高速公路隧道病害處治技術

羅中佳

（廣東能達高等級公路維護有限公司，廣東 廣州 510030）

0 引言

不同區域、不同地質條件下，高速公路隧道隨著使用時間的增長產生多種病害，影響隧道正常使用，最為關鍵的是高速公路隧道病害的存在會嚴重威脅行駛車輛安全以及行車人員人身安全，因此，必須要對高速公路隧道進行定期檢查，評估其健康狀態[1]。一旦發現高速公路隧道出現塌方、圍巖變形、隧道滲水、襯砌結構破損等問題，要及時分析產生病害的原因，并制定科學的處治方案，及時進行修復，以確保高速公路隧道正常通車。

1 工程案例

廣昆高速公路粵境河口至平臺段（以下簡稱云梧高速）是國家高速公路“7918”網中的第十八橫—廣州至昆明高速公路的組成部分，也是惠州至廣西梧州高速公路的其中一段。全線共有18座隧道，全長 41283.88m。由于全線隧道數量多，所經過地區地質條件復雜，一些隧道在施工期出現過塌方等不同程度的病害，其中茶林頂隧道通車后發現局部區段滲漏水現象嚴重。

2 高速公路隧道病害類型

2.1 水害

高速公路隧道水害大部分是由于隧道施工不當所致，打破了隧道所處區域巖體水系平衡，隧道周圍的水進入圍巖，當含水地層與圍巖貫通時，隧道襯砌結構無法適應此狀態下的水流分布，即發生隧道水害。根據相關調查顯示，運行年限超過8年以上的隧道有70%存在不同程度的病害，其中有90%的病害是水害[2]，這已經成為影響高速公路隧道安全運行的關鍵性因素。

發生水害后，高速公路隧道內濕度顯著上升，可導致隧道內部電力線路出現短路或者其他問題，無法正常運行，易引發安全事故，還可能引發其他類型的病害。此外，若隧道積水或者滲漏水的情況比較嚴重，可能導致隧道襯砌破裂。

2.2 襯砌裂損

大部分高速公路隧道的地基土壤中都含有異性的腐蝕性物質，再加上地下水的侵蝕作用，地下水會沿著襯砌變形縫、工縫、孔洞以及毛細孔等位置滲流至隧道襯砌結構中，襯砌結構長時間受這種侵蝕作用，可能導致襯砌破碎、開裂、拱腳下沉以及襯砌變形等問題[2]。一旦隧道襯砌結構出現問題，就會導致地下水滲漏，進而影響到隧道其他部位，比如混凝土腐蝕、墻體剝裂等，若外部環境溫度降低，還可能發生凍害，進而形成惡性循環，進一步加劇隧道病害嚴重程度。

3 高速公路隧道病害處治技術

3.1 隧道塌方處治技術

3.1.1 應急處理

高速公路發生塌方事故后，首先要采取如下應急措施：（1）暫停高速公路運營，盡快恢復隧道區域供電；（2）派遣專業人員及時對隧道塌方情況進行評估，并對隧道支護進行觀察記錄，每天要對隧道內的情況進行監測；（3）在安全區域設置觀測點，進行沉降以及位移觀測，并做好記錄，如圖1所示。

圖1 位移監測與沉降監測記錄

3.1.2 處治方案

結合隧道塌方的實際情況以及技術條件，擬采用大管棚施工技術對此次塌方事故進行處理，直接在坍體上采用大管棚對隧道進行加固處理。大管棚的長度為40m，鋼管采用直徑108mm無縫鋼管，厚度6mm，單節鋼管長度為6m；要求施工誤差不超過20cm，搭接長度不低于5m。施工流程如下：（1）搭建鉆孔平臺，將鉆機安裝好，確保平臺安全、穩固，鉆機性能良好；（2）施作混凝土套拱作為管棚導向墻，確保鉆孔方向精準；（3）定位鉆機，調整好鉆機位置，要求鉆機與既定孔口保持平行；（4）鋼管連接，采用焊接的方式將鋼管進行連接，確保管棚端頭開口位置與內套管的連接平整；（5）鉆孔，為確保鋼管順利安裝，鉆頭直徑宜超過設計20mm左右；（6）注漿，鋼管安裝完成后，開始注漿作業，工藝流程如圖2所示，注漿壓力控制在1.0MPa。

圖2 注漿施工流程圖

3.2 隧道圍巖大變形處治技術

關于隧道圍巖大變形的處治需要遵循以下幾項基本原則：（1）弱爆破，要盡量控制爆破范圍和烈度，避免對圍巖造成較大擾動；（2）短開挖、快封閉、多循環，要快速形成封閉的結構；（3）確保施工安全，采用有效措施控制隧底隆起、拱頂下沉；（4）優化支護結構受力狀態，保障施工進度。

圍巖大變形處理首先要考慮如何提升圍巖的力學性能，進而從根本上控制擠壓力，目前比較常用的方式是注漿與錨桿，采用這種方式在隧道周圍重新構建加固圈，并由該加固圈負責承擔部分荷載。綜合多方面因素考量，在本項目中擬采用錨索與加長錨桿，從而將支護結構承擔的荷載通過錨桿與錨索傳遞至巖體深部，從而起到分散荷載的效果。施工時錨桿需要進入塑性區，同時進入到彈性區長度不低于2.0m，確保將塑性區與彈性區圍巖有效連接起來，以此強化錨桿徑向上的支護作用。

3.3 隧道滲漏水處治技術

隧道滲漏水處治技術如下：（1）若隧道施工縫滲漏水量比較大，則建議以排為主，先嘗試以鑿槽引排的方式處理；（2）將裂縫兩側10cm左右的范圍清理干凈，確認縫隙的準確位置以及水源；（3）在縫隙兩側3cm左右范圍采用切割機切深度10cm的縫隙，或者也可使用沖擊鉆鉆孔，每孔間隔2cm；（4）根據割縫或者鉆孔人工開鑿出深10cm的槽，整體造型內大外小，水槽要延伸到排水溝，確保水可以順利排出；（5）使用鋼絲刷將松散的混凝土刷掉，在水槽底部，安裝PVC管，采用鋼釘進行固定，管道順著水槽延伸至排水溝；（6）對水槽壁進行清理，稍微晾干處于潮濕狀態時，使用環氧樹脂砂漿進行封堵，并將表面處理平整，環氧樹脂砂漿配比為：環氧樹脂（100g）：乙二胺（15ml）：二丁脂（150g）：水泥（150g）：砂（400g）；（7）處理完成后需要噴水養護2周左右，確認修補位置無滲漏水情況后即表示修補完成。

3.4 隧道襯砌結構破損處治技術

關于隧道襯砌結構破損病害的處治需要視具體的病害情況采取相應的處治措施：若為襯砌裂縫，則順著裂縫鑿除兩側5cm范圍內的防火涂層，打破平整后按照裂縫寬度采用環氧樹脂對裂縫進行封堵，環氧樹脂膏配比為環氧樹脂（100g）：乙二胺（15ml）：二丁脂（150g）：水泥（150g）：砂（400g），將表面處理平整，最后重新噴涂防火涂層。

若是襯砌拱腰以及拱頂出現縱向裂縫，由于拱頂并非是應力集中區域，出現縱向裂縫屬于異常情況[3]，因此，需要考慮是否是因為隧道襯砌厚度不足或者圍巖自穩性能、完整性較差，針對這種情況需要測量裂縫寬度、深度，并監測襯砌厚度以及襯砌應力、拱北壓力，最終綜合多種因素決定處治措施。

4 結語

綜上所述，高速公路隧道病害的類型復雜多樣，與隧道所處區域地質條件、氣候條件、隧道運行年限以及施工因素等多種因素有關，一旦發現隧道出現病害，要及時進行觀測并分析發生病害的原因，進而采取針對性處理措施。