高速公路隧道土建結(jié)構(gòu)常見病害與養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)

季曉歌

山東高速股份有限公司 山東 濟(jì)南 250000

高速公路建設(shè)給人們的出行帶來了便利，但是在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)使用過程中，隧道受各種因素的影響并引起各種問題，嚴(yán)重影響了隧道的正常運(yùn)行，影響駕乘人員的生命和財(cái)產(chǎn)安全。本文認(rèn)真分析各種病害及原因，在確保公路安全通行的前提下，并采取有效措施加以維修，及時(shí)有效地預(yù)防和應(yīng)對(duì)高速公路隧道的病害[1]。

1 公路隧道病害處理重要性

隨著中國(guó)高速公路的迅速發(fā)展，山嶺隧道工程越來越多，隧道規(guī)模巨大，但由于設(shè)計(jì)、施工、工程地質(zhì)、車輛撞擊等方面的因素，隧道病害日益突出，在運(yùn)行過程中會(huì)發(fā)生滲水、襯砌裂縫破壞、凍害、襯砌腐蝕等病害，處治難度大，費(fèi)用高，隧道的耐久性降低，對(duì)隧道的安全、舒適和正常運(yùn)行有著重要的影響，高速隧道的土建病害整治問題已經(jīng)不容忽視。

高速公路隧道病害的檢測(cè)內(nèi)容。在高速公路運(yùn)營(yíng)過程中，隧道會(huì)因老化或地質(zhì)條件出現(xiàn)各種病害問題，為將各種病害的形成原因弄清，及時(shí)有效的處理出現(xiàn)的隧道病害，保障高速公路的運(yùn)行安全。首先按照本區(qū)域隧道的相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙圖紙和技術(shù)要點(diǎn)，再根據(jù)相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和流程等進(jìn)一步制定檢測(cè)內(nèi)容和方案。檢測(cè)的主要內(nèi)容應(yīng)該包含有：檢測(cè)隧道襯砌厚度和不足、檢查隧道路面板構(gòu)造層、檢測(cè)襯砌輪廓、檢訓(xùn)中央排水溝的匯水狀況等，在全面檢測(cè)隧道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)分析檢訓(xùn)結(jié)果，對(duì)隧道路面機(jī)構(gòu)和動(dòng)化監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行綜合化的分析，最后明確病害對(duì)隧道安全運(yùn)行造成的影響，并制定好相應(yīng)的解決方案。

2 高速公路隧道土建結(jié)構(gòu)病害常見的類型

2.1 隧道滲水漏水的危害問題

道水害是指隧道在施工和運(yùn)行過程中受到的水的干擾和危害。水害是隧道維修中最常見的病害。隧道建成后就被毀了山體原有水系平衡，隧道成為山體周圍地下水聚集的通道。當(dāng)隧道與含水地層相連時(shí)，并在襯砌上防水排水設(shè)施、基礎(chǔ)建筑在方法不完善的情況下，隧道水損害是不可避免的。高速隧道襯砌的漏水現(xiàn)象一般表現(xiàn)為滲、滴、淌、涌；襯砌周圍的水主要指施工隧道內(nèi)的地面及隧道周圍的地表水或地下水滲漏收集，若不迅速排出，可能會(huì)引起以下疾病:當(dāng)水壓較大時(shí)，導(dǎo)致襯砌破裂，使原始完好的圍巖和圍巖結(jié)構(gòu)面軟夾層因浸沒和軟化或泥化，喪失承載能力，襯砌壓力增大，導(dǎo)致襯砌破裂;膨脹圍巖體積膨脹導(dǎo)致襯砌破壞;寒冷地區(qū)發(fā)生凍脹或圍巖凍脹，迅速導(dǎo)致襯砌破壞。

2.2 襯砌病害

（1）襯砌侵蝕

襯砌背后的腐蝕性環(huán)境水很容易滲入內(nèi)心的一面沿著毛細(xì)管孔內(nèi)壁,關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)變形和其他孔的內(nèi)壁,成為隧道滲漏的水,并產(chǎn)生物理或化學(xué)侵蝕的襯砌混凝土、磚石和火山灰關(guān)節(jié),導(dǎo)致襯里腐蝕。隧道襯砌腐蝕使混凝土變得疏松，強(qiáng)度下降，降低隧道襯砌的承載能力，還導(dǎo)致鋼軌和緊固件腐蝕，縮短使用壽命，嚴(yán)重影響公路隧道運(yùn)行的安全穩(wěn)定，危及行車安全[2]。

（2）襯砌裂縫

施工過程中裂縫的產(chǎn)生與施工工藝關(guān)系有很大的關(guān)系，施工因素占80%左右，設(shè)計(jì)因素占5%，其他因素占15%，包括挖掘方式的選擇、混凝土的振動(dòng)、水灰比的確定、除模、拱回充填、養(yǎng)護(hù)等。裂縫類型主要有干縮裂縫、溫度裂縫、外荷載引起的變形裂縫和施工縫處理不當(dāng)引起的留茬裂縫。運(yùn)營(yíng)過程中隨著使用年限的增加，襯砌混凝土易發(fā)生碳化、開裂、滲水等現(xiàn)象，影響襯砌混凝土的力學(xué)性能和耐久性。隧道圍巖受外界擾動(dòng)部分松弛，導(dǎo)致部分巖體與主體分離，不能與圍巖一起承受荷載。脫體圍巖被壓在襯砌背面，使襯砌處于連續(xù)承壓狀態(tài)。拱襯砌出現(xiàn)縱向裂縫，拱腰周圍出現(xiàn)網(wǎng)狀裂縫。圍巖不均勻沉陷引起襯砌內(nèi)應(yīng)力過大，引起襯里損壞。隧道襯砌開裂后，襯砌承載力降低，外觀形象受損，出現(xiàn)漏水現(xiàn)象，對(duì)運(yùn)行安全造成極大危害，應(yīng)當(dāng)引起足夠重視。

（3）襯砌脫空

隧道二次襯砌脫空與施工方法、機(jī)械設(shè)備和混凝土配比等有密切關(guān)系，隧道初期支護(hù)和襯砌混凝土施工受技術(shù)因素、人為因素、混凝土收縮、徐變等因素的影響，襯砌拱頂與圍巖之間容易形成縫隙。初期支護(hù)表面平整度較差，形成凹凸面，在二次襯砌混凝土澆筑時(shí)，混凝土對(duì)防水板造成張拉，使防水板與初期支護(hù)凹凸處不密貼而產(chǎn)生背后空洞混凝土澆筑過程中沒有振動(dòng)壓實(shí)，澆筑完成后混凝土受自重下沉，造成拱空。

2.3 洞口病害

洞口多為淺埋段，附近的覆蓋層厚度較薄，且局部可能存在偏壓等問題，結(jié)構(gòu)的變形、移動(dòng)、沉降，即使不大，也可能導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)、拱背中空、漏水增加；若隧道洞口排水不良，則基底土壤浸水軟化，造成基礎(chǔ)承壓能力不足，洞口、洞門下沉開裂；隧道洞口地質(zhì)條件較差，在雨水等自然因素的外作用力下，易形成危巖、落石、塌方等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)隧道入口結(jié)構(gòu)和線路造成危害。

3 高速公路隧道常見病害養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)

3.1 水害的防治方法

對(duì)隧道水害進(jìn)行綜合治理，要從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行三個(gè)階段進(jìn)行治理，對(duì)隧道水害采取控制措施“防、排、截、堵結(jié)合，因地制宜，綜合治理”，使其既能形成自己的系統(tǒng)，又能相互配合，形成一個(gè)完整的隧道水利控制系統(tǒng)。山體隧道常以排為主，堵排結(jié)合，一是隧道排水設(shè)施應(yīng)保持暢通、不淤積。洪水前、洪水中、洪水后、極端降水后，對(duì)排水設(shè)施進(jìn)行檢查疏浚。在寒冷季節(jié)，應(yīng)更頻繁地清理排水溝；二是內(nèi)部防水層，不需要割襯里，比外部防水層施工簡(jiǎn)單，造價(jià)低，可隨時(shí)維護(hù)，所以在隧道的操作和維護(hù)中，是調(diào)節(jié)水損害最常用的方法之一;三是壓力注漿法，用壓力可以將固化的漿液注入隧道圍巖和襯砌混凝土的裂縫或孔隙中，以提高其物理力學(xué)性能，達(dá)到防滲、堵漏和加固的目的。

3.2 襯砌的加固技術(shù)

隧道加固應(yīng)遵循檢測(cè)評(píng)定、設(shè)計(jì)、施工的程序進(jìn)行，恢復(fù)結(jié)構(gòu)安全性、耐久性及使用功能，滿足正常運(yùn)營(yíng)要求。襯砌加固可采用粘貼纖維復(fù)合材料、粘貼鋼板、噴射混凝土、嵌入鋼拱架、錨桿加固、套拱加固等方法。注漿加固適用于圍巖松弛、襯砌背后空洞引起的襯砌開裂、變形、滲漏水等病害的處治，分為圍巖注漿加固、襯砌背后空洞注漿加固。圍巖注漿加固以加固圍巖、改善圍巖力學(xué)性能、降低圍巖荷載為主；襯砌背后空洞注漿以填充空洞、改善結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)為主。

3.3 襯砌裂損治理

對(duì)于公路而言，襯砌裂損問題較為常見，然而襯砌裂損問題會(huì)對(duì)公路的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，因此，相關(guān)人員需要針對(duì)襯砌裂損問題提起重視，結(jié)合裂縫的實(shí)際情況采取相應(yīng)的處理措施，方可達(dá)到良好的效果，下面將進(jìn)行具體介紹。裂縫治理采用表面封閉法和注射法，對(duì)于主動(dòng)裂縫和發(fā)展中的裂縫，部門采取圍巖注漿、襯砌加固、隧道底部加固等措施進(jìn)行處理，使裂縫停止發(fā)展。表面封閉法適用于寬度較小的靜止裂縫，封閉材料應(yīng)為低黏度、滲透性良好的膠液；注射法所用注射材料應(yīng)為低黏度、可注性好的膠液；裂縫寬度較大時(shí)，應(yīng)進(jìn)行開槽填充后再進(jìn)行注膠，開槽槽型應(yīng)為倒梯形，填充材料宜為改性環(huán)氧樹脂類、聚合物砂漿等。對(duì)于裂縫較寬、分布密集、張開、縱橫交錯(cuò)成環(huán)或襯砌產(chǎn)生一定錯(cuò)臺(tái)等嚴(yán)重病害的地段，應(yīng)在其表面黏貼碳纖維補(bǔ)強(qiáng)。

3.4 襯砌侵蝕處治

公路隧道侵蝕的主要原因是：有腐蝕性介質(zhì)，易腐物質(zhì)的存在和地下水的流動(dòng)。根據(jù)對(duì)公路隧道襯砌腐蝕因素的分析，應(yīng)對(duì)公路隧道襯砌腐蝕的主要措施是提高混凝土的密實(shí)度和襯砌的完整性，提高混凝土的抗侵蝕性能是最重要的，也是最重要的措施，外部的腐蝕性水不易滲入混凝土內(nèi)部，從而阻礙了環(huán)境水的侵蝕速度，可以提高襯砌的耐久性，減少侵蝕的影響。此外，常用方法還有采用外加材料的方法，選用耐腐蝕水泥，加固外排水措施，采用與混凝土不能反應(yīng)的致密材料在襯砌外表面作為隔離防水層、向襯砌背后壓注防蝕漿液等處置方法。

3.5 洞口防護(hù)

堅(jiān)持“早進(jìn)洞，晚出洞”，保持邊仰坡的穩(wěn)定；在日常養(yǎng)護(hù)管理中，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)巡查，及時(shí)清除洞口邊仰坡上的危石、浮土，保持洞口邊溝和邊仰坡上排水溝完好、暢通，修復(fù)存在輕微損壞的洞口擋土墻、洞門墻、護(hù)坡、排水設(shè)施等結(jié)構(gòu)物的開裂、變形，維護(hù)洞口花草樹木。對(duì)洞口松動(dòng)的巖體進(jìn)行加固，修建支擋墻或噴錨加固危巖；根據(jù)可能發(fā)生的落石沖擊能量大小，可采用相應(yīng)能級(jí)的主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)進(jìn)行預(yù)防，防護(hù)網(wǎng)可有效避免落石對(duì)高速公路運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生的安全隱患。在洞口防護(hù)工作中，相關(guān)人員需要結(jié)合實(shí)際情況以及周圍地質(zhì)的勘查情況設(shè)計(jì)洞口防護(hù)措施，并進(jìn)行實(shí)地勘察，在勘查的過程當(dāng)中了解洞口周圍巖體的穩(wěn)固情況，在此基礎(chǔ)之上給予科學(xué)有效的防護(hù)措施，可以提高防護(hù)質(zhì)量。

4 結(jié)論

隧道運(yùn)行后，應(yīng)當(dāng)建立系統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)管理制度，提倡預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，實(shí)行日常養(yǎng)護(hù)、清潔養(yǎng)護(hù)措施，維護(hù)隧道的正常使用，做到“修早、修小、修好”，避免早期大規(guī)模疾病治療甚至高成本、高頻率重復(fù)治療，降低隧道全生命周期成本。針對(duì)隧道出現(xiàn)的病害或病害跡象，應(yīng)進(jìn)行徹底的調(diào)查，對(duì)所檢查的病害進(jìn)行仔細(xì)分析，并在事故發(fā)生后制定合理有效的治理方案，選擇最合理的治理計(jì)劃。同時(shí)，積極穩(wěn)妥地采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備和新技術(shù)，使維修保養(yǎng)達(dá)到安全耐用、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)合理、工藝先進(jìn)的要求[3]。