公路隧道表观损伤检测方法研究

杨 勇

1 背景

隧道服役过程中往往会受到各种病害影响,导致隧道的结构以及其他必要服役附属设施的安全性、可靠性和耐久性受到严重的削弱,因而隧道的整体服役寿命难以达到设计要求。隧道中,渗漏水是较为常见的病害,并且曾被国家隧道协会(ITA)称为隧道的“天敌”[1]。而且,隧道中的其他病害往往都与渗漏水有关。渗漏水不但能够引起隧道结构性能的劣化和隧道耐久性的不足,同时也会引起隧道适用性恶化。但是,从隧道服役过程来看,渗漏水的背后更为深层次的原因是隧道结构上的裂缝。这些都是隧道中难以避免和克服的工程难题。隧道是典型的隐蔽性工程,其结构的内部损伤往往难以在隧道日常维护中涉及到,而是许多的维护措施都必须从隧道的表观损伤入手。我国《公路隧道养护技术规范》[2]和《上海市隧道养护基础规程》就明确规定了隧道表观检测实施的范围、内容以及频度;美国《高速公路和轨道交通隧道检测手册》明确规定了隧道结构表观检测的内容、实施办法以及基于检测结果的隧道结构状态评估体系;在欧洲和日本也有类似的针对隧道维护的规范或者技术手册。目前,国内的隧道逐步进入老龄化阶段,许多隧道需要投入更多资源来维持其正常的服役可靠状态。因此,有必要开展能够适用于国内状况的隧道表观损伤的检测方法以及基于隧道表观损伤检测结果的隧道结构服役性能评价方法的研究,以此来进一步完善隧道运营养护体系。

2 隧道结构表观损伤的检测方法

2.1 隧道表观裂缝的检测方法

隧道结构的裂缝是隧道损伤的表现形式之一,更为重要的是它容易引起渗漏水等一系列对隧道结构损伤的病害发生。隧道结构裂缝的检测应包括以下内容:裂缝周围混凝土质量;裂缝分布位置;裂缝长度、宽度、深度;裂缝内有无异物和积水;荷载条件及周围环境条件,包括温度和湿度变化;开裂时间及开裂过程中变化。裂缝长度与宽度的检测方法:目测法;仪器法;摄影法;光测法。裂缝深度的检测方法有:深度丝法;染式法;单面平测法;双面斜测法;钻孔对测法。检测成果的表现形式:裂缝分布位置的结构简图,裂缝长度和宽度的代表值;裂缝长度、宽度、深度的检测成果表;裂缝的照片资料。

2.2 隧道渗漏水的检测方法

渗漏水检测应包括以下内容:渗漏位置—渗漏点在隧道纵向的位置;渗漏部位—渗漏点在隧道横断面的相应位置;渗漏状态。

检测方法有:目测法;人工检测法。

检测结果的表现形式有:隧道渗漏平面展开图(包括渗漏位置、渗漏类型、渗漏水现象);各渗漏点渗漏类型与是否为重复渗漏点检测成果表;渗漏点渗漏水量检测成果表;渗漏点照片资料。

渗漏水的检测最重要的环节就是对隧道渗漏水状态的判断。在目前的隧道渗漏水通常划分为以下三种类型:湿渍、渗水和渗流。检测判断方法分别是:湿渍现象一般在人工通风条件下可消失,即蒸发量大于渗入量的状态。检测时用干手触摸湿斑,无水分浸润感觉。用吸墨纸或报纸贴附,纸不变颜色。检测时,要用粉笔勾划出湿渍范围,然后用钢尺测量高度和宽度,计算面积,标示在“展开图”上;渗水现象在加强人工通风的条件下也不会消失,即渗入量大于蒸发量的状态。检测时用干手触摸可感觉到水分浸润,手上会沾有水分。用吸墨纸或报纸贴附,纸会浸润变颜色。检测时,要用粉笔勾划出渗水范围,然后用钢尺测量高度和宽度,计算面积,标示在“展开图”上。渗流现象在加强人工通风的条件下也不会消失,即渗入量大于蒸发量的状态。检测时用干手触摸可感觉到水分浸润,手上会沾有水分。用吸墨纸或报纸贴附,纸会浸润变颜色。检测时,要用粉笔勾划出渗水范围,然后用钢尺测量高度和宽度,计算面积,标示在“展开图”上。

3 工程实例

下穿滇池草海隧道是云南省第一条水下下穿隧道,它是整个昆明市三环闭合工程的四个控制性工程之一。隧道底板、侧墙、顶板结构厚度均在1 m以上,控制裂缝难度相对较高,一旦裂缝逐渐发展甚至于有贯穿性的裂缝及渗漏水现象发生,将严重危及隧道结构安全。对草海隧道的检测主要包括结构裂缝和渗漏水,获得了该隧道左右两线的裂损和渗漏展开图以及现象的影响资料。隧道渗漏水现象如图 1所示;渗漏水现象展开图如图2所示。

4 结语

1)隧道结构的裂缝和渗漏水会引起隧道长期服役性能的劣化,裂缝和渗漏水的调查对隧道运营维护提供基础资料。2)本文通过对隧道检测方法的研究和现场实践成果提供了一系列隧道服役状态检测和服役性能评价的基本措施。

[1] J.A.Richards.Inspection,Maintenance and Repair of tunnels:International Lessons and Practice[J].Tunnelling and Underground Space Technology,1998,13(4):369-375.

[2] JTG H12-2003,公路隧道养护技术规范[S].

[3] 上海市隧道养护技术规程[Z].上海市市政工程管理局,2005.

[4] Highway and Rail Transit Tunnel Inspection Manual[R].Federal Highway Administration and Federal Transit Administration,2003.