公路隧道滲透病害現狀及影響因素分析

王彪

山西路杰工程咨詢有限公司 山西太原 030006

隨著高速公路通行里程的不斷增加，高速公路建設逐步從城市向山區推進，由于山區山體較多，連綿復雜，在山區高速公路建設過程中，勢必會涉及到穿越隧道結構，既有公路在實現通行并開通運營一段時間以后，在車輛通行工況和外部惡劣環境的耦合影響下，隧道襯砌容易出現不同程度的隧道襯砌滲透病害，嚴重影響公路隧道結構內的正常通行，給道路結構埋下巨大安全隱患。文章以省內公路隧道結構為研究對象，詳細分析了隧道結構襯砌滲透病害情況，根據隧道結構的滲透病害類型明確目前隧道襯砌結構的病害情況，并對不同病害類型的影響因素和具體成因進行了詳細分析，擬為后續的公路隧道滲透病害處治提供參照。

1 公路隧道滲透病害常見類型

1.1 公路隧道襯砌開裂病害分析

在公路隧道襯砌結構中，既有服役隧道結構在長期運營條件下容易出現襯砌結構開裂病害，通過工程養護現場調研發現，公路隧道結構出現滲透病害的位置會對應出現相應的隧道襯砌開裂病害，通過分析大量的工程資料可知，隧道襯砌結構內部的開裂常見于隧道拱腰部，隧道襯砌結構的開裂形式及走向一般可以分為縱向開裂和斜向交叉開裂兩種，一旦襯砌結構局部出現病害開裂，勢必會在短期內快速發展、延伸，通過工程調查發現，最大隧道襯砌結構裂縫寬度高達0．8-1．0mm范圍內，嚴重影響襯砌結構的整體性和荷載穩定性，通過分析現場勘察結果可知，隧道襯砌全段內的開裂病害常見于隧道襯砌結構腰部，在長期滲透水分病害的影響下，導致隧道結構的整體性受到嚴重影響，襯砌的支護能力明顯下降，部分滲透水透過襯砌結構進入隧道實體結構內部，使內部鋼筋混凝土結構受到嚴重的銹蝕破壞，嚴重威脅隧道結構的安全運營能力[1]。

1.2 公路隧道襯砌結構水分滲漏病害分析

通過工程現場勘察發現，隧道襯砌結構不同位置的水分滲透病害情況較為普遍，且不同位置的滲透病害嚴重影響了隧道襯砌結構的穩定性，以省內某山區隧道襯砌結構調查為例，該隧道襯砌結構襯砌腰部及以下存在嚴重的滲透水情況，導致襯砌結構和內部隧道實體結構的鋼筋混凝土剝蝕情況嚴重，襯砌滲透病害具體表現為全線范圍內不同高度的滲透病害，由于水分滲透程度無法控制，導致隧道內路面不同位置出現明顯的不均勻沉降病害，嚴重影響隧道襯砌和路面結構的荷載穩定性，部分滲透水分較大的區域，水分沿隧道襯砌結構橫向外溢，最終集聚在隧道內路面上，導致隧道內部積水情況明顯，嚴重影響隧道內的正常通行要求。

2 公路隧道滲透病害影響因素分析

2.1 公路隧道襯砌開裂對水分滲透的影響分析

在山區高速公路隧道運營實踐中，由于施工難度較高，為了保證隧道選線的合理性和經濟性，一般會伴隨大量的填挖方施工和圍巖開挖等施工作業，由于外部施工荷載的影響，導致隧道圍巖結構和等級逐步下降，對應隧道結構內部的土體基礎不穩定，局部位置存在嚴重的不均勻沉降問題，且在隧道開挖范圍內存在明顯的應力擾動區，在施工荷載的影響下容易出現明顯的應力不穩定問題[2]。尤其是省內部分隧道結構穿越采空區和不良地質區域，在施工過程中，為了保證隧道內的密封性，會人為改變隧道結構的走向，進而影響地下水的走向，在施工過程中導致隧道圍巖內部的節理發育明顯，局部的隧道襯砌結構透水性明顯增強。在節理水壓力影響下，導致隧道襯砌結構內部水壓力明顯增加，一旦水壓力超過襯砌結構的抗拉應力，將誘導襯砌結構出現明顯的荷載開裂，嚴重影響隧道襯砌結構的荷載穩定性，此外，一旦隧道襯砌出現荷載開裂，如果不能及時加固處治，將誘發襯砌結構出現二次開裂，隧道襯砌開裂持續增加，造成嚴重的隧道襯砌開裂病害。在具體施工過程中，襯砌混凝土及襯砌混凝土噴射施工質量控制不當，沒有認識到隧道襯砌結構在隧道防水方面的重要性，部分隧道襯砌雖然使用了防水等級更高的防滲透混凝土結構，但是，在后期運營過程中缺乏必要的養護和保養，施工總體質量把控不到位。

2.2 冬夏季凍融循環對水分滲透的影響分析

對于公路隧道襯砌結構而言，冬夏季的凍融循環誘發的公路隧道襯砌結構水分滲透病害的影響也不容忽視，尤其在省內山區公路運營隧道中，這種情況更為普遍和常見，在公路隧道襯砌凍融病害分析過程中發現，在春夏季，由于溫度上升明顯導致隧道襯砌結構出現了明顯的水分融化和滲透現象，隧道截面圍巖溫度值明顯高于冬季溫度，在高溫條件下，隧道襯砌結構出現明顯的凍融循環，進而引發隧道襯砌結構的凍融病害。具體表現在以下幾方面，第一，在冬夏季凍融循環過程中，隧道襯砌結構層出現明顯的破損病害，在襯砌養護過程中，襯砌的滲透性明顯下降，受到凍害影響，導致隧道襯砌結構出現明顯的滲透病害；此外，在季節交替過程中，由于凍融因素影響，導致隧道襯砌結構內部的水分排出不利，在滲透水滲出后，一旦進入冬季，在嚴寒環境下，滲透水容易出現凍脹病害，內部滲透水分受到襯砌結構凍脹阻擋，導致繼續外滲難度增加，在這一環節中，由于內部水分無法及時排出，導致隧道襯砌結構水壓力增加明顯，進而誘發隧道襯砌凍脹開裂病害，且不同開裂相互交叉影響，對襯砌結構的完整性造成惡劣影響[3]。

3 結語

通過以上文章分析可知，公路隧道襯砌滲透水病害對隧道結構的正常運營影響重大，必須采取相應的措施和方式對隧道襯砌滲透病害進行處理，保證隧道襯砌結構的穩定性、密封性和安全性，以最大程度提高公路隧道的長期、可持續運營能力，為公路交通運輸發展提供安全、優質保障。