淺談城市隧道的科學養護

張進　周偉

摘要： 文章以梅子洲過江通道隧道為例，目前，針對隧道在養護和管理中常出現的問題， 詳細闡明了隧道的各種病害以及它的直接危害，通過對隧道病害的分析，指出了目前治理隧道病害的問題所在。闡明了在運營階段，如何運用技術和對策，結合工程實際和新規范防治隧道病害。

Abstract： In this paper， through a case of Meizizhou river crossing tunnel， the author analyzes the problems of tunnel in the conservation and management， and expounds the various diseases of the tunnel and their direct hazard. Through the analysis of the tunnel disease， the problems of managing the tunnel disease. It clarifies how to use technology and countermeasures in the operation phase and combine the engineering practice and the new standard to control the tunnel disease.

關鍵詞： 梅子洲過江通道隧道；隧道養護管理；病害防治

Key words： Meizizhou river crossing tunnel；tunnel maintenance management；disease prevention and control

中圖分類號：U457 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）23-0067-02

0 引言

隨著城市化進程的加快，城市發展規模不斷擴張，部分城市的地上空間已趨近飽和，全社會對地下空間開發與利用的關注度日益高漲。隨著隧道交通的不斷發展，在為不斷城市提供便利的同時，其相應的養護和管理等相應問題也隨之而來。尤其是針對隧道滲漏水、襯砌開裂等情況，如若養護不到位，便會阻礙交通，甚至會造成交通癱瘓的嚴重后果。隧道的日常養護管理以及病害檢查，既是地下工程結構又是道路工程構造物。它涉及測量學、工程地質、結構力學、光學、空氣動力學、工程機械和自動控制等多種學科，屬于較為復雜的技術。

江蘇省南京市的南京梅子洲隧道，其結構復雜，匝道眾多，包括梅子洲過江通道主通道隧道和C、D、E、F、G、H共6條匝道的連接線工程、青奧軸線地下交通系統（濱江通道下穿通道和I、J、K、L、M共5條匝道），主線設計車速為80km/h，匝道設計速度時速為40km/h。

1 梅子洲過江隧道的病害以及檢查

檢查梅子洲過江通道隧道，對隧道目前的現狀進行全面的掌握，對已經發現的影響隧道安全和功能的病害，除了進行合理的養護和管理以外，還需收集整理累積資料，將養護和維修數據提供給數據庫，為以后采取什么樣的措施，如何確保隧道安全和通暢做出正確的決策提供維修養護的基礎數據。隧道的檢查有四類，分別是日常檢查（與道路巡回檢查同時進行）定期檢查、專項檢查以及特別檢查。其主要目的是為了及時發現隧道中可能出現的各種異常情況，比如結構早期破損等?！豆匪淼鲤B護技術規范》中也有規定：頻度在最少1次/月的日常檢查中，雨季或冰凍季節檢查頻度應增加。隧道襯砌的起層、裂縫、錯臺、剝落以及排水設施的堵塞、破損、積水和結冰等都是檢查的內容。

養護工作計劃的基本內容是對隧道結構以及基本狀況進行全面檢查，根據規定的周期進行，定期檢查并全面掌握隧道的基本技術狀況。檢查時應配戴相應的工具以及設備并徒步目視檢查，除了以上提及的病害，還應包括隧道的正常運營以及通風、環保、照明、通信、噪音、排水、消防、路面抗滑系數等的檢查，1次/年為最適宜檢查周期。春季或秋季適宜安排檢查，檢測記錄的資料以及定期檢查結果報告都要在定期檢查完成后立即提交。

特別檢查是在隧道遭遇地震、洪水、火災、重大交通事故等異常災害及事件后進行的，其目的是對隧道結構進行全面檢查并掌握其受損情況后做出相應的養護。

專項檢查是在定期檢查、特別檢查以及通過其他檢查途徑判斷，仍有難以辨明原因的破損和程度時，從而進行的更深入的檢測以查明情況。所以它的存在尤為必要。 例如隧道地震后，通過特別檢查仍不能對隧道損傷全面掌握，就需要進行專項檢查。首先邀請經驗豐富的專家攜帶專業的檢查設備對其結構損傷進行評價與檢查，完整掌握病害資料后，為其提供技術依據并采取正確的處治以及治理措施。

2 梅子洲過江通道隧道的病害分類

凍害、水害、襯砌裂損是隧道病害三種最主要的類型。多發在斷層破碎帶、風化變質巖地帶、巖溶地層、裂隙發育的巖體以及軟弱圍巖地層等；從地形上說，也會多發在斜坡、滑坡構造地帶、巖堆崩坍地帶等。

凍害、水害、襯砌裂損中水害是最首要的病害形式，在三者互相作用，相互影響下還會引發其他病害，不會其中一個單獨存在。隧道水害嚴重時十分危險甚至會危及運輸安全，因為它最會增加隧道內的濕度， 造成電路短路的情況發生。滲漏水時間長會造成積水，會使隧道內襯砌開裂甚至加重原有裂縫的裂損。若滲漏水不斷并伴有侵蝕性時，會對襯砌混凝土造成侵蝕甚至更加嚴重。在寒冷地區，水害則會演變成凍害，使隧道圍巖凍脹和襯砌開裂。

襯砌的變形、開裂和錯臺是隧道襯砌裂損的主要表現。襯砌開裂，致使地下水開始外滲，會侵蝕襯砌混凝土。嚴重時可能會造成隧道的水害，若發生在冬季便會演變成凍害。若天氣回溫，產生凍害的襯砌部位開始解凍融化成水，并又開始滲漏，進而使襯砌混凝土不斷的變形開裂。若圍巖中的滲漏水富有侵蝕性，將造成襯砌混凝土的疏松、剝落，加重襯砌的裂損程度。凍害反復發生的話，會導致襯砌承載力不足并繼續降低，給隧道埋下嚴重的安全隱患。

3 防治梅子洲過江通道隧道病害的方法及處理辦法

3.1 水害的防治方法 若要形成隧道防治水的完整體系，就要使防、排、堵相結合，既要剛柔相濟，綜合治理，又要因地制宜。并且使這些防害措施即能相互配合，又能自成體系。主要處置水害的方法有：①補充地表和地下截水直至完善；②在隧道薄弱的地方盡量將水截留或引排以避開；③保持隧道內原有排水系統的通暢；④用砂漿對襯砌背面進行回填；⑤為防止襯砌滲漏水，設置包括引水管、瀉水管和引水渡槽等排水設施；⑥在襯砌內貼防水層；⑦采用密封防水材料將施工縫和變形縫進行封堵（止水帶或遇水膨脹橡膠等；⑧對漏水嚴重的隧道采取套拱加固措施。

3.2 防治凍害的方法 如何防治凍害，首先要了解，圍巖地下水凍結是其根本原因，之后采取綜合治理的辦法以達到防治凍害的目的。采取治水措施防治凍害的主要方法有：①嚴防襯砌漏水， 確保襯砌圬工不受凍害；②采用抗凍性和防水性優良的結構層和接縫；③如果已經發生凍害，要保證凍結圈外排水系統暢通并將水排除，嚴防地下水向襯砌凍結圈內遷移；④將襯砌背后的空隙用砂漿回填密實；⑤保證排水設施以及泄水溝在任何季節與條件下不會凍結并保持通暢；⑥在嚴寒地區可采用中心深埋泄水洞的措施；⑦要加強結構、更換土壤，采用保溫材料以防止凍害和融坍。

3.3 治理襯砌裂損的方法 消滅已有襯砌裂損并防止其擴大以及使用穩固巖體與加固襯砌相結合的辦法，整治襯砌裂損病害，消除其對結構及運營的危害。穩固圍巖的工程措施有： 治水穩固巖，支擋加固、注漿加固、錨干加固巖體等，還有對襯砌背后的空洞壓漿、回填和換填等措施。襯砌的更換和加固有：壓漿加固、嵌補加固、噴錨加固、套拱加固以及更換襯砌等方法。

4 病害的整治與預防

4.1 預防措施 ①在施工過程中，徹底清基、嚴防地表水漫流下滲，使整體基底和頂面干燥；增建或改建排水溝，以防止有地下水浸蝕造成基底面軟化和掏空。②對I，Ⅱ，Ⅲ級圍巖地基，針對膨脹性、凍脹性圍巖以及斷層破碎帶和地段松軟地基必須采用鋼筋混凝土的曲墻仰拱襯砌進行仰拱加強；針對IV級圍巖以及軟巖地基，在采用雙側深溝以及布設鋼筋網板式整體道床的同時徹底清基，無需設仰拱。

4.2 整治措施 增設施工簡單、側向支撐強、便于維修清理的密井暗管式側溝，以疏干基底降排水設備。因其排水效果好，挖溝斷面小，對各種巖質條件的地段都適用，直墻、曲墻和襯砌可深埋在仰拱下，并無需加深隧道邊墻基礎。

平面的布置可采用對邊墻影響穩定小的中心暗溝或者雙側溝以及單側溝。

多年的實踐經驗證明，采用排水結構型式和技術經濟效果里最好的密井暗管式深側溝降排地下水，不僅能夠有效預防和整治隧道整體道床下沉裂損等一系列病害，并且還能夠大幅度提升隧道整體道床工程的質量。由于它具有便于施工和維修作業的優點，所以對穩定隧道淺基邊墻十分有利。采用鋼筋混凝土的板式整體道床對已經破損的整體道床進行翻修，而使用橫向軌束梁法或軌下支墩法進行翻修整體道床則更為安全可靠。

5 隧道變形觀測

5.1 觀測目的及意義 梅子洲過江通道接線段隧道建成運營后很長一段時間，沉降變形是不可避免的。若已經危及到隧道的安全問題，則變形一定超出了規定的限度。因此，在隧道的運營期間，必須對其進行安全觀測，以便及時掌握變形情況，發現問題，采取措施，保證隧道運營期間安全有效。定期掌握梅子洲過江通道接線工程結構系統的穩定性和安全性，為隧道維護提供基礎數據，對保證通車的安全及交通的暢通具有重要的意義，同時也為今后在軟土地質中進行隧道設計、施工等提供科學的依據。

5.2 觀測方法及內容 根據本工程特點和相關規范的要求，通過與業主方、設計方商議，共同確定觀測內容，包括：采用精密水準方法對隧道結構進行垂直位移觀測，采用全站儀對選定隧道斷面進行三維坐標測量，對結構收斂變形、拱頂沉降進行觀測，對隧道開敞段各出入口處懸臂擋墻頂部水平位移進行觀測。

5.3 數據采集及處理 將數據進行現場采集并檢核無錯漏后，計算閉合差，若大于規定限差或測站的觀測限差超限，應立即進行重測。若遷站后發現超限時，應從水準點開始重測。測段往返測限差超限，應先就可靠程度較小的往測或返測進行整測段重測。當數據符合相應的規范要求時，便可進行嚴密平差處理，利用科傻數據軟件得到這個觀測點的本期值，將每個點的本次變化量、變化速度和累計變化量算出。

觀測數據的平差計算，應符合以下規定：①起算點應選擇穩定的基準點。②使用可靠的軟件系統以及嚴密的平差方法。③平差計算所用的起算數據以及觀測數據要確保準確無誤。④挑出精準的觀測數據。⑤平差計算出沉降參數值，并提高沉降參數的精度。

5.4 異常數據的處理 在觀測的過程中，如果觀測點的變形值出現較大波動時，應先將測量是否存在問題進行首要核實，核實無誤后再進行上報，否則應重新測量。若設計方提供報警值，那么變形速度或變形值超過報警值時，應立即匯報給甲方，分析其原因，并立即采取措施。若觀測部位有嚴重裂縫或者出現大量不均勻變形時，應立即對觀測部位加密進行連續觀測。

6 結束語

通過對城市隧道的日常管理及養護措施不難看出，隧道交通對一個現代城市來說愈發重要。而安全運行永遠是一個現代城市不變的主題。做好城市隧道的日常養護管理工作具有一定的現實意義，所以隧道維養單位對城市隧道安全及病害要做到精心的養護、管理和預防，從根本上確保隧道的安全暢通。

參考文獻：

[1]jtgh12-2003，公路隧道養護技術規范[S].

[2]方利成，等.隧道工程病害防治圖集[M].北京：中國電力出版社，2001.

[3]楊新安，黃宏偉.隧道病害與防治[M].上海：同濟大學出版社，2003.