光明隧道襯砌滲水和裂紋縫病害的原因分析及治理措施

王虎標

（中交一公局第四工程有限公司，南寧530000）

1 引言

六威高速公路光明隧道由中交一公局第四工程有限公司承建，位于貴州省畢節市威寧縣廬山鎮光明標村境內，為曲線形特長隧道，左線起訖里程為ZK70+238～ZK74+010，長3772m，最大埋深約178m；右線起訖里程為YK70+235～YK74+035，長3800m，最大埋深約150m；隧道進口采用端墻式洞門結構，出口采用削竹式洞門。在建設過程中，由于特殊的地理位置及復雜的地質條件，仍然出現襯砌表面伴有滲水、裂縫等病害出現；光明隧道在施工過程中采取邊施工邊治理的措施解決了隧道滲水、外觀等質量問題，也降低了隧道施工中的安全風險，滿足隧道施工整體進度要求。針對光明隧道施工中出現的以上問題做如下分析。

2 隧道滲漏水及裂紋縫病害的危害性簡述

隧道滲漏水、裂紋縫病害的危害性襯砌裂縫在隧道使用過程中是比較普遍的問題。公路出現了襯砌裂縫的問題，如果不能及時進行處理，就會對隧道的其他部分造成影響，有時還可能出現滲漏水的問題。如果襯砌裂縫情況嚴重，就會對公路隧道的承受力造成嚴重的威脅，使得公路隧道喪失平衡性，容易造成坍塌。根據施工現場實際統計分析，隧道襯砌裂縫主要有以下4 種情況：（1）豎向裂縫，也就是在隧道中出現了垂直性的軸線裂縫，這種沉降縫、施工縫在不同部位融合處比較常見。比如，每個板模筑的混凝土中間位置就是出現豎向裂縫的高發地帶，經常是從邊墻開始出現裂縫，然后蔓延到拱腰處。（2）縱向裂縫，在隧道拱頂和拱腰附近比較常見，其數量要遠遠少于豎向裂縫，但如果不對其進行有效的處理，就會造成隧道的隧道襯砌斷裂，嚴重的還會出現塌方。（3）斜向裂縫，在邊墻和隧道拱腰位置比較常見。（4）組合裂縫，也就是上面3 種裂縫融合形成的裂縫，其形狀為X 形或者Y 形，如果裂縫數量較多，就會出現網裂的問題。

2 隧道滲漏水及裂紋縫病害產生的原因分析

1）外界環境和溫度的變化對隧道襯砌造成的影響主要集中在3個方面：分別是環境濕度、環境溫度以及混凝土內水泥水化熱。如果環境溫度下降迅速，相應的因為溫度造成的收縮變形也會增加，斷裂的問題也就更容易產生。洞口段的隧道襯砌也會受到嚴重的影響，裂縫問題也最容易出現。在冬季，溫度較低，混凝土冷收縮達到最大，而且因為一些客觀因素的影響，中長隧道以及短隧道洞口出現襯砌開裂的情況也比較多。而且，如果所處的環境濕度比較小的話，隧道襯砌的混凝土收縮變形也會隨之增加，出現相應的裂縫。現在對大流動性泵送混凝土的運用比較頻繁，相應的混凝土等級強度也在提升，所以混凝土水泥的使用量也在增加，水化熱的情況得到好轉，散熱問題開始出現。

2）受力層面主要表現為以下幾個方面：（1）光面爆破不徹底，部分問題處理不到位，襯砌厚度不一致，使得局部斷面的壓力加大；（2）隧道偏壓，受力不平衡，部分出現開裂的狀況【1】；（3）混凝土不符合強度要求，隨意去除模板和支撐，使得襯砌混凝土受力較早，出現襯砌開裂；（4）隧道仰拱地基以及拱圈在沉降方面不平衡，還有當地圍巖與設計圍巖種類不對稱，使得襯砌斷面與受力不相吻合；（5）上拱超挖，圍巖與灌注襯砌混凝土密封不到位，如果上部巖石出現坍塌情況，就會使得上拱襯砌混凝土出現問題。

3）特殊地質原因。經現場踏勘并結合光明隧道設計文件及地質工程勘察報告，認為施工圖設計詳勘階段的水文地質勘察成果與實際情況明顯不符。附近煤系地層隔水邊界，大量地下水富集。光明隧道巖溶等不良地質十分發育，隧道洞身周邊的溶洞等不良地質較為發育，周邊存在巖溶貫通通道，地表水及巖溶水集中滲透到隧道周圍，導致隧道周圍水壓明顯增大，從而出現隧道襯砌滲水、漏水情況。

4）施工原因。隧道施工原因主要體現在以下幾個方面：（1）隧道拱部產生裂縫，特別是在施工的過程中出現裂縫，主要是因為使用了先拱后墻的施工方式；（2）施工過程中對支護處理不到位，或是沒有支護，如果圍巖出現問題，就會出現裂縫；（3）拱部襯砌后面出現了圍巖不密實或回填不密實的情況，因為襯砌與圍巖之間有一定的空隙，而且泥巖在自然環境中容易出現風化，從而使得圍巖開始晃動，同時拱部應力也會不斷增加，有時還會出現吊頂的問題。

4 隧道滲漏水及裂紋縫病害的治理方案

4.1 襯砌裂縫預防方案

襯砌裂縫出現滲漏水危害時，主要是采用事后修補、強化的模式【2】。雖然這種方式能夠起到有效的治理效果，但會對隧道的外形狀態和運行情況造成影響。所以，為了更好地處理砌裂縫問題，就需要進行相應的預防，并設計和施工的過程中強化預防效果。比如，對襯砌結構設計以及隧道開挖的施工管理進行強化，提升技術能力，減少后面出現隧道襯砌裂縫的問題。在隧道施工的過程中，還要不斷提升施工質量，加強相應的施工管理，有效地提升隧道的運行質量，這也是解決隧道襯砌裂縫以及滲漏水病害的主要方式之一。

4.2 襯砌裂縫修復技術

如果隧道工程已經出現襯砌裂縫問題，就需要采取科學合理的修復方式進行處理。根據襯砌裂縫的種類，選擇相適應的解決方式。如果裂縫過于嚴重，就需要使用襯砌拆換或者局部拆換的方式進行處理。實際上襯砌裂縫修復方式比較多，例如，套拱加固、鋼帶加固、錨桿加固等【3】。如果隧道襯砌受損嚴重，并且出現了剝落，就需要使用套拱加固的方式進行處理。主要是因為套拱加固的方式能夠有效地提升隧道的承受力和耐力，這也是目前比較有效的一種加固方式。如果隧道部分出現了裂縫，而且范圍比較大時，就需要使用襯砌拆換的方式來進行處理。

4.3 強化隧道工程的修護力度和維修強度

公路隧道工程正式運營時出現嚴重的襯砌裂縫問題，都是因為初期沒有使用科學合理的方式進行維護，所以在平時的運營過程中，有關部門需要強化對于隧道的維修力度，定時進行檢查和維修，進一步提升隧道的運行質量和效率，使得隧道能夠發揮其最大的作用。同時，還要對隧道中出現的問題進行及時的處理，這樣才能從根本上更好地解決隧道襯砌裂縫及滲漏水問題。

4.4 施工過程中采取的措施

鑒于隧道出口段為下坡掘進施工，貫通前無法自然排水，在施工掘進過程中加強洞身周邊自然泄水通道保護，將中央排水溝及掌子面附近的水及時引入泄水通道，須設置橫向排水溝。二襯施工前應在初支上掏槽，用水管主動將水引入中央排水溝，不得采用常規的半圓形環向排水管被動排水或封堵出水點。

4.5 變更施工設計方案

通過隧道洞內的排水系統排出巖溶裂隙滲水，采用加大排水措施和引排措施的手段實現迅速消散襯砌背后水壓及排出滲水的目的。措施1：左右洞中心水溝協同調配，通過人行橫洞或車行橫洞兩端的高差控制，實現左右洞中心水溝的排水協同作用，并在橫洞內設置排水控制閥、溢流墻對水溝內水的流向進行控制。隧道在集中出水引排分流前，隧道的中心水溝加大至100cm×60cm。措施2：隧道內路面兩側增設排水暗溝，在隧道進口用中心水溝引排至隧道外。側排水暗溝內凈空寬40cm×40cm，右側排水暗溝內凈空寬65cm×高25cm。措施3：襯砌腳部增設橫向導水管，隧道路面兩側排水暗溝側壁水平斜向下打設4m 長橫向導水管，導水管縱向間距5m，左右兩側交錯布置。橫向導水管收集圍巖中的巖溶裂隙水，以達到降低襯砌背后水壓力的目的。措施4：注漿堵水方案采用限排的方式對隧道周邊圍巖進行注漿封閉止水，以減少隧道內巖溶裂隙水的入滲量。措施5：泄水洞截排水方案，泄水洞采用支洞形式將隧道大型巖溶管道聯通，引水段襯砌打設φ200mm 引水孔引排巖溶裂隙水。

5 結語

綜上所述，光明隧道襯砌裂縫及滲水問題是由多方面造成的，主要原因有外界環境、地質構造、設計方案、施工組織和施工技術等。隧道問題特別是隧道襯砌裂縫及滲漏水問題，對隧道整體的施工效率和質量都會造成嚴重的威脅。所以，在對隧道問題進行處理時首先要找出主要因素，然后采取針對性的有效措施進行處理，以保證隧道整體的工程質量滿足要求。