某高速公路隧道襯砌病害成因分析及處治措施

摘要 該文結(jié)合某高速公路隧道運營過程中出現(xiàn)的襯砌開裂、滲漏水、排水系統(tǒng)不暢、路面翻水等常見的隧道病害問題，全面、系統(tǒng)、針對性地分析了隧道襯砌病害的形成機理以及隧道病害的產(chǎn)生原因，并結(jié)合隧道定期檢測結(jié)果、工程現(xiàn)場踏勘結(jié)果，提出了針對不同類型隧道病害的處治方案，該處治方案對隧道病害處治效果良好，對類似隧道病害處治項目具有重要的參考意義，可為類似隧道病害處治項目提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞 公路隧道；滲漏水；襯砌裂縫；病害成因；處治措施

中圖分類號 U457.2 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）14-0104-04

0 引言

我國隧道及地下工程事業(yè)自20世紀80年代以來，得到了快速發(fā)展。值得一提的是步入21世紀后，我國公路、隧道年均增長率高達21%，且增長率逐步加快。近年來，隧道建設(shè)技術(shù)不斷提升，我國的隧道和地下工程發(fā)展迅速，取得顯著成就。然而，通過對在運營的特別是服役多年的高速公路隧道深入調(diào)查和評估，發(fā)現(xiàn)隧道襯砌總會或多或少出現(xiàn)不同程度、不同類型的病害，病害主要表現(xiàn)為隧道襯砌開裂、滲漏水、排水系統(tǒng)不暢及路面翻水等。針對不同類型的病害，國內(nèi)外學(xué)者進行了大量的研究。趙玲[1]以邵陽境內(nèi)高速公路雪峰山隧道為研究對象，通過對隧道襯砌裂縫開展檢測工作，總結(jié)了不同裂縫形成的原因，提出了治理原則和治理措施。劉德軍、仲飛等[2]從隧道病害類型及成因、病害檢測技術(shù)、病害加固治理方法3個方面進行了詳細的闡述和分析，開發(fā)了隧道襯砌快速早強的FRP網(wǎng)絡(luò)加固方法，建立了內(nèi)表面加固的襯砌正截面承載性能及裂縫擴展全過程分析理論。劉衛(wèi)平[3]通過對某公路隧道襯砌病害產(chǎn)生原因進行多方面因素的分析，提出了針對性的臨時加固措施。張森、陳亞乾等[4]結(jié)合近年來相關(guān)的施工案例，對隧道襯砌病害的產(chǎn)生原因進行深入剖析，從內(nèi)因和外因兩方面進行了分析研究，并提出了有效的處治方法。針對隧道常見的病害處治，各學(xué)者取得了豐碩的成果，本文結(jié)合某高速公路隧道的病害，提出了切實可行的處治措施，處治后隧道運營良好。

1 隧道概況

某高速公路于2012年年底通車，按四車道高速公路標準設(shè)計，路基寬度26 m，設(shè)計速度100 km/h。其中隧道10.855 km/26座，占全線總長的8.4%。隧道洞身結(jié)構(gòu)基于新奧法原理進行設(shè)計，充分發(fā)揮、利用圍巖的自身承載能力，使用柔性支護體系襯砌。采用錨、噴、拱架、網(wǎng)等技術(shù)作為早期支護，以模筑混凝土等作為二次襯砌。二次襯砌采用C30強度的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)合地層及地質(zhì)實際情況增加超前小導(dǎo)管注漿、超前錨桿、管棚等超前預(yù)支護措施來確保施工過程安全。

隧道防水、排水工程按照“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則。

隧道防水體系為：隧道采用350 g/m2的無紡布與厚1.2 mm的EVA防排水板組成的隧道防水系統(tǒng)，二次襯砌采用不低于P8的防滲混凝土。隧道排水體系為：環(huán)向排水管將水引入縱向排水管，再通過橫向排水管引入路面下方的中心排水溝（或行車道兩側(cè)排水暗溝），通過中心排水溝（或行車道兩側(cè)排水暗溝）排出洞外。

2 隧道病害狀況

根據(jù)隧道定檢所發(fā)現(xiàn)的病害情況，并結(jié)合隧道現(xiàn)場病害調(diào)查結(jié)果來看，26座隧道病害主要為襯砌裂縫、襯砌滲漏水、隧道排水系統(tǒng)排水不暢和隧道路面病害等，土建結(jié)構(gòu)評定等級為2～3類，養(yǎng)護措施建議為保養(yǎng)維修或局部實施病害處治。

隧道襯砌病害分類及情況描述見表1，典型的隧道病害照片見圖1～4。

3 襯砌病害成因分析

隨著我國國民經(jīng)濟的持續(xù)增長，隧道作為公路的咽喉，在交通建設(shè)和國家經(jīng)濟發(fā)展中起著十分重要的先行作用。尤其是在山嶺地區(qū)高等級公路建設(shè)中，受特殊地形、地質(zhì)條件影響，布設(shè)隧道穿越山體、消除高差以達到良好的路線線形指標。然而，高速公路山嶺隧道運營多年后經(jīng)常出現(xiàn)不同程度的病害，只有探明隧道襯砌病害類型及其形成機理，才能提出有效的、針對性強的處治措施。為此，該文依據(jù)國內(nèi)正在建設(shè)和已經(jīng)建設(shè)完成的高等級公路山嶺隧道，在施工階段、運營期間常見病害的統(tǒng)計結(jié)果，并結(jié)合該文中某高速公路隧道的病害情況，通過查閱施工過程資料、施工工藝、完工后質(zhì)量評定監(jiān)測檢測結(jié)論等，隧道襯砌病害分類及成因分析如表2所示。

4 襯砌病害處治方案

4.1 處治原則

（1）針對不同的隧道襯砌病害情況，選擇針對性的處治措施；

（2）襯砌滲漏水按“宜疏不宜堵”原則進行處治，基本達到“不滲不漏”的效果[5]；

（3）襯砌結(jié)構(gòu)加固設(shè)計應(yīng)在原襯砌結(jié)構(gòu)完整的條件下對襯砌結(jié)構(gòu)進行加固；

（4）處治所選用的材料、工藝應(yīng)結(jié)合實地施工條件，具有可操作性。

4.2 襯砌裂縫處治方案

（1）裂縫補強設(shè)計

對于不影響結(jié)構(gòu)安全的裂縫，按以下方式進行處治：

寬度≤0.2 mm的裂縫，僅對裂縫表面涂抹裂縫修補膠；寬度gt;0.2 mm的裂縫，對裂縫鑿槽后，使用改性環(huán)氧砂漿類材料或環(huán)氧樹脂類材料進行修補。

（2）襯砌加固設(shè)計

對于襯砌拱墻處縱向、橫向開裂嚴重部位，采用全斷面粘貼幅寬25 cm厚5 mm的W鋼帶進行加固，兩環(huán)鋼帶縱向中心間距100 cm。分別對襯砌結(jié)構(gòu)表面和W鋼帶涂抹膠黏劑進行加固，再利用錨栓對W鋼帶固定。錨栓型號為M16化學(xué)錨固螺栓，二次襯砌深度≥16 cm。W鋼帶加固處治方案見圖5～7。

4.3 襯砌滲漏水處治方案

（1）在有集中滲水點、環(huán)向裂縫和施工縫滲水處將混凝土表面及周圍清洗干凈，并清除襯砌表面疏松、空鼓和有明顯質(zhì)量缺陷的結(jié)構(gòu)；

（2）在環(huán)向裂縫及施工縫滲水處，沿裂縫處開鑿14 cm×10 cm倒梯形溝槽，且槽內(nèi)埋管長度應(yīng)向未漏水裂縫方向延伸至少10 cm，鑿槽時勿要破壞排水溝槽；

（3）施作引水孔，引水孔宜布置在滲水集中部位，當局部滲水范圍≤2 m2時，φ40引水孔僅在滲水范圍底部設(shè)置一處，滲水嚴重段落可適當加密引水孔，引水孔深入圍巖50 cm，傾角不小于10°；

（4）施作引水孔后，梯形槽內(nèi)放置φ100排水半管，排水半管采用管卡固定，管卡兩端用鋼釘固定在槽中，沿著半圓管兩側(cè)用膨脹止水條封堵鑿槽凹凸不平的縫隙，半圓管下端連接電纜槽中的排水管，然后填充堵漏材料，最后在開槽及兩側(cè)各10 cm范圍內(nèi)涂刷兩層2 mm厚高效防水劑；

（5）鑿槽底部通過φ100圓管將滲漏水引流到排水暗溝；

（6）為查驗襯砌滲漏水的處治情況，在排水半管外側(cè)設(shè)置檢查孔，當滲水位置距檢修道高度大于2.5 m時，檢查孔布設(shè)在距檢修道高度2.5 m處，當滲水位置距檢修道高度小于2.5 m時，檢查孔布設(shè)在距檢修道高度0.5 m處。

襯砌滲漏水處治方案見圖8～10。

4.4 排水系統(tǒng)不暢處治方案

（1）排水系統(tǒng)疏通

首先清除水溝內(nèi)淤積的雜物，利用高壓水槍進行高壓噴射，連接洞內(nèi)外不能正常銜接的排水系統(tǒng)，修復(fù)破損的排水邊溝，確保排水邊溝的正常使用，排查缺失的鐵篦子并及時補充。

（2）增設(shè)橫向排水管

在疏通隧道排水管過程中，如若發(fā)現(xiàn)橫向排水管無法疏通或缺少橫向排水管時，要增設(shè)橫向排水管。具體施工要求：①橫向排水管開鑿寬度0.5 m為最佳；②采用φ110HDPE波紋管，管外使用350 g/m2無紡?fù)凉げ及虎凼┕み^程中保護檢修道、排水暗溝蓋板，以便后期重新利用；④橫向排水管坡率向出水口側(cè)≥2%。

4.5 路面病害處治方案

（1）對于因排水暗溝堵塞引起的蓋板上方路面翻水，主要以排水系統(tǒng)清淤疏通為主，該段落內(nèi)路面下不設(shè)置盲溝。

（2）對于非排水暗溝堵塞造成的隧道路面滲水病害，在滲水段落路面下基層混凝土中每隔5 m設(shè)置橫向盲溝一道，并在滲水段落兩側(cè)5 m處各增設(shè)一道，橫向盲溝尺寸為20 cm×10 cm，盲溝為兩層土工布包裹級配碎石組成，最后按原設(shè)計恢復(fù)路面結(jié)構(gòu)層。路面盲溝開挖時瀝青面層開挖寬度宜取0.5 m，混凝土面板開挖寬度宜取0.3 m，下基層施作盲溝時開挖寬度為0.2 m。

5 結(jié)語

該案例結(jié)合某高速公路隧道運營后常見的襯砌病害，總結(jié)了不同病害的形成機理，并提出了有針對性、可操作性強的處治措施，隧道處治完成后，經(jīng)現(xiàn)場巡查和必要的檢測監(jiān)測，后期未出現(xiàn)明顯的病害，處治效果良好。實踐證明，該文針對隧道襯砌病害的處治措施是成功的、可靠的，可為類似工程提供參考依據(jù)。

參考文獻

[1]趙玲.高速公路隧道襯砌病害治理措施研究[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2022（11）：149-151.

[2]劉德軍，仲飛，黃宏偉，等.運營隧道襯砌病害診治的現(xiàn)狀和發(fā)展[J].中國公路學(xué)報，2021（11）： 178-199.

[3]劉衛(wèi)平.某公路隧道襯砌病害成因分析及臨時加固措施研究[J].山西交通科技，2018（4）： 113-115.

[4]張森，陳亞乾，嚴世祥，等.公路隧道襯砌病害原因及處治方法分析[J].吉首大學(xué)學(xué)報，2018（S1）：243-245.

[5] 交通運輸部. JTG 3370.1—2018 公路隧道設(shè)計規(guī)范[S]. 北京： 人民交通出版社股份有限公司， 2019.

收稿日期：2024-04-07

作者簡介：高澤倩（1988—），女 ，本科，工程師，主要從事道路設(shè)計、監(jiān)理工作。