公路隧道結構安全性分析及病害整治

徐 俊 旺

(山西忻州奇村忻保高速建設管理處，山西 忻州 034011)

公路隧道結構安全性分析及病害整治

徐 俊 旺

(山西忻州奇村忻保高速建設管理處，山西 忻州 034011)

為了提高公路隧道結構穩定質量，主要從隧道病害種類與危害、隧道病害整治措施兩個方面展開了論述，以確保公路隧道結構安全，對公路隧道結構病害事故起到預防作用。

隧道結構，質量穩定，病害，維護技術

我國社會經濟的快速發展帶動建筑行業的迅猛發展，為適應經濟交通運輸需求，我國投入大量的財力和人力進行公路隧道項目建設。公路隧道所經過的山體水文狀況復雜，因此各方面包括設計、施工、管理的投入的影響使得公路隧道結構病害多而復雜，不少地區的公路隧道結構病害導致相應路段的交通運輸混亂，給人們的生產生活帶來不利的影響。基于我國當前大部分地區的公路隧道結構安全不良狀況，筆者展開如下論述。

1 公路隧道結構病害種類與危害

在我國的公路隧道中出現比較多的結構病害問題，包括：水害、凍害、襯砌病害等。其中，公路隧道的水害病害比較常見，而且隧道水害會引起襯砌病害問題，因此在進行隧道病害的整治維護中要加強對隧道水害病害方面的整治。公路隧道中的病害并非單一出現，通常是多類病害相互作用形成的。下面筆者就我國公路隧道結構病害種類中的水害、襯砌破損和隧道侵蝕及其所造成的不利影響進行分析。1)隧道水害及其危害。公路隧道水害即：隧道附近巖體中的地下水以及一些地表水通過滲透與涌進的形式，流向隧道中影響公路隧道結構穩固。在我國大部分地區公路隧道，出現水害病害的幾率最高，公路隧道水害問題不但會提升隧道建筑內部的含水量，導致隧道電路異常，不利于交通安全，還會引發其他種類病害的出現[1]。其中，公路隧道水害極易導致隧道中電力設施異常，使得公路隧道中的路燈無法正常使用，長期隧道水害會花費不少的電力設備維修經費。隧道漏水和進水還會引起混凝土材料的襯砌風化、破損，破損嚴重的會導致隧道地基下降，最終引發公路路面凹陷，危害公路交通的正常運行[2]。不僅如此，隧道襯砌附近積水和沖刷也會影響公路隧道建筑體穩固，引發襯砌變形、開裂、變成空洞等問題，最終影響正常交通運行的同時浪費維修所用的人力、財力資源[3]。2)襯砌破損及其危害。隧道襯砌破損的常見形式有襯砌形狀改變、裂縫、腐蝕、下陷、剝落等，襯砌破損常常引發公路隧道地基下陷，致使公路路面不平，路面出現泥漿的不良狀況。公路襯砌裂縫按照裂縫方位分析，正向開裂、環向開裂以及側面開裂。其中襯砌環向開裂所造成的公路建筑體危害不大，對建筑體的承重狀況影響很小，而襯砌的正向開裂和側面開裂會對公路建筑體造成很大危害，導致隧道結構不穩固[4]。由此我們不難看出，隧道襯砌破損會引起公路建筑體結構不穩固，嚴重的襯砌破損會使公路隧道坍塌，減少襯砌結構的承重性能，減少隧道凈空，極易引發公路隧道安全事故。3)隧道侵蝕及其危害。位于較多腐蝕性介質位置的公路隧道，它襯砌后方的腐蝕水質會順著襯砌縫隙處流入襯砌里，與襯砌建筑材料發生物理反應與化學反應，最終侵蝕襯砌。被侵蝕后的襯砌容易發生結構松散、結構表面物質掉落、表面漏洞、內部鋼筋腐蝕等問題，這樣不僅會降低襯砌結構剛度，還會減小襯砌所能承擔的負荷量，減少隧道建筑的使用年限，降低公路隧道的安全性。

2 公路隧道結構病害整治措施

隧道病害所造成的交通影響與經濟、人力資源損失不言而喻，然而我國當前大多數的公路隧道病害維護不足。公路隧道的整治關系到建筑體結構的穩定性，需要進行徹底維修。下面筆者進行隧道病害整治技術的相關論述。

1)原則。公路隧道病害整治應當盡可能在以下幾個原則下展開：首先，公路隧道的病害整治工作要盡可能不影響到人們的正常交通運輸，也就是盡可能在不停止公路隧道運行的原則下進行隧道病害的整治；其次，明確病害成因，按照隧道工程所處的地質狀況進行專業維修；最后，考慮隧道病害維修費用，盡可能借助可用的臨時設施。

2)灌漿穩固技術。灌漿時穩固圍巖的一項重要方法，將其技術應用到隧道危害的整治中能夠強化地層從而增大圍巖所能承擔的重量、補滿襯砌后面空洞讓襯砌表面受力相等，起到預防襯砌結構病害持續惡化的作用。不僅如此，灌漿可以填滿巖體縫隙，減少地基滲水并修復襯砌材料結構開裂以致穩固襯砌。一般灌漿使用漿料為硅酸鹽水泥、單液漿和化學漿液等。

3)錨桿穩固技術。錨桿能夠達到整合梁、加固與等力擠壓拱的作用(分別如圖1a)，圖1b)，圖1c)所示)，將錨桿置于隧道結構問題位置，就能夠增加圍巖所承受的重量值，使已經出現裂縫的襯砌混凝土同穩固厚道圍巖緊固，預防襯砌結構破壞惡化。

4)加襯技術。公路隧道病害整治中類似襯砌出現開裂分布較散，不至于造成隧道結構威脅，在穩固完成后還具備很大承重性能，并出現井控斷面減少的位置，進行錨桿安裝于灌漿穩固完成后，可采取加襯技術。加襯技術是對錨桿與灌漿穩固技術的完善。加襯是指于襯砌里邊加灌一層混凝土，讓所加灌的混凝土分擔原本的襯砌建筑所承受的重量。加襯能夠在很大程度上預防危害襯砌的深度形變，不僅如此，加襯還能使襯砌表面防水。

5)結構換新技術。顧名思義，隧道病害整治中的結構換新技術就是講襯砌損壞嚴重的結構材料進行更換，將原本已經損壞失去承重功能的襯砌結構通過爆破等方式去除，再使用新的襯砌建筑對其進行全新優化。對于隧道襯砌結構損壞嚴重，開裂復雜，裂縫較寬同時出現表面物質掉落，喪失襯砌性能的襯砌危害，可以采取結構換新技術進行隧道危害整治，將損壞的襯砌更新。在進行襯砌結構換新作業中，要通過以下幾點操作保證維修的安全性：設立鋼架撐住襯砌結構，阻止襯砌進一步變形；灌漿穩固圍巖，同時借助灌漿管穩固已經損壞的襯砌；采取靜態擊毀和掌控爆破技術將原本的襯砌混凝土除下，同時注意合理安排開挖尺寸；盡早設立早期支護，監督施工質量。

6)排水技術。排水技術主要用于隧道水害危害整治，是將隧道滲水和漏水排出襯砌結構的一項整治技術。因為隧道水害是隧道中一項影響作用較大的病害，水害的存在不僅會直接影響隧

道建筑體襯砌結構的穩定性，還會引發其他的隧道病害，因此要加強對其的整治。一般隧道滲水與漏水位置是在襯砌正向、環向和側面，針對這三個位置進行排水整治，能夠有效解決隧道水害問題。具體技術設置如圖2所示。

3 結語

在大量新的公路隧道投入使用的同時，公路隧道結構病害問題日益突出，對存在病害問題的公路隧道進行維修整治是解決問題的主要手段。然而我國各地區的公路隧道所處的地質環境不同，病害形式表現不一，因此必須從公路隧道工程實際出發，進行公路隧道病害整治技術的研究，改善公路隧道不良現狀，保證人們的交通出行正常。

[1] 張素磊,張頂立,劉勝春,等.基于對應分析模型的隧道襯砌病害主成因挖掘[J].中國鐵道科學，2012(2)：54-58.

[2] 李 彬,雷明鋒,李文華.運營公路隧道病害對襯砌結構安全性的影響[J].鐵道科學與工程學報,2011(5)：40-45.

[3] 王春景,雷明鋒,彭立敏.病害隧道結構安全性評價模型與方法[J].鐵道科學與工程學報，2011(3)：73-77.

[4] 盧穎明,陳禮偉.既有隧道病害現象分類及原因分析[J].鐵道建筑，2010(11)：54-59.

On safety analysis of road and tunnel structure and disease treatment

XU Jun-wang

(ShanxiXinzhouQicunXinzhou-BaodeHighwayConstructionAdministrateOffice,Xinzhou034011,China)

In order to improve the stability of the road and tunnel structures, the paper indicates from the tunnel diseases and hazards, and the diseases treatment and measures of tunnels, so as to ensure the safety of the road tunnel structures and prevent the accidents caused by diseases in the road and tunnel structures.

tunnel structure, quality stability, diseases, maintenance technique

1009-6825(2014)07-0181-02

2014-01-03

徐俊旺(1971- )，男，工程師

U455

A