隧道病害成因分析与处理措施

隧道病害成因分析与处理措施

刘迎

重庆空港新城开发建设有限公司，401120

摘要：本文主要对当前公路隧道病害情况，分析了隧道产生渗漏，隧道衬砌结构恶化以及仰拱缺陷的原因，针对上述隧道病害情况，提出相对应的病害处理措施，为隧道的病害整治提供处理思路。

关键词：隧道病害，渗漏，结构恶化，处理措施

1引言

当前，我国已成为世界上隧道数量最多、最复杂、发展最快速的国家。同时，隧道建设工作者需意识到，随着隧道工程的高速建设之后，我国将进入隧道高养护时期。从前期修建完成的隧道可总结出：公路隧道多出现衬砌损坏、拱顶开裂、拱顶脱空、边墙开裂、隧道渗漏水、围岩大变形、混凝土强度降低及衬砌厚度不足等病害[1~2]。

目前国内运营隧道的病害，产生原因有以下几种：

第一，设计原因，盲目照搬国外，在选线时为缩小隧道长度而洞口处理不当导致边坡失稳；忽略了运行时对隧底的破坏作用，仰拱或铺底设计强度不足造成隧道变形裂损；排水沟深度不足导致隧底排水不畅而产生道床翻浆冒泥[3]。

第二，施工中因隧道围岩稳定性好而忽略仰拱或铺底的质量，特别是清底工作得不到重视而影响铺底的质量；隐蔽工程和混凝土工程导致结构缺陷[4]。

第三，特殊地质条件下高难度技术问题解决不当，为隧道日后运营埋下隐患。

第四，随使用年限的延长，衬砌材料劣化变质。

第五，高寒地区冻害，造成衬砌结构裂损破坏[5]。

第六，在煤层地区，由于采煤形成空区，引起隧道围岩应力重分布，使围岩失稳，导致结构裂损破坏。

2隧道病害原因分析

隧道病害类型主要有渗漏水；结构恶化产生病害，包括衬砌开裂、变形、片块剥离以及大块坍落；基底隆起、边沟变形和塌陷，底板破裂、翻浆冒泥等几种。

2.1隧道产生渗漏的原因分析

1.隧道开挖对地下水的影响，由于隧道的开挖，将引起围岩应力释放和重分布，改变围岩的力学特性和泾流路线，使周围水向隧道内积聚，为衬砌及底部渗漏水留下隐患。

2.衬砌混凝土中的泌水管路，浇筑混凝土时由于水灰比过大，在混凝土硬化过程中，由于多余的水分蒸发，形成透水的开放性毛细泌水管路。

3.施工中的原因使混凝土中存在空隙，在混凝土拌合时，因拌合物和易性不佳，或因施工作业草率，以致混凝土质地不够均匀。

4.衬砌混凝土的化学腐蚀，衬砌周围的天然水对衬砌混凝土有腐蚀性。常见有溶出性、碳酸性、一般酸性、硫酸盐性和镁盐性的腐蚀等。

5.内应力作用使衬砌产生裂隙，如施工方法不当，或拆模过早，或围岩压力过大超过设计荷载等，都能使衬砌内应力超过破坏强度而导致裂缝。

2.2隧道衬砌结构恶化原因分析

隧道衬砌结构恶化是指隧道衬砌开裂变形、片块剥离以及大块坍落。

1.水文地质与工程地质原因

（1）在软弱围岩地区，由于地下水的作用，使隧道围岩软化，从而使隧道衬砌因承受偏压或过大压力而裂损。

（2）地层偏压，而施工中未采取相应对策导致衬砌开裂。

（3）古滑坡复活、山体滑移等原因导致隧道衬砌开裂。

2.设计方面的原因

选线时，应避开不良地质地段，实际施工中往往做不到这些，或是在不良地质地段的设计不尽合理，使隧道衬砌结构不能有效抵坑围岩压力而产生损坏，在运营中形成病害。

3.施工方面的原因

这是隧道生产病害的普遍原因，国内几乎所有产生病害的隧道都在施工方面存在问题。

（1）初期支护强度不足。

（2）二次衬砌厚度够，强度不足

（3）二次衬砌厚度不均匀，衬砌混凝土拱顶背后存在空洞。

2.3仰拱缺陷

基底隆起、边沟的变形和塌陷，底板破裂，翻浆冒泥的主要诱因是隧道排水系统不完善。

3隧道病害处理措施

3.1隧道裂缝的治理技术

裂缝治理是其他治理手段的一种修补措施，只能对漏水及外观起到作用，不能从根本上解决隧道的病害问题。

1.无水裂缝的治理技术

对于衬砌无水裂缝，可采取凿槽嵌补化学注浆予以加固，以期恢复混凝土的整体性和部分承载力，并防止以后出现渗漏水，施工工艺如下图见2。

图2无水裂缝处理断面图

2.有水衬砌裂缝治理

（1）受季节渗漏水裂缝，采用完全封堵的方式较为合适，水泥类固化材料封堵能经久耐用，如图3所示。

图3季节性渗漏水裂缝治理图

（2）常年渗漏水裂缝，采用注浆封堵与凿槽引排相结合的方式进行处理，如渗漏水量很小，可采用注浆封堵的方式，如图4所示。

图4注浆封堵渗漏水示意图

（3）当裂缝渗水量较大时，合适做引排处理，可以减少水对结构的压力，如图5所示。

图5凿槽引排处理裂缝渗漏水断面图

（4）变形缝的渗漏水处理，采用一般的排水方式处理以后，如有变形仍可将处理部位拉开，产生渗漏水，可按图6处理。

图6变形缝渗漏水处理示意图

3.2病害隧道注浆加固技术

注浆作为加固围岩的一种方法，在隧道病害治理中所起的作用主要表现在以下几个方面：

1.加固地层作用

（1）注浆的渗透固结作用；（2）注浆的挤密作用；（3）通过浆液的劈裂作用。

2.充填作用

有隧道在衬砌施作完成后，衬砌背后存在空洞，当结构受到围岩压力时，必然在拱顶处产生应力集中，使衬砌开裂。充填注浆填满衬砌背后的空洞，可使衬砌均匀受力。

3.注浆管的锚杆作用能显著改善围岩结构，大幅提高围岩的承载力。

4结论

本文对阐述了隧道病害的情况，并对隧道病害产生的原因进行了分析。针对不同的隧道病害情况提出了不同的处理措施，以上处理措施能有效地解决隧道开裂渗漏、仰拱缺陷等病害。

参考文献

[1]刘海京,郑佳艳等.大坂山隧道病害处治工程工艺设计与实证分析[J].重庆大学学报,2011(34):138～143.

[2]徐学深.某公路隧道病害成因分析及处置对策[J].中国水运,2012(12):187～188.

[3]代高飞,朱合华.某公路隧道病害成因分析与治理研究[J].中国安全科学学报,2005(15)：89～92.

[4]彭培.茜阳隧道病害原因分析及处治技术探讨[J].现代隧道技术.2011,48(1):137-143.

[5]刘海京,田明有等。大坂山高寒隧道病害处治工程[J].公路隧道，2011（4）：43～45.