構(gòu)監(jiān)測

高速公路隧道在施工過程中，設(shè)有專門的隧道檢測流程，一旦通車運(yùn)營，檢測難度恨大，幾乎沒有進(jìn)行后期監(jiān)測。然而因?yàn)榈卣鸹顒?dòng)、地下水系形成通道改變原來水系系統(tǒng)，以至于軟化邊墻、基巖，造成承載力不夠，都可能會(huì)造成結(jié)構(gòu)變化。在兩年的質(zhì)保期內(nèi)，也是隧道可能形成病害的關(guān)鍵時(shí)間階段，應(yīng)該對隧道進(jìn)行繼續(xù)跟蹤監(jiān)測，數(shù)據(jù)監(jiān)測隧道凈空、路面高程、電纜溝高程、路面寬度等，人工巡查滲漏水情況、二襯結(jié)構(gòu)變形或開裂變化情況、電纜溝變形情況、路面等，并做好記錄，分析各種數(shù)據(jù)及變化，掌握隧道基本情況，一旦有對隧道形成惡性變化，盡早處治。

3.2 錨桿支護(hù)技術(shù)

一般情況下，錨桿主要有以下幾點(diǎn)作用：組合梁、懸吊、緊固、均勻壓縮。因而，在治理高速公路隧道病害期間，要合理應(yīng)用錨桿支護(hù)技術(shù)，以便進(jìn)一步提升圍巖整體承載力，保證加固的圍巖、裂縫襯砌混凝土可以緊密結(jié)合，防止隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)一步惡化。

3.3 套襯技術(shù)

對隧道內(nèi)襯砌結(jié)構(gòu)興形變進(jìn)行調(diào)查發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生的裂縫并不均勻，分布也相對松散，進(jìn)而不會(huì)對隧道整體結(jié)構(gòu)帶來實(shí)質(zhì)性危害，且在采取相應(yīng)的措施治理后，隧道實(shí)際承載力仍可恢復(fù)，但是會(huì)出現(xiàn)一些凈空斷面縮小的狀況。因此，要結(jié)合隧道內(nèi)部襯砌結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，應(yīng)用套襯技術(shù)進(jìn)行治理，如此才能以設(shè)置錨桿、注漿加固為基礎(chǔ)，在整體上提升隧道內(nèi)部襯砌結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性。在具體操作中，套襯主要是指在原來的襯砌結(jié)構(gòu)表層灌注混凝土，實(shí)際灌注厚度要結(jié)合施工情況來確定，使其可以和原來的襯砌結(jié)構(gòu)一同承擔(dān)圍巖壓力，避免襯砌結(jié)構(gòu)再次受損，同時(shí)還能達(dá)到一定的防水效果。

3.4 結(jié)構(gòu)抽換技術(shù)

在高速公路隧道中，襯砌結(jié)構(gòu)的分布較為復(fù)雜，且密度較大，有時(shí)可能存在嚴(yán)重的錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，從而使得襯砌結(jié)構(gòu)各項(xiàng)使用功能失去作用。因此，在高速隧道病害治理中，要合理使用結(jié)構(gòu)抽換技術(shù)，做好鋼架支撐的擺設(shè)，圍巖的加固注漿，如此才能有效的避免襯砌結(jié)構(gòu)繼續(xù)形變、損壞。此外，還要做好滲漏水的引排工作，結(jié)合不同裂縫的實(shí)際情況采取最佳的排水方法進(jìn)行處理，能夠有效減少隧道滲漏水現(xiàn)象的發(fā)生。

3.5.綜合處置

軟巖隧道的通病是路面開裂錯(cuò)臺(tái)，電纜溝傾斜，二襯開裂。通過鉆心取樣探測仰拱及路面結(jié)構(gòu)層的情況，對于仰拱有問題、基巖軟化嚴(yán)重的病害情況，要進(jìn)行綜合處治。二襯邊墻角鎖角錨管--開挖仰拱空間--綁扎仰拱鋼筋及安裝止水帶--澆筑仰拱二次襯砌--仰拱填充-路面結(jié)構(gòu)鋪筑，仰拱破壞情況不很嚴(yán)重，可以采取路面梅花形布設(shè)鋼管樁。鎖角錨管是重要的處治環(huán)節(jié)，盡可能在電纜溝溝底位置設(shè)置20度和40度兩種不同斜度的鎖角錨管，與原來圍巖和基巖形成整體結(jié)構(gòu)，達(dá)到最佳約束力。

結(jié)語：綜上所述，在高速公路隧道施工階段，隧道工程會(huì)受到施工技術(shù)、地質(zhì)條件、施工設(shè)計(jì)等多方因素的影響，因而可能會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的病害情況，所以在實(shí)際高速公路隧道施工中，必須要對隧道安全運(yùn)行予以高度重視，同時(shí)采取合理有效的施工技術(shù)科學(xué)的開展隧道施工，盡可能的減少實(shí)際病害的發(fā)生。