公路隧道表觀損傷檢測方法研究

楊 勇

1 背景

隧道服役過程中往往會受到各種病害影響,導致隧道的結構以及其他必要服役附屬設施的安全性、可靠性和耐久性受到嚴重的削弱,因而隧道的整體服役壽命難以達到設計要求。隧道中,滲漏水是較為常見的病害,并且曾被國家隧道協會(ITA)稱為隧道的“天敵”[1]。而且,隧道中的其他病害往往都與滲漏水有關。滲漏水不但能夠引起隧道結構性能的劣化和隧道耐久性的不足,同時也會引起隧道適用性惡化。但是,從隧道服役過程來看,滲漏水的背后更為深層次的原因是隧道結構上的裂縫。這些都是隧道中難以避免和克服的工程難題。隧道是典型的隱蔽性工程,其結構的內部損傷往往難以在隧道日常維護中涉及到,而是許多的維護措施都必須從隧道的表觀損傷入手。我國《公路隧道養護技術規范》[2]和《上海市隧道養護基礎規程》就明確規定了隧道表觀檢測實施的范圍、內容以及頻度;美國《高速公路和軌道交通隧道檢測手冊》明確規定了隧道結構表觀檢測的內容、實施辦法以及基于檢測結果的隧道結構狀態評估體系;在歐洲和日本也有類似的針對隧道維護的規范或者技術手冊。目前,國內的隧道逐步進入老齡化階段,許多隧道需要投入更多資源來維持其正常的服役可靠狀態。因此,有必要開展能夠適用于國內狀況的隧道表觀損傷的檢測方法以及基于隧道表觀損傷檢測結果的隧道結構服役性能評價方法的研究,以此來進一步完善隧道運營養護體系。

2 隧道結構表觀損傷的檢測方法

2.1 隧道表觀裂縫的檢測方法

隧道結構的裂縫是隧道損傷的表現形式之一,更為重要的是它容易引起滲漏水等一系列對隧道結構損傷的病害發生。隧道結構裂縫的檢測應包括以下內容:裂縫周圍混凝土質量;裂縫分布位置;裂縫長度、寬度、深度;裂縫內有無異物和積水;荷載條件及周圍環境條件,包括溫度和濕度變化;開裂時間及開裂過程中變化。裂縫長度與寬度的檢測方法:目測法;儀器法;攝影法;光測法。裂縫深度的檢測方法有:深度絲法;染式法;單面平測法;雙面斜測法;鉆孔對測法。檢測成果的表現形式:裂縫分布位置的結構簡圖,裂縫長度和寬度的代表值;裂縫長度、寬度、深度的檢測成果表;裂縫的照片資料。

2.2 隧道滲漏水的檢測方法

滲漏水檢測應包括以下內容:滲漏位置—滲漏點在隧道縱向的位置;滲漏部位—滲漏點在隧道橫斷面的相應位置;滲漏狀態。

檢測方法有:目測法;人工檢測法。

檢測結果的表現形式有:隧道滲漏平面展開圖(包括滲漏位置、滲漏類型、滲漏水現象);各滲漏點滲漏類型與是否為重復滲漏點檢測成果表;滲漏點滲漏水量檢測成果表;滲漏點照片資料。

滲漏水的檢測最重要的環節就是對隧道滲漏水狀態的判斷。在目前的隧道滲漏水通常劃分為以下三種類型:濕漬、滲水和滲流。檢測判斷方法分別是:濕漬現象一般在人工通風條件下可消失,即蒸發量大于滲入量的狀態。檢測時用干手觸摸濕斑,無水分浸潤感覺。用吸墨紙或報紙貼附,紙不變顏色。檢測時,要用粉筆勾劃出濕漬范圍,然后用鋼尺測量高度和寬度,計算面積,標示在“展開圖”上;滲水現象在加強人工通風的條件下也不會消失,即滲入量大于蒸發量的狀態。檢測時用干手觸摸可感覺到水分浸潤,手上會沾有水分。用吸墨紙或報紙貼附,紙會浸潤變顏色。檢測時,要用粉筆勾劃出滲水范圍,然后用鋼尺測量高度和寬度,計算面積,標示在“展開圖”上。滲流現象在加強人工通風的條件下也不會消失,即滲入量大于蒸發量的狀態。檢測時用干手觸摸可感覺到水分浸潤,手上會沾有水分。用吸墨紙或報紙貼附,紙會浸潤變顏色。檢測時,要用粉筆勾劃出滲水范圍,然后用鋼尺測量高度和寬度,計算面積,標示在“展開圖”上。

3 工程實例

下穿滇池草海隧道是云南省第一條水下下穿隧道,它是整個昆明市三環閉合工程的四個控制性工程之一。隧道底板、側墻、頂板結構厚度均在1 m以上,控制裂縫難度相對較高,一旦裂縫逐漸發展甚至于有貫穿性的裂縫及滲漏水現象發生,將嚴重危及隧道結構安全。對草海隧道的檢測主要包括結構裂縫和滲漏水,獲得了該隧道左右兩線的裂損和滲漏展開圖以及現象的影響資料。隧道滲漏水現象如圖 1所示;滲漏水現象展開圖如圖2所示。

4 結語

1)隧道結構的裂縫和滲漏水會引起隧道長期服役性能的劣化,裂縫和滲漏水的調查對隧道運營維護提供基礎資料。2)本文通過對隧道檢測方法的研究和現場實踐成果提供了一系列隧道服役狀態檢測和服役性能評價的基本措施。

[1] J.A.Richards.Inspection,Maintenance and Repair of tunnels:International Lessons and Practice[J].Tunnelling and Underground Space Technology,1998,13(4):369-375.

[2] JTG H12-2003,公路隧道養護技術規范[S].

[3] 上海市隧道養護技術規程[Z].上海市市政工程管理局,2005.

[4] Highway and Rail Transit Tunnel Inspection Manual[R].Federal Highway Administration and Federal Transit Administration,2003.