公路隧道的養護及病害防治

包亞敏

摘 要：近年來，伴隨我國公共交通基礎建設水平的不斷提升，我國公路通車總里程也在快速增長，公路隧道作為公路系統的重要組成部分，也隨之進入快速發展的時期，隧道的數量和通車里程增長飛快。但公路隧道結構形式多樣，所處地質環境較為復雜，且涉及了土建設施、機電設備等眾多工程設施，造成公路隧道的養護工作存在諸多困難，需要公路養護部門結合所管養公路隧道的結構特性及潛在的重點病害特點，定期開展相應的預養護防治工作。本文從公路隧道常見的病害類型及所造成的危害影響入手，系統闡述公路隧道的養護及病害防治的常見方法，旨在為我國公路隧道的運行維護及病害防治提供參考。

關鍵詞：公路隧道;養護管理;病害防治

中圖分類號：U457.2 文獻標識碼：A

1 公路隧道病害的分類及危害程度

公路隧道一般由于設計施工、地質變化、運營環境、交通事故等因素[1]，引發諸如水害、凍害、襯砌裂損、襯砌侵蝕等多種類型病害，嚴重威脅隧道設施的結構安全和車輛通行安全;在實際工程中，公路隧道的病害成因是異常復雜的，通常是多種外界因素疊加產生的，不同病害之間又會相互作用，不斷加劇設施結構病害的嚴重程度。因此，針對公路隧道病害問題，應當及時發現，及時處置，將病害影響程度降到最低。

1.1 隧道水害的種類及危害程度

公路隧道的水害問題一般是指隧道圍巖的地下水或部分地表水滲漏進入隧道進而對隧道結構造成破壞，具體的水害種類有以下幾種：（1）隧道漏水或涌水。隧道內部出現滲水，首先會對隧道內的各種機電設備造成損害，尤其是照明系統，極容易引起照明系統的線路短路以及金屬構件銹蝕，影響設備的正常使用壽命;其次，滲水還會導致隧道圍巖軟化，進而造成圍巖結構變形，影響公路隧道結構的整體穩定性。嚴重情況下，滲水還會導致隧道路基沉陷、脫空，引發路面和周邊建筑物出現不均勻沉降和破壞;（2）隧道襯砌周圍積水。這一問題主要是隧道周邊地下水向隧道襯砌外圍匯集，當匯集到水壓超過一定限值后，就會在襯砌薄弱環節出現裂縫，直接影響到隧道的結構安全;（3）潛流沖刷。主要由于地下水滲流和流動而產生的沖刷和溶蝕作用，致使隧道襯砌基礎產生變形。

1.2 隧道凍害的種類及危害程度

我國凍土區域分布廣闊，在凍土區域修建的公路隧道就非常容易受到凍害因素的影響。常見的隧道凍害問題主要分為以下幾類：（1）拱部掛冰、邊墻結冰。主要是隧道水害問題引發的，當凍土區域的公路隧道在低溫季節出現滲水時，滲水點就的拱部區域極易形成掛冰，并在邊墻區域形成冰柱。極易掉落的掛冰若未及時清理，一方面會影響過往車輛的行車安全。另一方面也會造成隧道襯砌周邊因結冰而產生凍脹變形;（2）圍巖凍脹破壞。在凍土區域，如果隧道周邊圍巖含水較多時，就容易在冬季期間出現凍脹破壞，導致隧道拱部和邊墻襯砌發生變形與開裂（如圖1所示）。此外，如果隧道邊墻后排水不暢，也會在冬季因積水結冰引起拱腳、墻頂產生變形。

1.3 隧道襯砌裂損的種類及危害程度

由于隧道穿越山體過程中的工程地質和水文地質條件都十分復雜，因此在公路隧道的設計、施工過程中，很容易出現因圍巖級別劃分不準、襯砌類型選擇不當等缺陷，造成襯砌結構與圍巖實際載荷不符合設計承載要求，而產生裂損病害。依據隧道襯砌的裂縫走向，隧道襯砌裂損分為縱向裂縫、環向裂縫和斜向裂縫三種類型。通常情況下，縱向裂縫的長度最大，對隧道襯砌整體結構穩定性影響也最大，該病害易出現隧道的弓腰處（如圖2所示）。所以，在養護過程中需重點防范隧道弓腰位置出現的裂縫[2]。隧道的襯砌裂損問題會導致整體結構的變形，及襯砌結構承載能力的下降，此外，襯砌裂損產生的裂縫還會成為滲水的通道，進而引發一系列的衍生病害。

1.4 襯砌侵蝕的種類及危害程度

在實際工程中，公路隧道穿越的山體地質結構較為復雜，隧道周邊往往會存在一定的腐蝕性介質。在隧道襯砌背后的腐蝕性環境水很容易沿著裂縫流入隧道內部，進而對隧道的混凝土及受力鋼筋造成物理性或化學性的侵蝕作用。其中物理性的侵蝕常見的主要是在凍融交替階段所產生的凍脹性裂損，以及干濕交替階段的鹽類結晶性脹裂損壞。而化學侵蝕則是一個相對復雜的過程，腐蝕性水質中的各類化學物質與隧道襯砌結構的長時間接觸會產生一系列的化學反應，進而改變襯砌結構的混凝土強度，引發結構隱患。

2 公路隧道的病害防治工作

2.1 公路隧道水害的防治措施

公路隧道水害的防治原則是將防、排、堵、截等措施相結合，并考慮隧道的實際情況因地制宜采取相應的防治策略。針對目前常見的隧道水害問題，常見的處置方法主要有以下幾個環節：（1）完善防水層施工; （2）在隧道埡口或地質不利的區域截流地下水，及修建排水溝使地下水遠離隧道; （3）將滲水處聯通至隧道原有的排水系統中，及時將滲水排出，避免形成水壓;（4）在隧道襯砌的背面采用注漿方式修補裂縫; （5）襯砌的滲水部分設置排水設施，如排水管或引水渡槽; （6）針對襯砌的滲水區域重新進行防水施工，加固原有的防水層; （7） 在施工縫和變形縫處用止水帶、遇水膨脹橡膠等密封防水材料進行封堵。

2.2 凍害的防治方法

凍土區域的隧道凍害問題產生的外部因數是極端天氣的變化引起的，針對這一點很難有效防治。因此，針對隧道的凍害問題，應當從圍巖地下水的凍結入手。在凍害防治工作中，若能將地下水引出凍結圈，那么就能在一定程度上起到防治凍害的目的。而針對凍害問題的治水措施主要有以下幾種：（1）結合上文提到的水害防治手段來降低襯砌漏水缺陷，保證襯砌不再充水受凍; （2）加強隧道結構變形縫的防水施工質量控制，選用具有良好抗凍性能的材，盡量減少因施工質量引發病害;（3） 對有凍害的路段，保證排水系統暢通，避免襯砌背后積水，并防止凍結圈外的地下水向凍結圈內遷移;（4）做好隧道排水設施的防凍保護，確保排水設施或泄水溝在極端低溫天氣狀況下能正常排水。

2.3 襯砌裂損的治理方法

針對公路隧道襯砌裂損的防治，最為關鍵的步驟在于修補襯砌裂縫，控制裂縫進一步擴大。其次，要做好隧道圍巖的進一步結構加固工作，通過治水穩固、錨干加固、注漿加固、支擋加固等手段來提高圍巖的穩定性，避免因圍巖結構失穩而引發裂縫。此外，還可以通過更換襯砌的方式來進行修補。

2.4 襯砌侵蝕的防治方法

針對襯砌侵蝕的防治手段更多需要從勘查設計階段入手，對公路隧道工程的水文地質條件進行勘查，掌握詳細的隧道地下水化學物質成分及侵蝕物質的類型，然后制定完善的施工方案，選擇符合隧道襯砌抗侵蝕要求的填充料，嚴控填料的配比及含水量，并在填充料處于最佳狀態時進行壓實。此外，還應當加強襯砌外排水措施，使用材質密實性能穩定的材料作為襯砌外表面的隔離防水層。

3 總結

公路設施作為現代交通體系的重要組成部分，對于社會經濟的發展發揮了積極的促進作用。隧道是公路設施的基礎性工程之一，其營運階段的穩定性會直接影響公路的使用壽命、經濟效益和運營安全。但是，公路隧道所面對的自然環境較為多樣，容易出現不同類型的病害問題。因此，為了保證公路隧道的運營安全和服務水平，應做好設施全壽命周期管理工作，首先在設計、施工階段，考慮設施的運營養護需求，嚴格控制設施施工質量。在運營階段，做好設施預防性養護工作，針對不同的病害問題，提前做出相對應的病害防治措施，從而保證公路隧道長期處于良好的性能狀態。

參考文獻：

[1]駱意.高速公路水泥混凝土公路養護中路基壓漿處治技術的應用[J].交通世界，2021（Z1）：126-127.

[2]張華，游宏，黃晚清.山區高速公路運營期路塹滑坡病害處治設計實例[J].成都大學學報（自然科學版），2020（4）：422-426.