對于公路隧道的病害分類

單龍 鄧健 崔德威

摘要：公路隧道所穿越山體的工程地質和水文地質條件復雜多變，加上隧道建設技術和運營水平等方面的原因，導致公路隧道病害問題日益突出，運營隧道的滲漏水、凍害、襯砌裂損等病害也越來越多。隧道病害對車輛的安全造成嚴重危害，甚至可能導致安全事故。因此，合理地對隧道病害進行分類，了解病害的形成機理，對有效治理隧道病害至關重要。

關鍵詞：公路隧道；隧道病害；安全事故；病害分類

1 引 言

近年來，伴隨著經濟突飛猛進的發展，我國公路隧道建設也進入了黃金時期，國內隧道數量越來越多，建設規模已居世界前列。截止2012年底，全國公路隧道為10022處、805.27萬米，比上年末增加1500處、179.93萬米。其中，特長隧道441處、198.48萬米，長隧道1944處、330.44萬米[1]。

我國地域遼闊，地理條件復雜多變，隧道所穿越的地質條件和水文條件也不盡相同，加上隧道建設施工技術及運營管理水平等原因，使得我國隧道病害問題日益突出，已嚴重影響到了行車安全。合理地對隧道病害進行分類，可以了解隧道病害形成原因，進而指導病害治理。

2 公路隧道病害類型

隧道病害是指由于人為或者自然因素的影響，造成隧道使用功能受到影響或者導致隧道無法滿足承載功能的要求，常見的隧道病害類型可進行如下分類：

2.1 襯砌裂縫

襯砌裂縫是公路隧道中一種常見的病害類型，襯砌裂縫主要包括在不利荷載、人為因素、溫度應力及化學介質腐蝕等因素而產生的襯砌裂縫、錯臺，以及伸縮縫、沉降縫、施工縫產生的變形和錯臺。一般的襯砌裂縫是指在二次襯砌表面可以觀察到的裂縫，該位置受力較為復雜，易引起襯砌結構的破壞，甚至可以威脅到隧道襯砌的安全和使用壽命。

襯砌裂縫較為直觀（見圖1），其寬度、長度和深度直觀地反映了襯砌裂縫的狀態，也是觀察裂縫發展的重要依據，因此，襯砌裂縫的長度、寬度和深度是作為判斷裂縫的常用指標之一。以前分析襯砌裂縫病害常用鉆孔取芯的方法，這種方法對隧道襯砌造成損害，處理不好極易引起隧道滲漏水，而地質雷達可以對襯砌裂縫進行無損檢查，且簡便易用，目前該方法正在推廣應用中。

2.2 襯砌厚度不足

隧道厚度不足也是一種常見的隧道病害，在隧道建設過程中，部分施工單位為經濟利益而偷工減料或因施工技術原因而未達到設計要求，造成隧道襯砌厚度未達到設計要求厚度，導致襯砌結構承載力無法達到設計值，直接危害到結構的安全性。另外，受施工工藝的影響，使得隧道拱頂部位厚度一般都不能滿足設計要求。

2.3 襯砌背后空洞

由于施工工藝、施工方法、施工質量、混凝土收縮等多方面的原因，公路隧道襯砌背后空洞問題比較嚴重[2]。當襯砌背后出現空洞時，則極易發生滲漏水現象，滲漏水會沿著空洞和裂縫進入襯砌，進而引起滲漏、凍害、鋼筋銹蝕等病害。另一方面，圍巖會失去應有的支護而松弛、變形，導致失穩、脫落、嚴重時會發生突發性崩塌。

對襯砌結構而言，脫空是較常見的病害類型，也是施工監理和建設管理部門特別關注的問題，

2.4 襯砌材料劣化

襯砌混凝土在荷載、空氣、溫度以及季節性地下水、反復作用下，微孔洞和裂隙不斷聯合、擴展，導致混凝土材料各項物理力學性能降低，即形成所謂的材料劣化。

材料劣化也是一種常見的襯砌病害，它主要包括隧道施工引起的混凝土材料不合格和隧道運營期間的材料劣化兩類。隧道施工過程中混凝土材料的配比、拌和、運輸、搗固以及養護不當，會引發混凝土異常凝結、膨脹、開裂、蜂窩麻面等問題，導致建成襯砌混凝土質量不合格，混凝土強度和結構承載能力無法達到設計值；隧道運營過程中，在外界的溫度、水文、地質環境和荷載共同作用下，混凝土堿性骨料可能與地下水、空氣發生物理或化學變化作用，混凝土堿度降低、水化產物分解或體積膨脹，引起混凝土開裂、剝落剝離、掉塊，誘發鋼筋銹蝕，使混凝土失去對鋼筋的保護作用，降低襯砌結構的承載能力，導致運營隧道襯砌材料質量與承載能力達不到設計值而導致安全事故發生。

2.5 隧道滲漏水

在隧道方面，通常有“十隧九漏”之說，可見滲漏問題的普遍性和嚴重性。隧道施工過程中隧道線路可能穿越地下水豐富的區域，破壞地下水循環的平衡，使隧道成為附近地下水聚集的通道，當隧道圍巖與含水地層連通，而襯砌的防水及排水設施不完善時就會引起隧道滲漏水病害。滲漏水病害包含襯砌的涌水和漏水、襯砌周圍積水、潛流沖刷，該類危害主要包括以下幾個方面[3]：（1）水壓較大時會導致襯砌破損；（2）圍巖浸水軟化，承載力降低，對襯砌壓力加大，導致襯砌裂損；（3）膨脹性圍巖體積膨脹，導致襯砌裂損；（4）寒冷地區引發凍脹病害；（5）潛流沖刷對襯砌和周圍圍巖產生沖刷和溶蝕作用，可能造成襯砌基礎下沉，邊墻開裂或仰拱、整體道床下沉開裂；（6）圍巖遷移錯動導致襯砌變形開裂；（7）超挖圍巖回填不實或未全部回填者，引起圍巖坍塌，導致襯砌破壞。

隧道水害不僅增加隧道內濕度，造成電路短路等事故，危及運輸安全，而且還引發其它病害。隧道由于滲漏水、積水，將會造成襯砌開裂或使原有裂縫發展變大，加重襯砌裂損；當地下水有侵蝕性時，會使襯砌混凝土強度降低或軟化，鋼筋也會發生銹蝕變形。此外，在寒冷地區，水是引起隧道圍巖凍脹的重要因素，襯砌內部若積水較多，則會因冬季結冰，體積膨脹，擠壓甚至擠壞襯砌層襯砌，因此，滲漏水嚴重必然導致凍害產生。

2結論

目前，我國高速公路事業蓬勃發展，越來越多的隧道工程雨后春筍般出現在祖國各地。然而，由于種種原因，隧道病害現象隨處可見，已成為隧道建設和運營中的頑疾。本文對隧道病害進行了簡單分類，旨在于在隧道病害治理時有章可循，針對不同病害類型提出切實可行的治理辦法。

參考文獻

[1]中華人民共和國交通部.2005年公路水路交通行業發展統計公報.北京，2005

[2]周一勤，金云雷，1999；交通部基本建設質量監督總站，2004

[3]吉林鐵路局工務處.鐵路工務技術手冊（隧道）.北京：人民鐵道出版社，1980.診斷計算模型