公路隧道结构安全性分析及病害整治

徐 俊 旺

(山西忻州奇村忻保高速建设管理处，山西 忻州 034011)

公路隧道结构安全性分析及病害整治

徐 俊 旺

(山西忻州奇村忻保高速建设管理处，山西 忻州 034011)

为了提高公路隧道结构稳定质量，主要从隧道病害种类与危害、隧道病害整治措施两个方面展开了论述，以确保公路隧道结构安全，对公路隧道结构病害事故起到预防作用。

隧道结构，质量稳定，病害，维护技术

我国社会经济的快速发展带动建筑行业的迅猛发展，为适应经济交通运输需求，我国投入大量的财力和人力进行公路隧道项目建设。公路隧道所经过的山体水文状况复杂，因此各方面包括设计、施工、管理的投入的影响使得公路隧道结构病害多而复杂，不少地区的公路隧道结构病害导致相应路段的交通运输混乱，给人们的生产生活带来不利的影响。基于我国当前大部分地区的公路隧道结构安全不良状况，笔者展开如下论述。

1 公路隧道结构病害种类与危害

在我国的公路隧道中出现比较多的结构病害问题，包括：水害、冻害、衬砌病害等。其中，公路隧道的水害病害比较常见，而且隧道水害会引起衬砌病害问题，因此在进行隧道病害的整治维护中要加强对隧道水害病害方面的整治。公路隧道中的病害并非单一出现，通常是多类病害相互作用形成的。下面笔者就我国公路隧道结构病害种类中的水害、衬砌破损和隧道侵蚀及其所造成的不利影响进行分析。1)隧道水害及其危害。公路隧道水害即：隧道附近岩体中的地下水以及一些地表水通过渗透与涌进的形式，流向隧道中影响公路隧道结构稳固。在我国大部分地区公路隧道，出现水害病害的几率最高，公路隧道水害问题不但会提升隧道建筑内部的含水量，导致隧道电路异常，不利于交通安全，还会引发其他种类病害的出现[1]。其中，公路隧道水害极易导致隧道中电力设施异常，使得公路隧道中的路灯无法正常使用，长期隧道水害会花费不少的电力设备维修经费。隧道漏水和进水还会引起混凝土材料的衬砌风化、破损，破损严重的会导致隧道地基下降，最终引发公路路面凹陷，危害公路交通的正常运行[2]。不仅如此，隧道衬砌附近积水和冲刷也会影响公路隧道建筑体稳固，引发衬砌变形、开裂、变成空洞等问题，最终影响正常交通运行的同时浪费维修所用的人力、财力资源[3]。2)衬砌破损及其危害。隧道衬砌破损的常见形式有衬砌形状改变、裂缝、腐蚀、下陷、剥落等，衬砌破损常常引发公路隧道地基下陷，致使公路路面不平，路面出现泥浆的不良状况。公路衬砌裂缝按照裂缝方位分析，正向开裂、环向开裂以及侧面开裂。其中衬砌环向开裂所造成的公路建筑体危害不大，对建筑体的承重状况影响很小，而衬砌的正向开裂和侧面开裂会对公路建筑体造成很大危害，导致隧道结构不稳固[4]。由此我们不难看出，隧道衬砌破损会引起公路建筑体结构不稳固，严重的衬砌破损会使公路隧道坍塌，减少衬砌结构的承重性能，减少隧道净空，极易引发公路隧道安全事故。3)隧道侵蚀及其危害。位于较多腐蚀性介质位置的公路隧道，它衬砌后方的腐蚀水质会顺着衬砌缝隙处流入衬砌里，与衬砌建筑材料发生物理反应与化学反应，最终侵蚀衬砌。被侵蚀后的衬砌容易发生结构松散、结构表面物质掉落、表面漏洞、内部钢筋腐蚀等问题，这样不仅会降低衬砌结构刚度，还会减小衬砌所能承担的负荷量，减少隧道建筑的使用年限，降低公路隧道的安全性。

2 公路隧道结构病害整治措施

隧道病害所造成的交通影响与经济、人力资源损失不言而喻，然而我国当前大多数的公路隧道病害维护不足。公路隧道的整治关系到建筑体结构的稳定性，需要进行彻底维修。下面笔者进行隧道病害整治技术的相关论述。

1)原则。公路隧道病害整治应当尽可能在以下几个原则下展开：首先，公路隧道的病害整治工作要尽可能不影响到人们的正常交通运输，也就是尽可能在不停止公路隧道运行的原则下进行隧道病害的整治；其次，明确病害成因，按照隧道工程所处的地质状况进行专业维修；最后，考虑隧道病害维修费用，尽可能借助可用的临时设施。

2)灌浆稳固技术。灌浆时稳固围岩的一项重要方法，将其技术应用到隧道危害的整治中能够强化地层从而增大围岩所能承担的重量、补满衬砌后面空洞让衬砌表面受力相等，起到预防衬砌结构病害持续恶化的作用。不仅如此，灌浆可以填满岩体缝隙，减少地基渗水并修复衬砌材料结构开裂以致稳固衬砌。一般灌浆使用浆料为硅酸盐水泥、单液浆和化学浆液等。

3)锚杆稳固技术。锚杆能够达到整合梁、加固与等力挤压拱的作用(分别如图1a)，图1b)，图1c)所示)，将锚杆置于隧道结构问题位置，就能够增加围岩所承受的重量值，使已经出现裂缝的衬砌混凝土同稳固厚道围岩紧固，预防衬砌结构破坏恶化。

4)加衬技术。公路隧道病害整治中类似衬砌出现开裂分布较散，不至于造成隧道结构威胁，在稳固完成后还具备很大承重性能，并出现井控断面减少的位置，进行锚杆安装于灌浆稳固完成后，可采取加衬技术。加衬技术是对锚杆与灌浆稳固技术的完善。加衬是指于衬砌里边加灌一层混凝土，让所加灌的混凝土分担原本的衬砌建筑所承受的重量。加衬能够在很大程度上预防危害衬砌的深度形变，不仅如此，加衬还能使衬砌表面防水。

5)结构换新技术。顾名思义，隧道病害整治中的结构换新技术就是讲衬砌损坏严重的结构材料进行更换，将原本已经损坏失去承重功能的衬砌结构通过爆破等方式去除，再使用新的衬砌建筑对其进行全新优化。对于隧道衬砌结构损坏严重，开裂复杂，裂缝较宽同时出现表面物质掉落，丧失衬砌性能的衬砌危害，可以采取结构换新技术进行隧道危害整治，将损坏的衬砌更新。在进行衬砌结构换新作业中，要通过以下几点操作保证维修的安全性：设立钢架撑住衬砌结构，阻止衬砌进一步变形；灌浆稳固围岩，同时借助灌浆管稳固已经损坏的衬砌；采取静态击毁和掌控爆破技术将原本的衬砌混凝土除下，同时注意合理安排开挖尺寸；尽早设立早期支护，监督施工质量。

6)排水技术。排水技术主要用于隧道水害危害整治，是将隧道渗水和漏水排出衬砌结构的一项整治技术。因为隧道水害是隧道中一项影响作用较大的病害，水害的存在不仅会直接影响隧

道建筑体衬砌结构的稳定性，还会引发其他的隧道病害，因此要加强对其的整治。一般隧道渗水与漏水位置是在衬砌正向、环向和侧面，针对这三个位置进行排水整治，能够有效解决隧道水害问题。具体技术设置如图2所示。

3 结语

在大量新的公路隧道投入使用的同时，公路隧道结构病害问题日益突出，对存在病害问题的公路隧道进行维修整治是解决问题的主要手段。然而我国各地区的公路隧道所处的地质环境不同，病害形式表现不一，因此必须从公路隧道工程实际出发，进行公路隧道病害整治技术的研究，改善公路隧道不良现状，保证人们的交通出行正常。

[1] 张素磊,张顶立,刘胜春,等.基于对应分析模型的隧道衬砌病害主成因挖掘[J].中国铁道科学，2012(2)：54-58.

[2] 李 彬,雷明锋,李文华.运营公路隧道病害对衬砌结构安全性的影响[J].铁道科学与工程学报,2011(5)：40-45.

[3] 王春景,雷明锋,彭立敏.病害隧道结构安全性评价模型与方法[J].铁道科学与工程学报，2011(3)：73-77.

[4] 卢颖明,陈礼伟.既有隧道病害现象分类及原因分析[J].铁道建筑，2010(11)：54-59.

On safety analysis of road and tunnel structure and disease treatment

XU Jun-wang

(ShanxiXinzhouQicunXinzhou-BaodeHighwayConstructionAdministrateOffice,Xinzhou034011,China)

In order to improve the stability of the road and tunnel structures, the paper indicates from the tunnel diseases and hazards, and the diseases treatment and measures of tunnels, so as to ensure the safety of the road tunnel structures and prevent the accidents caused by diseases in the road and tunnel structures.

tunnel structure, quality stability, diseases, maintenance technique

1009-6825(2014)07-0181-02

2014-01-03

徐俊旺(1971- )，男，工程师

U455

A