公路隧道的養(yǎng)護(hù)及病害防治

包亞敏

摘 要：近年來(lái)，伴隨我國(guó)公共交通基礎(chǔ)建設(shè)水平的不斷提升，我國(guó)公路通車(chē)總里程也在快速增長(zhǎng)，公路隧道作為公路系統(tǒng)的重要組成部分，也隨之進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期，隧道的數(shù)量和通車(chē)?yán)锍淘鲩L(zhǎng)飛快。但公路隧道結(jié)構(gòu)形式多樣，所處地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜，且涉及了土建設(shè)施、機(jī)電設(shè)備等眾多工程設(shè)施，造成公路隧道的養(yǎng)護(hù)工作存在諸多困難，需要公路養(yǎng)護(hù)部門(mén)結(jié)合所管養(yǎng)公路隧道的結(jié)構(gòu)特性及潛在的重點(diǎn)病害特點(diǎn)，定期開(kāi)展相應(yīng)的預(yù)養(yǎng)護(hù)防治工作。本文從公路隧道常見(jiàn)的病害類(lèi)型及所造成的危害影響入手，系統(tǒng)闡述公路隧道的養(yǎng)護(hù)及病害防治的常見(jiàn)方法，旨在為我國(guó)公路隧道的運(yùn)行維護(hù)及病害防治提供參考。

關(guān)鍵詞：公路隧道;養(yǎng)護(hù)管理;病害防治

中圖分類(lèi)號(hào)：U457.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 公路隧道病害的分類(lèi)及危害程度

公路隧道一般由于設(shè)計(jì)施工、地質(zhì)變化、運(yùn)營(yíng)環(huán)境、交通事故等因素[1]，引發(fā)諸如水害、凍害、襯砌裂損、襯砌侵蝕等多種類(lèi)型病害，嚴(yán)重威脅隧道設(shè)施的結(jié)構(gòu)安全和車(chē)輛通行安全;在實(shí)際工程中，公路隧道的病害成因是異常復(fù)雜的，通常是多種外界因素疊加產(chǎn)生的，不同病害之間又會(huì)相互作用，不斷加劇設(shè)施結(jié)構(gòu)病害的嚴(yán)重程度。因此，針對(duì)公路隧道病害問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)，及時(shí)處置，將病害影響程度降到最低。

1.1 隧道水害的種類(lèi)及危害程度

公路隧道的水害問(wèn)題一般是指隧道圍巖的地下水或部分地表水滲漏進(jìn)入隧道進(jìn)而對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，具體的水害種類(lèi)有以下幾種：（1）隧道漏水或涌水。隧道內(nèi)部出現(xiàn)滲水，首先會(huì)對(duì)隧道內(nèi)的各種機(jī)電設(shè)備造成損害，尤其是照明系統(tǒng)，極容易引起照明系統(tǒng)的線路短路以及金屬構(gòu)件銹蝕，影響設(shè)備的正常使用壽命;其次，滲水還會(huì)導(dǎo)致隧道圍巖軟化，進(jìn)而造成圍巖結(jié)構(gòu)變形，影響公路隧道結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。嚴(yán)重情況下，滲水還會(huì)導(dǎo)致隧道路基沉陷、脫空，引發(fā)路面和周邊建筑物出現(xiàn)不均勻沉降和破壞;（2）隧道襯砌周?chē)e水。這一問(wèn)題主要是隧道周邊地下水向隧道襯砌外圍匯集，當(dāng)匯集到水壓超過(guò)一定限值后，就會(huì)在襯砌薄弱環(huán)節(jié)出現(xiàn)裂縫，直接影響到隧道的結(jié)構(gòu)安全;（3）潛流沖刷。主要由于地下水滲流和流動(dòng)而產(chǎn)生的沖刷和溶蝕作用，致使隧道襯砌基礎(chǔ)產(chǎn)生變形。

1.2 隧道凍害的種類(lèi)及危害程度

我國(guó)凍土區(qū)域分布廣闊，在凍土區(qū)域修建的公路隧道就非常容易受到凍害因素的影響。常見(jiàn)的隧道凍害問(wèn)題主要分為以下幾類(lèi)：（1）拱部掛冰、邊墻結(jié)冰。主要是隧道水害問(wèn)題引發(fā)的，當(dāng)凍土區(qū)域的公路隧道在低溫季節(jié)出現(xiàn)滲水時(shí)，滲水點(diǎn)就的拱部區(qū)域極易形成掛冰，并在邊墻區(qū)域形成冰柱。極易掉落的掛冰若未及時(shí)清理，一方面會(huì)影響過(guò)往車(chē)輛的行車(chē)安全。另一方面也會(huì)造成隧道襯砌周邊因結(jié)冰而產(chǎn)生凍脹變形;（2）圍巖凍脹破壞。在凍土區(qū)域，如果隧道周邊圍巖含水較多時(shí)，就容易在冬季期間出現(xiàn)凍脹破壞，導(dǎo)致隧道拱部和邊墻襯砌發(fā)生變形與開(kāi)裂（如圖1所示）。此外，如果隧道邊墻后排水不暢，也會(huì)在冬季因積水結(jié)冰引起拱腳、墻頂產(chǎn)生變形。

1.3 隧道襯砌裂損的種類(lèi)及危害程度

由于隧道穿越山體過(guò)程中的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件都十分復(fù)雜，因此在公路隧道的設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中，很容易出現(xiàn)因圍巖級(jí)別劃分不準(zhǔn)、襯砌類(lèi)型選擇不當(dāng)?shù)热毕?，造成襯砌結(jié)構(gòu)與圍巖實(shí)際載荷不符合設(shè)計(jì)承載要求，而產(chǎn)生裂損病害。依據(jù)隧道襯砌的裂縫走向，隧道襯砌裂損分為縱向裂縫、環(huán)向裂縫和斜向裂縫三種類(lèi)型。通常情況下，縱向裂縫的長(zhǎng)度最大，對(duì)隧道襯砌整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性影響也最大，該病害易出現(xiàn)隧道的弓腰處（如圖2所示）。所以，在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中需重點(diǎn)防范隧道弓腰位置出現(xiàn)的裂縫[2]。隧道的襯砌裂損問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的變形，及襯砌結(jié)構(gòu)承載能力的下降，此外，襯砌裂損產(chǎn)生的裂縫還會(huì)成為滲水的通道，進(jìn)而引發(fā)一系列的衍生病害。

1.4 襯砌侵蝕的種類(lèi)及危害程度

在實(shí)際工程中，公路隧道穿越的山體地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，隧道周邊往往會(huì)存在一定的腐蝕性介質(zhì)。在隧道襯砌背后的腐蝕性環(huán)境水很容易沿著裂縫流入隧道內(nèi)部，進(jìn)而對(duì)隧道的混凝土及受力鋼筋造成物理性或化學(xué)性的侵蝕作用。其中物理性的侵蝕常見(jiàn)的主要是在凍融交替階段所產(chǎn)生的凍脹性裂損，以及干濕交替階段的鹽類(lèi)結(jié)晶性脹裂損壞。而化學(xué)侵蝕則是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的過(guò)程，腐蝕性水質(zhì)中的各類(lèi)化學(xué)物質(zhì)與隧道襯砌結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)時(shí)間接觸會(huì)產(chǎn)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而改變襯砌結(jié)構(gòu)的混凝土強(qiáng)度，引發(fā)結(jié)構(gòu)隱患。

2 公路隧道的病害防治工作

2.1 公路隧道水害的防治措施

公路隧道水害的防治原則是將防、排、堵、截等措施相結(jié)合，并考慮隧道的實(shí)際情況因地制宜采取相應(yīng)的防治策略。針對(duì)目前常見(jiàn)的隧道水害問(wèn)題，常見(jiàn)的處置方法主要有以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：（1）完善防水層施工; （2）在隧道埡口或地質(zhì)不利的區(qū)域截流地下水，及修建排水溝使地下水遠(yuǎn)離隧道; （3）將滲水處聯(lián)通至隧道原有的排水系統(tǒng)中，及時(shí)將滲水排出，避免形成水壓;（4）在隧道襯砌的背面采用注漿方式修補(bǔ)裂縫; （5）襯砌的滲水部分設(shè)置排水設(shè)施，如排水管或引水渡槽; （6）針對(duì)襯砌的滲水區(qū)域重新進(jìn)行防水施工，加固原有的防水層; （7） 在施工縫和變形縫處用止水帶、遇水膨脹橡膠等密封防水材料進(jìn)行封堵。

2.2 凍害的防治方法

凍土區(qū)域的隧道凍害問(wèn)題產(chǎn)生的外部因數(shù)是極端天氣的變化引起的，針對(duì)這一點(diǎn)很難有效防治。因此，針對(duì)隧道的凍害問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)從圍巖地下水的凍結(jié)入手。在凍害防治工作中，若能將地下水引出凍結(jié)圈，那么就能在一定程度上起到防治凍害的目的。而針對(duì)凍害問(wèn)題的治水措施主要有以下幾種：（1）結(jié)合上文提到的水害防治手段來(lái)降低襯砌漏水缺陷，保證襯砌不再充水受凍; （2）加強(qiáng)隧道結(jié)構(gòu)變形縫的防水施工質(zhì)量控制，選用具有良好抗凍性能的材，盡量減少因施工質(zhì)量引發(fā)病害;（3） 對(duì)有凍害的路段，保證排水系統(tǒng)暢通，避免襯砌背后積水，并防止凍結(jié)圈外的地下水向凍結(jié)圈內(nèi)遷移;（4）做好隧道排水設(shè)施的防凍保護(hù)，確保排水設(shè)施或泄水溝在極端低溫天氣狀況下能正常排水。

2.3 襯砌裂損的治理方法

針對(duì)公路隧道襯砌裂損的防治，最為關(guān)鍵的步驟在于修補(bǔ)襯砌裂縫，控制裂縫進(jìn)一步擴(kuò)大。其次，要做好隧道圍巖的進(jìn)一步結(jié)構(gòu)加固工作，通過(guò)治水穩(wěn)固、錨干加固、注漿加固、支擋加固等手段來(lái)提高圍巖的穩(wěn)定性，避免因圍巖結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而引發(fā)裂縫。此外，還可以通過(guò)更換襯砌的方式來(lái)進(jìn)行修補(bǔ)。

2.4 襯砌侵蝕的防治方法

針對(duì)襯砌侵蝕的防治手段更多需要從勘查設(shè)計(jì)階段入手，對(duì)公路隧道工程的水文地質(zhì)條件進(jìn)行勘查，掌握詳細(xì)的隧道地下水化學(xué)物質(zhì)成分及侵蝕物質(zhì)的類(lèi)型，然后制定完善的施工方案，選擇符合隧道襯砌抗侵蝕要求的填充料，嚴(yán)控填料的配比及含水量，并在填充料處于最佳狀態(tài)時(shí)進(jìn)行壓實(shí)。此外，還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)襯砌外排水措施，使用材質(zhì)密實(shí)性能穩(wěn)定的材料作為襯砌外表面的隔離防水層。

3 總結(jié)

公路設(shè)施作為現(xiàn)代交通體系的重要組成部分，對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展發(fā)揮了積極的促進(jìn)作用。隧道是公路設(shè)施的基礎(chǔ)性工程之一，其營(yíng)運(yùn)階段的穩(wěn)定性會(huì)直接影響公路的使用壽命、經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)營(yíng)安全。但是，公路隧道所面對(duì)的自然環(huán)境較為多樣，容易出現(xiàn)不同類(lèi)型的病害問(wèn)題。因此，為了保證公路隧道的運(yùn)營(yíng)安全和服務(wù)水平，應(yīng)做好設(shè)施全壽命周期管理工作，首先在設(shè)計(jì)、施工階段，考慮設(shè)施的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)需求，嚴(yán)格控制設(shè)施施工質(zhì)量。在運(yùn)營(yíng)階段，做好設(shè)施預(yù)防性養(yǎng)護(hù)工作，針對(duì)不同的病害問(wèn)題，提前做出相對(duì)應(yīng)的病害防治措施，從而保證公路隧道長(zhǎng)期處于良好的性能狀態(tài)。

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