探討高速公路隧道病害整治技術

1、探討高速公路隧道病害整治技術摘要：介紹和分析了高速公路隧道病害的種類和成因，探討了隧道病害的治理技術，并通過工程實例進行了說明。關鍵詞：高速公路隧道病害整治技術1 前言隨著我國國民經(jīng)濟的快速穩(wěn)定發(fā)展， 對交通運輸?shù)男枨罅亢偷燃壱笤絹碓礁撸叩燃壒贰㈣F路的建設蓬勃發(fā)展，修建的隧道數(shù)量越來越多。但是由于設計、施工、地質(zhì)等各方面的原因， 導致一些隧道產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形、 開裂、錯臺、滲漏水等病害， 大大降低了線路的級別， 并威脅到安全運營， 情況嚴重的使隧道失去使用價值，給國民經(jīng)濟帶來巨大損失。重慶高速公路建設步伐很快，到 20XX年建成“二環(huán)八射” 20XXkm高速公路。僅 20XX年將完成投資 1

2、00 億元，其中新開工項目總里程為 478km，通車項目 34km，續(xù)建項目計 682kme到 2020 年，重慶將建成總投資 1 990 億元的“三環(huán)十射三連線”共計 3 600km高速公路。重慶是丘陵山區(qū)，高速公路建設中橋隧的比重較大，減少新建隧道發(fā)生病害和及時對現(xiàn)有病害隧道進行有效整治， 對重慶的高速公路建設有著非常重要的意義。2 我國高速公路隧道病害種類和成因分析據(jù)有關資料統(tǒng)計，目前高速公路隧道病害主要表現(xiàn)在：嚴重滲漏水、結(jié)構(gòu)襯砌的腐蝕裂損、 仰拱或鋪底的變形損壞導致路面的破壞。 幾乎所有的隧道病害都與滲漏水有著直接或間接的關系，隧道結(jié)構(gòu)的缺陷給隧道滲漏水提供了通道，隧道滲漏水的長期作

3、用又會加劇隧道侵蝕破壞， 特別是在圍巖有地下水并具有侵蝕性的情況下， 對襯砌和隧道設備的腐蝕更加嚴重。 在運營期間， 地下水常通過混凝土襯砌變形縫、 施工縫、裂縫甚至混凝土孔隙等通道滲漏進隧道中， 造成洞內(nèi)通信、供電、照明等設備處于潮濕環(huán)境而發(fā)生銹蝕、霉爛、變質(zhì)、失效，若使路面積水，就會改變路面反光條件，引起眩光，造成車輛打滑，危及行車安全。21 隧道滲漏水成因分析a隧道開挖對地下水的影響隧道開挖引起圍巖應力的釋放和重分布，改變圍巖的力學特性和水的涇流路線，使周圍的水向隧道內(nèi)匯集和積聚， 隧道處于地下水的包圍中， 給隧道滲漏水創(chuàng)造了條件；隧道周圍地下水滲流場的改變，進一步引起應力場的不斷調(diào)整，

4、可能引起的局部應力集中、地層不均勻沉降或滑移面活動都將對隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，使得襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等，形成滲漏水通道，使隧道產(chǎn)生滲漏水；隧道開挖可能引起的古滑坡復活或新滑坡、或礦產(chǎn)采空區(qū)失穩(wěn)、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷以及地震或人為誘發(fā)地震等都會破壞隧道襯砌結(jié)構(gòu)，引起隧道滲漏水病害。b混凝土施工中產(chǎn)生的滲漏水通道混凝土澆筑時水灰比過大，形成開放性毛細泌水管路；混凝土拌合物和易性不佳、混凝土質(zhì)地不夠均勻、水泥漿未能與骨料表面很好粘結(jié)、 未能很好灌滿搗實產(chǎn)生疏松層或留下各種形狀的縫隙與孔洞， 形成透水縫隙；襯砌混凝土材料中有雜物，腐爛后形成縫隙或孔洞。特別是在兩環(huán)混凝土接縫部位，由于擋頭板未拆

5、除干凈，腐爛后形成縫隙而漏水；“三縫”處理不當，產(chǎn)生的漏水縫隙；防水板安裝不規(guī)范，未處理好防水板的接縫和破損部位，導致滲水，排水管路堵塞，等等。22 隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損成因分析隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損是指隧道襯砌開裂變形、片塊剝離以及大塊坍落。其原因概括起來有地質(zhì)原因 ( 如軟弱圍巖、地層偏壓及山體滑坡等 ) 、設計不完善、施工原因和其他人為因素 ( 如在隧道附近取土、 采礦等 ) 。其中反映在施工方面的問題比較普遍，如強度不足、厚度不夠、模板變形、拆模過早及澆筑時機不合適等。但地質(zhì)原因在襯砌結(jié)構(gòu)破損成因方面起主要作用， 尤其是地基不均勻沉陷和山體滑移錯動。3 隧道病害整治技術人們早已認識到隧道病害對運

6、營的嚴重威脅，只是限于條件，目前對高速公路病害隧道的治理， 由于受行車條件的限制， 大都處于治表為主的狀況， 修修補補，一段時間后舊病復發(fā)的很多。 除非病害嚴重到危及結(jié)構(gòu)安全才加以徹底整治，治理技術主要有以下幾種。a注漿加固堵水技術注漿作為加固圍巖的一種手段， 在隧道病害治理中所起的作用主要表現(xiàn)在加固地層以提高圍巖的承載力和充填襯砌背后空洞使襯砌均勻受力， 從而達到阻止襯砌結(jié)構(gòu)繼續(xù)變形或破壞。 同時，漿液能充填巖體裂 ( 孔 ) 隙 ( 洞 ) ，降低地層透水系數(shù)，同時能夠修補襯砌混凝土結(jié)構(gòu)裂縫達到加固和阻水的雙重目的。通常采用的漿液有普通硅酸鹽水泥( 或特殊 ) 單液漿、水泥水玻璃雙組份漿液

7、及化學漿液等。b錨桿支護技術錨桿具有懸吊作用、組合梁作用、緊固作用及均勻壓縮拱作用(如圖 1所示 ) ，在隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害部位安設錨桿，可有效提高圍巖的整體承載能力，將已產(chǎn)生裂紋的襯砌混凝土與已加固的圍巖結(jié)合在一起， 阻止襯砌結(jié)構(gòu)的進一步破壞。c套襯技術病害治理中如襯砌產(chǎn)生的裂縫不密集，尚不足以危及隧道結(jié)構(gòu)安全，經(jīng)加固后仍有較強的承載能 力，而且存在凈空斷面縮小的余地，在安設錨桿、注漿加固的基礎上， 可以考慮施作套襯。 套襯就是在既有襯砌內(nèi)表面再灌注一定厚度的混凝土，與既有襯砌共同承擔圍巖壓力。 套襯可以有效地阻止既有襯砌進一步裂損變形，同時可起到防水的作用。d結(jié)構(gòu)抽換技術隧道襯砌結(jié)構(gòu)如果裂縫

8、交錯分布，密度較大，并伴有片塊剝落，嚴重錯臺，侵入凈空限界，使原襯砌失去使用功能，則應考慮拆除舊的襯砌結(jié)構(gòu)，重新施作新的襯砌。結(jié)構(gòu)抽換過程中， 必須采取如下措施， 保證施工和隧道結(jié)構(gòu)安全。架設鋼架支撐，抑制結(jié)構(gòu)變形發(fā)展；注漿加固圍巖，并利用注漿管懸吊既有裂損襯砌；運用靜態(tài)破碎及控制爆破技術拆除 1 日有裂損混凝土，并嚴格控制開挖進尺；及時進行初期支護并加強監(jiān)控量測。e滲漏水引排技術地下水在高速公路隧道病害成因中，是最活躍、最具破壞力的因素，隧道滲漏水病害治理難度最大， 其治理效果能夠綜合反映隧道整治質(zhì)量。對于從襯砌表面 ( 主要在“三縫”部位 ) 滲漏出來的地下水，必須配合采用引排技術治理。4

9、 工程實例重慶萬梁高速公路亭子埡隧道和金竹林隧道由于建成后山體滑移，引起隧道拱頂、拱墻、拱底產(chǎn)生較大的縱、橫、斜向裂縫，最大裂縫寬度為50mm。金竹林隧道和三正隧道為雙連拱隧道， 與國內(nèi)所有雙連拱隧道一樣特別是中隔墻和拱腳處的防水問題都或多或少的存在設計不夠完善、 施工工藝達不到設計要求等現(xiàn)象，從而造成該處嚴重滲漏水。 建設單位及早認識到隧道的病害將對隧道結(jié)構(gòu)和以后的運營直接構(gòu)成威脅， 分析了病害的原因主要是地質(zhì)原因和目前國內(nèi)雙連拱隧道修建技術水平問題， 認為這幾座隧道的病害治理是一個系統(tǒng)工程， 必須由 一支在隧道方面具有先進施工技術和豐富經(jīng)驗的專業(yè)單位進行設計和治理。在此共識下，經(jīng)多方選擇，

10、中鐵隧道集團設計院和科研所承擔了本項目的設計和治理任務。經(jīng)過三個多月的緊張施工， 基本達到了一次根治、 不留后患的整治目的，整治后隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不滲不漏。 20XX年 12 月 26 日通車至今一年多采，運營狀況良好，尤其是對雙連拱隧道中隔墻滲漏水的治理效果非常顯著。在隧道病害整治過程中，綜合采用了注漿加固堵水技術、結(jié)構(gòu)抽換技術、中空錨桿加固技術、 引排技術和軟基袖閥式注漿加固技術等。 尤其是對雙連拱隧道進行注漿堵水過程中， 采取普通水泥漿液和超細水泥漿液的配合使用， 采用了注漿堵水結(jié)合引排水和單獨引排水治理兩種方案， 目前來看，兩種方案都達到了預期的效果。5 結(jié)論隧道病害是國內(nèi)外非常普遍的現(xiàn)象，其原因是多方面的，高速公路隧道病害一方面大大降低了“高速”，一方面直接威脅到隧道的結(jié)構(gòu)和運營安全。高速公路近年來的快速發(fā)展要求不斷提高隧道修建技術水平， 避免或減少隧道病害的發(fā)