光明隧道襯砌滲水和裂紋縫病害的原因分析及治理措施

王虎標(biāo)

（中交一公局第四工程有限公司，南寧530000）

1 引言

六威高速公路光明隧道由中交一公局第四工程有限公司承建，位于貴州省畢節(jié)市威寧縣廬山鎮(zhèn)光明標(biāo)村境內(nèi)，為曲線形特長隧道，左線起訖里程為ZK70+238～ZK74+010，長3772m，最大埋深約178m；右線起訖里程為YK70+235～YK74+035，長3800m，最大埋深約150m；隧道進口采用端墻式洞門結(jié)構(gòu)，出口采用削竹式洞門。在建設(shè)過程中，由于特殊的地理位置及復(fù)雜的地質(zhì)條件，仍然出現(xiàn)襯砌表面伴有滲水、裂縫等病害出現(xiàn)；光明隧道在施工過程中采取邊施工邊治理的措施解決了隧道滲水、外觀等質(zhì)量問題，也降低了隧道施工中的安全風(fēng)險，滿足隧道施工整體進度要求。針對光明隧道施工中出現(xiàn)的以上問題做如下分析。

2 隧道滲漏水及裂紋縫病害的危害性簡述

隧道滲漏水、裂紋縫病害的危害性襯砌裂縫在隧道使用過程中是比較普遍的問題。公路出現(xiàn)了襯砌裂縫的問題，如果不能及時進行處理，就會對隧道的其他部分造成影響，有時還可能出現(xiàn)滲漏水的問題。如果襯砌裂縫情況嚴(yán)重，就會對公路隧道的承受力造成嚴(yán)重的威脅，使得公路隧道喪失平衡性，容易造成坍塌。根據(jù)施工現(xiàn)場實際統(tǒng)計分析，隧道襯砌裂縫主要有以下4 種情況：（1）豎向裂縫，也就是在隧道中出現(xiàn)了垂直性的軸線裂縫，這種沉降縫、施工縫在不同部位融合處比較常見。比如，每個板模筑的混凝土中間位置就是出現(xiàn)豎向裂縫的高發(fā)地帶，經(jīng)常是從邊墻開始出現(xiàn)裂縫，然后蔓延到拱腰處。（2）縱向裂縫，在隧道拱頂和拱腰附近比較常見，其數(shù)量要遠遠少于豎向裂縫，但如果不對其進行有效的處理，就會造成隧道的隧道襯砌斷裂，嚴(yán)重的還會出現(xiàn)塌方。（3）斜向裂縫，在邊墻和隧道拱腰位置比較常見。（4）組合裂縫，也就是上面3 種裂縫融合形成的裂縫，其形狀為X 形或者Y 形，如果裂縫數(shù)量較多，就會出現(xiàn)網(wǎng)裂的問題。

2 隧道滲漏水及裂紋縫病害產(chǎn)生的原因分析

1）外界環(huán)境和溫度的變化對隧道襯砌造成的影響主要集中在3個方面：分別是環(huán)境濕度、環(huán)境溫度以及混凝土內(nèi)水泥水化熱。如果環(huán)境溫度下降迅速，相應(yīng)的因為溫度造成的收縮變形也會增加，斷裂的問題也就更容易產(chǎn)生。洞口段的隧道襯砌也會受到嚴(yán)重的影響，裂縫問題也最容易出現(xiàn)。在冬季，溫度較低，混凝土冷收縮達到最大，而且因為一些客觀因素的影響，中長隧道以及短隧道洞口出現(xiàn)襯砌開裂的情況也比較多。而且，如果所處的環(huán)境濕度比較小的話，隧道襯砌的混凝土收縮變形也會隨之增加，出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫?，F(xiàn)在對大流動性泵送混凝土的運用比較頻繁，相應(yīng)的混凝土等級強度也在提升，所以混凝土水泥的使用量也在增加，水化熱的情況得到好轉(zhuǎn)，散熱問題開始出現(xiàn)。

2）受力層面主要表現(xiàn)為以下幾個方面：（1）光面爆破不徹底，部分問題處理不到位，襯砌厚度不一致，使得局部斷面的壓力加大；（2）隧道偏壓，受力不平衡，部分出現(xiàn)開裂的狀況【1】；（3）混凝土不符合強度要求，隨意去除模板和支撐，使得襯砌混凝土受力較早，出現(xiàn)襯砌開裂；（4）隧道仰拱地基以及拱圈在沉降方面不平衡，還有當(dāng)?shù)貒鷰r與設(shè)計圍巖種類不對稱，使得襯砌斷面與受力不相吻合；（5）上拱超挖，圍巖與灌注襯砌混凝土密封不到位，如果上部巖石出現(xiàn)坍塌情況，就會使得上拱襯砌混凝土出現(xiàn)問題。

3）特殊地質(zhì)原因。經(jīng)現(xiàn)場踏勘并結(jié)合光明隧道設(shè)計文件及地質(zhì)工程勘察報告，認為施工圖設(shè)計詳勘階段的水文地質(zhì)勘察成果與實際情況明顯不符。附近煤系地層隔水邊界，大量地下水富集。光明隧道巖溶等不良地質(zhì)十分發(fā)育，隧道洞身周邊的溶洞等不良地質(zhì)較為發(fā)育，周邊存在巖溶貫通通道，地表水及巖溶水集中滲透到隧道周圍，導(dǎo)致隧道周圍水壓明顯增大，從而出現(xiàn)隧道襯砌滲水、漏水情況。

4）施工原因。隧道施工原因主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）隧道拱部產(chǎn)生裂縫，特別是在施工的過程中出現(xiàn)裂縫，主要是因為使用了先拱后墻的施工方式；（2）施工過程中對支護處理不到位，或是沒有支護，如果圍巖出現(xiàn)問題，就會出現(xiàn)裂縫；（3）拱部襯砌后面出現(xiàn)了圍巖不密實或回填不密實的情況，因為襯砌與圍巖之間有一定的空隙，而且泥巖在自然環(huán)境中容易出現(xiàn)風(fēng)化，從而使得圍巖開始晃動，同時拱部應(yīng)力也會不斷增加，有時還會出現(xiàn)吊頂?shù)膯栴}。

4 隧道滲漏水及裂紋縫病害的治理方案

4.1 襯砌裂縫預(yù)防方案

襯砌裂縫出現(xiàn)滲漏水危害時，主要是采用事后修補、強化的模式【2】。雖然這種方式能夠起到有效的治理效果，但會對隧道的外形狀態(tài)和運行情況造成影響。所以，為了更好地處理砌裂縫問題，就需要進行相應(yīng)的預(yù)防，并設(shè)計和施工的過程中強化預(yù)防效果。比如，對襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計以及隧道開挖的施工管理進行強化，提升技術(shù)能力，減少后面出現(xiàn)隧道襯砌裂縫的問題。在隧道施工的過程中，還要不斷提升施工質(zhì)量，加強相應(yīng)的施工管理，有效地提升隧道的運行質(zhì)量，這也是解決隧道襯砌裂縫以及滲漏水病害的主要方式之一。

4.2 襯砌裂縫修復(fù)技術(shù)

如果隧道工程已經(jīng)出現(xiàn)襯砌裂縫問題，就需要采取科學(xué)合理的修復(fù)方式進行處理。根據(jù)襯砌裂縫的種類，選擇相適應(yīng)的解決方式。如果裂縫過于嚴(yán)重，就需要使用襯砌拆換或者局部拆換的方式進行處理。實際上襯砌裂縫修復(fù)方式比較多，例如，套拱加固、鋼帶加固、錨桿加固等【3】。如果隧道襯砌受損嚴(yán)重，并且出現(xiàn)了剝落，就需要使用套拱加固的方式進行處理。主要是因為套拱加固的方式能夠有效地提升隧道的承受力和耐力，這也是目前比較有效的一種加固方式。如果隧道部分出現(xiàn)了裂縫，而且范圍比較大時，就需要使用襯砌拆換的方式來進行處理。

4.3 強化隧道工程的修護力度和維修強度

公路隧道工程正式運營時出現(xiàn)嚴(yán)重的襯砌裂縫問題，都是因為初期沒有使用科學(xué)合理的方式進行維護，所以在平時的運營過程中，有關(guān)部門需要強化對于隧道的維修力度，定時進行檢查和維修，進一步提升隧道的運行質(zhì)量和效率，使得隧道能夠發(fā)揮其最大的作用。同時，還要對隧道中出現(xiàn)的問題進行及時的處理，這樣才能從根本上更好地解決隧道襯砌裂縫及滲漏水問題。

4.4 施工過程中采取的措施

鑒于隧道出口段為下坡掘進施工，貫通前無法自然排水，在施工掘進過程中加強洞身周邊自然泄水通道保護，將中央排水溝及掌子面附近的水及時引入泄水通道，須設(shè)置橫向排水溝。二襯施工前應(yīng)在初支上掏槽，用水管主動將水引入中央排水溝，不得采用常規(guī)的半圓形環(huán)向排水管被動排水或封堵出水點。

4.5 變更施工設(shè)計方案

通過隧道洞內(nèi)的排水系統(tǒng)排出巖溶裂隙滲水，采用加大排水措施和引排措施的手段實現(xiàn)迅速消散襯砌背后水壓及排出滲水的目的。措施1：左右洞中心水溝協(xié)同調(diào)配，通過人行橫洞或車行橫洞兩端的高差控制，實現(xiàn)左右洞中心水溝的排水協(xié)同作用，并在橫洞內(nèi)設(shè)置排水控制閥、溢流墻對水溝內(nèi)水的流向進行控制。隧道在集中出水引排分流前，隧道的中心水溝加大至100cm×60cm。措施2：隧道內(nèi)路面兩側(cè)增設(shè)排水暗溝，在隧道進口用中心水溝引排至隧道外。側(cè)排水暗溝內(nèi)凈空寬40cm×40cm，右側(cè)排水暗溝內(nèi)凈空寬65cm×高25cm。措施3：襯砌腳部增設(shè)橫向?qū)埽淼缆访鎯蓚?cè)排水暗溝側(cè)壁水平斜向下打設(shè)4m 長橫向?qū)?，?dǎo)水管縱向間距5m，左右兩側(cè)交錯布置。橫向?qū)苁占瘒鷰r中的巖溶裂隙水，以達到降低襯砌背后水壓力的目的。措施4：注漿堵水方案采用限排的方式對隧道周邊圍巖進行注漿封閉止水，以減少隧道內(nèi)巖溶裂隙水的入滲量。措施5：泄水洞截排水方案，泄水洞采用支洞形式將隧道大型巖溶管道聯(lián)通，引水段襯砌打設(shè)φ200mm 引水孔引排巖溶裂隙水。

5 結(jié)語

綜上所述，光明隧道襯砌裂縫及滲水問題是由多方面造成的，主要原因有外界環(huán)境、地質(zhì)構(gòu)造、設(shè)計方案、施工組織和施工技術(shù)等。隧道問題特別是隧道襯砌裂縫及滲漏水問題，對隧道整體的施工效率和質(zhì)量都會造成嚴(yán)重的威脅。所以，在對隧道問題進行處理時首先要找出主要因素，然后采取針對性的有效措施進行處理，以保證隧道整體的工程質(zhì)量滿足要求。