高速公路隧道病害處治技術(shù)

羅中佳

（廣東能達(dá)高等級(jí)公路維護(hù)有限公司，廣東 廣州 510030）

0 引言

不同區(qū)域、不同地質(zhì)條件下，高速公路隧道隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)產(chǎn)生多種病害，影響隧道正常使用，最為關(guān)鍵的是高速公路隧道病害的存在會(huì)嚴(yán)重威脅行駛車輛安全以及行車人員人身安全，因此，必須要對(duì)高速公路隧道進(jìn)行定期檢查，評(píng)估其健康狀態(tài)[1]。一旦發(fā)現(xiàn)高速公路隧道出現(xiàn)塌方、圍巖變形、隧道滲水、襯砌結(jié)構(gòu)破損等問題，要及時(shí)分析產(chǎn)生病害的原因，并制定科學(xué)的處治方案，及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，以確保高速公路隧道正常通車。

1 工程案例

廣昆高速公路粵境河口至平臺(tái)段（以下簡(jiǎn)稱云梧高速）是國(guó)家高速公路“7918”網(wǎng)中的第十八橫—廣州至昆明高速公路的組成部分，也是惠州至廣西梧州高速公路的其中一段。全線共有18座隧道，全長(zhǎng) 41283.88m。由于全線隧道數(shù)量多，所經(jīng)過地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，一些隧道在施工期出現(xiàn)過塌方等不同程度的病害，其中茶林頂隧道通車后發(fā)現(xiàn)局部區(qū)段滲漏水現(xiàn)象嚴(yán)重。

2 高速公路隧道病害類型

2.1 水害

高速公路隧道水害大部分是由于隧道施工不當(dāng)所致，打破了隧道所處區(qū)域巖體水系平衡，隧道周圍的水進(jìn)入圍巖，當(dāng)含水地層與圍巖貫通時(shí)，隧道襯砌結(jié)構(gòu)無法適應(yīng)此狀態(tài)下的水流分布，即發(fā)生隧道水害。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，運(yùn)行年限超過8年以上的隧道有70%存在不同程度的病害，其中有90%的病害是水害[2]，這已經(jīng)成為影響高速公路隧道安全運(yùn)行的關(guān)鍵性因素。

發(fā)生水害后，高速公路隧道內(nèi)濕度顯著上升，可導(dǎo)致隧道內(nèi)部電力線路出現(xiàn)短路或者其他問題，無法正常運(yùn)行，易引發(fā)安全事故，還可能引發(fā)其他類型的病害。此外，若隧道積水或者滲漏水的情況比較嚴(yán)重，可能導(dǎo)致隧道襯砌破裂。

2.2 襯砌裂損

大部分高速公路隧道的地基土壤中都含有異性的腐蝕性物質(zhì)，再加上地下水的侵蝕作用，地下水會(huì)沿著襯砌變形縫、工縫、孔洞以及毛細(xì)孔等位置滲流至隧道襯砌結(jié)構(gòu)中，襯砌結(jié)構(gòu)長(zhǎng)時(shí)間受這種侵蝕作用，可能導(dǎo)致襯砌破碎、開裂、拱腳下沉以及襯砌變形等問題[2]。一旦隧道襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題，就會(huì)導(dǎo)致地下水滲漏，進(jìn)而影響到隧道其他部位，比如混凝土腐蝕、墻體剝裂等，若外部環(huán)境溫度降低，還可能發(fā)生凍害，進(jìn)而形成惡性循環(huán)，進(jìn)一步加劇隧道病害嚴(yán)重程度。

3 高速公路隧道病害處治技術(shù)

3.1 隧道塌方處治技術(shù)

3.1.1 應(yīng)急處理

高速公路發(fā)生塌方事故后，首先要采取如下應(yīng)急措施：（1）暫停高速公路運(yùn)營(yíng)，盡快恢復(fù)隧道區(qū)域供電；（2）派遣專業(yè)人員及時(shí)對(duì)隧道塌方情況進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)隧道支護(hù)進(jìn)行觀察記錄，每天要對(duì)隧道內(nèi)的情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)；（3）在安全區(qū)域設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行沉降以及位移觀測(cè)，并做好記錄，如圖1所示。

圖1 位移監(jiān)測(cè)與沉降監(jiān)測(cè)記錄

3.1.2 處治方案

結(jié)合隧道塌方的實(shí)際情況以及技術(shù)條件，擬采用大管棚施工技術(shù)對(duì)此次塌方事故進(jìn)行處理，直接在坍體上采用大管棚對(duì)隧道進(jìn)行加固處理。大管棚的長(zhǎng)度為40m，鋼管采用直徑108mm無縫鋼管，厚度6mm，單節(jié)鋼管長(zhǎng)度為6m；要求施工誤差不超過20cm，搭接長(zhǎng)度不低于5m。施工流程如下：（1）搭建鉆孔平臺(tái)，將鉆機(jī)安裝好，確保平臺(tái)安全、穩(wěn)固，鉆機(jī)性能良好；（2）施作混凝土套拱作為管棚導(dǎo)向墻，確保鉆孔方向精準(zhǔn)；（3）定位鉆機(jī)，調(diào)整好鉆機(jī)位置，要求鉆機(jī)與既定孔口保持平行；（4）鋼管連接，采用焊接的方式將鋼管進(jìn)行連接，確保管棚端頭開口位置與內(nèi)套管的連接平整；（5）鉆孔，為確保鋼管順利安裝，鉆頭直徑宜超過設(shè)計(jì)20mm左右；（6）注漿，鋼管安裝完成后，開始注漿作業(yè)，工藝流程如圖2所示，注漿壓力控制在1.0MPa。

圖2 注漿施工流程圖

3.2 隧道圍巖大變形處治技術(shù)

關(guān)于隧道圍巖大變形的處治需要遵循以下幾項(xiàng)基本原則：（1）弱爆破，要盡量控制爆破范圍和烈度，避免對(duì)圍巖造成較大擾動(dòng)；（2）短開挖、快封閉、多循環(huán)，要快速形成封閉的結(jié)構(gòu)；（3）確保施工安全，采用有效措施控制隧底隆起、拱頂下沉；（4）優(yōu)化支護(hù)結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，保障施工進(jìn)度。

圍巖大變形處理首先要考慮如何提升圍巖的力學(xué)性能，進(jìn)而從根本上控制擠壓力，目前比較常用的方式是注漿與錨桿，采用這種方式在隧道周圍重新構(gòu)建加固圈，并由該加固圈負(fù)責(zé)承擔(dān)部分荷載。綜合多方面因素考量，在本項(xiàng)目中擬采用錨索與加長(zhǎng)錨桿，從而將支護(hù)結(jié)構(gòu)承擔(dān)的荷載通過錨桿與錨索傳遞至巖體深部，從而起到分散荷載的效果。施工時(shí)錨桿需要進(jìn)入塑性區(qū)，同時(shí)進(jìn)入到彈性區(qū)長(zhǎng)度不低于2.0m，確保將塑性區(qū)與彈性區(qū)圍巖有效連接起來，以此強(qiáng)化錨桿徑向上的支護(hù)作用。

3.3 隧道滲漏水處治技術(shù)

隧道滲漏水處治技術(shù)如下：（1）若隧道施工縫滲漏水量比較大，則建議以排為主，先嘗試以鑿槽引排的方式處理；（2）將裂縫兩側(cè)10cm左右的范圍清理干凈，確認(rèn)縫隙的準(zhǔn)確位置以及水源；（3）在縫隙兩側(cè)3cm左右范圍采用切割機(jī)切深度10cm的縫隙，或者也可使用沖擊鉆鉆孔，每孔間隔2cm；（4）根據(jù)割縫或者鉆孔人工開鑿出深10cm的槽，整體造型內(nèi)大外小，水槽要延伸到排水溝，確保水可以順利排出；（5）使用鋼絲刷將松散的混凝土刷掉，在水槽底部，安裝PVC管，采用鋼釘進(jìn)行固定，管道順著水槽延伸至排水溝；（6）對(duì)水槽壁進(jìn)行清理，稍微晾干處于潮濕狀態(tài)時(shí)，使用環(huán)氧樹脂砂漿進(jìn)行封堵，并將表面處理平整，環(huán)氧樹脂砂漿配比為：環(huán)氧樹脂（100g）：乙二胺（15ml）：二丁脂（150g）：水泥（150g）：砂（400g）；（7）處理完成后需要噴水養(yǎng)護(hù)2周左右，確認(rèn)修補(bǔ)位置無滲漏水情況后即表示修補(bǔ)完成。

3.4 隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損處治技術(shù)

關(guān)于隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損病害的處治需要視具體的病害情況采取相應(yīng)的處治措施：若為襯砌裂縫，則順著裂縫鑿除兩側(cè)5cm范圍內(nèi)的防火涂層，打破平整后按照裂縫寬度采用環(huán)氧樹脂對(duì)裂縫進(jìn)行封堵，環(huán)氧樹脂膏配比為環(huán)氧樹脂（100g）：乙二胺（15ml）：二丁脂（150g）：水泥（150g）：砂（400g），將表面處理平整，最后重新噴涂防火涂層。

若是襯砌拱腰以及拱頂出現(xiàn)縱向裂縫，由于拱頂并非是應(yīng)力集中區(qū)域，出現(xiàn)縱向裂縫屬于異常情況[3]，因此，需要考慮是否是因?yàn)樗淼酪r砌厚度不足或者圍巖自穩(wěn)性能、完整性較差，針對(duì)這種情況需要測(cè)量裂縫寬度、深度，并監(jiān)測(cè)襯砌厚度以及襯砌應(yīng)力、拱北壓力，最終綜合多種因素決定處治措施。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路隧道病害的類型復(fù)雜多樣，與隧道所處區(qū)域地質(zhì)條件、氣候條件、隧道運(yùn)行年限以及施工因素等多種因素有關(guān)，一旦發(fā)現(xiàn)隧道出現(xiàn)病害，要及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)并分析發(fā)生病害的原因，進(jìn)而采取針對(duì)性處理措施。