公路隧道襯砌裂損病害檢測(cè)與治理對(duì)策

劉瑞全

（招商局重慶公路工程檢測(cè)中心有限公司，重慶400067）

1 引言

已經(jīng)建設(shè)完成的隧道經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)使用，襯砌結(jié)構(gòu)存在著比較嚴(yán)重的損害，導(dǎo)致出現(xiàn)滲漏與裂縫等方面的問題，交通運(yùn)行安全性無法保證。因此，在隧道日常運(yùn)營(yíng)管理中，應(yīng)充分、了解襯砌結(jié)構(gòu)病害問題，選擇合適的病害處理措施，保證交通運(yùn)行的安全性。

2 工程概況

某隧道工程項(xiàng)目20世紀(jì)90年代建設(shè)并投入使用，最大埋深為160m，是典型的軟巖隧道工程項(xiàng)目，隧道圍巖主要為Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)圍巖，項(xiàng)目總長(zhǎng)度1 760m，隧道凈寬、凈高分別為8.5m和6.2m。在施工的過程中，確定應(yīng)用礦山法來進(jìn)行，首先需要進(jìn)行拱頂部分的施工，然后是進(jìn)行墻體施工。隧道圍巖襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)用單心圓拱直邊墻的形式，厚度尺寸為35cm，應(yīng)用的是C30混凝土，邊墻總體高度為2.35m，拱圈中的輪廓半徑尺寸為4.45m。運(yùn)營(yíng)到現(xiàn)在，已經(jīng)超過20a的時(shí)間，圍巖襯砌結(jié)構(gòu)的表面存在了很多的裂縫，造成嚴(yán)重的滲漏問題，嚴(yán)重威脅交通行駛的安全性，特別是冬季環(huán)境中，隧道路面結(jié)冰比較嚴(yán)重，一旦車輛失控會(huì)造成巨大的事故，威脅人們的生命安全。此外，該隧道項(xiàng)目的溶蝕速度比較快，結(jié)構(gòu)承載性能較差，導(dǎo)致安全問題頻發(fā)【1】。

3 隧道襯砌病害檢測(cè)

對(duì)于公路隧道襯砌裂損病害來說，在具體工程開展過程中，需要對(duì)隧道襯砌病害進(jìn)行檢測(cè)，從而找出整體病害的根源，以方便后續(xù)措施的應(yīng)用。

3.1 滲漏水

因?yàn)樗淼赖穆裆畛叽绫容^小，雖然處在泥質(zhì)頁巖的地質(zhì)條件下，但內(nèi)部裂隙發(fā)育比較大，能夠給地下水的下滲提供有利的通道。自然降雨與降雪后，隧道內(nèi)部存在嚴(yán)重的漏水問題。這種現(xiàn)象的存在就表示地下水給地表沉降持續(xù)提供水源。在隧道進(jìn)口的位置上，明洞的位置上布置了一個(gè)灌溉水渠結(jié)構(gòu)，洞口的位置上引排遠(yuǎn)處水，渠面無法有效地消除滲漏的問題。該隧道項(xiàng)目的實(shí)施應(yīng)用的是礦山法，該方法的應(yīng)用導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)存在比較多的接縫問題，如果沒有安裝防水結(jié)構(gòu)部件，則會(huì)造成嚴(yán)重的滲漏問題【2】。在襯砌結(jié)構(gòu)施工環(huán)節(jié)，拱頂?shù)焦把奈恢蒙蠠o法填充完成，且沒有進(jìn)行必要的振搗處理，最終導(dǎo)致空穴的形成；在對(duì)下部位置的施工環(huán)節(jié)，存在落拱的問題，造成襯砌部分的背部存在空隙的情況；塌方出現(xiàn)之后，無法及時(shí)進(jìn)行孔洞的填充，使得該位置上的地下水嚴(yán)重匯集，最終給隧道滲漏形成提供有利條件。此外，因?yàn)橐r砌部分的厚度相對(duì)較小，所以就導(dǎo)致斜向與縱向裂縫的問題，雜草襯砌背后的地下水進(jìn)入到隧道內(nèi)部，會(huì)出現(xiàn)滲漏問題。

3.2 檢測(cè)結(jié)果

通常，探地雷達(dá)裝置可以通過使用鉆孔取樣與裂縫現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的方式，確定隧道襯砌所存在的病害問題。通過探地雷達(dá)可以準(zhǔn)確地測(cè)定襯砌結(jié)構(gòu)是否存在質(zhì)量問題，通過反射波的方式來進(jìn)行，可以向結(jié)構(gòu)中發(fā)射電磁波，如果遇到不同介質(zhì)，會(huì)產(chǎn)生反射的問題，返回到地面上，接收器能夠直接接收，從而可以獲取相應(yīng)的信息，最終確定地層厚度與動(dòng)彈模量數(shù)據(jù)【3】。

該項(xiàng)目的拱腰、拱腳、拱頂總計(jì)需要布置5條測(cè)線，可以實(shí)現(xiàn)全范圍內(nèi)的探測(cè)，探測(cè)天線的頻率為400MHz，相鄰測(cè)點(diǎn)應(yīng)該保持距離在1cm左右，采集時(shí)窗為50ns。

4 隧道襯砌病害治理

在進(jìn)行隧道襯砌病害問題的分析與探測(cè)之后，能夠?qū)⒉『Φ男纬勺龀鋈缦?個(gè)方面的分析：（1）襯砌結(jié)構(gòu)已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p害，并且處于危險(xiǎn)的狀態(tài)之下，可以立即采取必要的措施進(jìn)行必要的補(bǔ)強(qiáng)處理；（2）襯砌結(jié)構(gòu)滲漏問題非常嚴(yán)重，需要立即采取必要的防排水處理措施。從實(shí)際情況分析，前者主要是從2個(gè)部分來實(shí)現(xiàn)補(bǔ)強(qiáng)處理，即對(duì)背后孔洞進(jìn)行填充和對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)處理；后者也是從2個(gè)角度出發(fā)，即進(jìn)行導(dǎo)排與防滲漏處理。

4.1 空洞注漿

按照地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)結(jié)果，隧道襯砌結(jié)構(gòu)部分的背后存在著比較嚴(yán)重的空洞與空隙問題。因?yàn)檫@些問題的存在，導(dǎo)致備承載增加，導(dǎo)致圍巖結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重的軟化。根據(jù)需要，在該位置上采用注漿的施工方式以提升其結(jié)構(gòu)的承載性能，可以大大提升堵水效果，滿足工程的正常運(yùn)行。在規(guī)定的位置上布置注漿孔結(jié)構(gòu)，使用鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)施工，然后應(yīng)用設(shè)備進(jìn)行注漿施工，但需要在注漿孔的中間位置上設(shè)置排氣孔結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)注漿施工結(jié)構(gòu)性能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的要求【4】。

根據(jù)工程的需要進(jìn)行漿液的配制，并且要準(zhǔn)備足夠的漿液，以保證注漿施工可以連續(xù)進(jìn)行。經(jīng)過多方面的考慮，本次隧道項(xiàng)目應(yīng)用單液注漿施工方式，具體配合比例為：水泥∶粉煤灰=8∶2，同時(shí)還需要加入一定量的膨脹劑。混合料制作結(jié)束之后，應(yīng)該進(jìn)行試漿處理，保證混合率達(dá)到0.85，且抗壓強(qiáng)度在25MPa以上。應(yīng)用物探法來確定空洞與空隙的相關(guān)信息，根據(jù)物探結(jié)果，確定滲透系數(shù)為1.20～1.25，確定1.20的損失系數(shù)，注漿量體積需要按190.51m3控制。

4.2 襯砌結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)

從相關(guān)的研究可以發(fā)現(xiàn)，襯砌結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)層厚度已經(jīng)達(dá)到35cm，此時(shí)就能夠滿足交通運(yùn)行安全性的要求。拱部澆筑施工環(huán)節(jié)難度比較高，且極易存在空洞的問題，質(zhì)量問題比較嚴(yán)重。在混凝土噴射施工環(huán)節(jié)，應(yīng)該徹底解決該問題；邊墻施工首先進(jìn)行振搗，然后進(jìn)行澆筑。因此，在拱部的混凝土噴射施工及邊墻澆筑環(huán)節(jié)，在確保質(zhì)量達(dá)標(biāo)的情況下可以減少成本、降低難度【5】。

為了提升拱部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，應(yīng)該根據(jù)新增加邊墻的受力條件，可以通過錨桿來進(jìn)行拱腳的加固處理。一側(cè)拱腳應(yīng)該設(shè)置2根錨桿，一般需要按照0.5m、2.5m的間距進(jìn)行布置。為了保證襯砌結(jié)構(gòu)與補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)緊密連接，不僅要進(jìn)行鑿毛處理，還應(yīng)該按照要求進(jìn)行鉆孔施工，然后插入鋼筋，最后應(yīng)用水泥砂漿進(jìn)行填充施工。連接鋼筋的結(jié)構(gòu)上需要設(shè)置鋼筋網(wǎng)，然后通過焊接連接，混凝土噴射施工環(huán)節(jié)，防止發(fā)生嚴(yán)重的振動(dòng)問題。如果襯砌結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重，此時(shí)需要設(shè)置2層鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)，并且確定噴射厚度為15cm，分成3層進(jìn)行施工。

4.3 無壓排水系統(tǒng)

該隧道項(xiàng)目運(yùn)行時(shí)間比較長(zhǎng)，存在的裂縫也比較嚴(yán)重，這就需要結(jié)合實(shí)際情況來設(shè)置無壓排水系統(tǒng)，它可以有效預(yù)防地下水進(jìn)入到隧道結(jié)構(gòu)中，也可以在襯砌與補(bǔ)強(qiáng)層的中間位置上布置邊溝，最后保證積水從隧道及時(shí)排出。對(duì)于面積比較大的滲透部分，可以合理地設(shè)置水孔，合理地設(shè)置花管，從而可以實(shí)現(xiàn)集中排水。

5 結(jié)語

隧道經(jīng)過長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)會(huì)產(chǎn)生很多的問題，需要結(jié)合實(shí)際情況采取必要的襯砌損害檢測(cè)，并結(jié)合病害問題進(jìn)行必要的治理，以提升隧道工程運(yùn)行水平，保障交通運(yùn)行安全性，促進(jìn)我國(guó)交通事業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。