公路隧道运营期常见病害及防治技术研究

刘顺林

（河北高速公路张承张家口管理处，河北 张家口 075000）

1 引言

随着我国基础交通设施建设的不断完善，公路工程的建设步伐也日益加快。在公路建设期间，为了提高公路指标、降低开挖工程量等，往往会采用隧道工程。但是，公路隧道结构受力复杂，如果设计施工不当可能导致隧道在运营期间出现各种病害或安全事故。目前，国内外学者及工程技术人员也针对公路隧道运营期常见病害及防治技术展开了一些研究，如袁玉娟等【1】以某山区高速公路为研究对象，对沿线隧道存在的各种病害进行了调查统计，并分析了隧道渗漏水病害的成因、处置措施等；刘瑞全【2】利用地质雷达分析了隧道二次衬砌结构受力，并探明了衬砌背后空洞分布和范围，不仅提出隧道衬砌裂损补强加固方案，还从导排、防漏着手来解决隧道衬砌漏水问题，对隧道的施工起到了积极的推动作用。因此，研究公路隧道运营期病害形式、成因及防治技术具有十分重要的工程意义。

2 公路运营隧道病害特征及常见形式

2.1 运营隧道病害基本特点

由于我国地形地貌、水文条件、地质条件较为复杂，不同地区的公路运营隧道常见病害可能差异性较大。同时，公路隧道在运营期间，影响隧道病害出现的因素并不是单独作用的，而是多种不利作用随机组合，这就导致隧道病害机理分析及处治措施选择具有一定的复杂性。

2.2 公路运营隧道主要病害及成因

根据隧道病害的相关调查统计数据得到：公路隧道在运营期间的病害常见形式主要有隧道渗漏水、隧道衬砌裂损及冻胀、隧道通风及照明病害等。各隧道病害的发生机理如下。

2.2.1 隧道渗漏水

隧道渗漏水的水源一般来自河流湖泊、溶洞、地层中的裂隙水等，按照发生的位置可分为拱顶渗漏水和边墙渗漏水2大类。同时，根据流量大小，隧道拱顶渗漏水可划分为渗水、滴水、线状滴水等，隧道边墙渗漏水主要分为渗水、淌水。公路隧道运营期间发生隧道渗漏水主要原因在于隧道防水层失效、接缝防水失效等原因。其中，公路隧道的防水层失效除了防水材料本身质量存在问题外，还可能是因为结构变形较大（超过了防水材料延展性）、防水层破损、防水层与初期支护混凝土的结合不密实等；公路隧道接缝防水失效的原因主要在于弹性密封膏施工效果差或中埋式止水带和防水层之间难以形成封闭的防水范围。

2.2.2 隧道衬砌裂损

隧道衬砌是承受围岩压力的主体构造，在各种外界和人为因素作用下（冻土地区存在冻胀力）容易出现裂缝和变形，严重的会丧失支撑作用，导致隧道坍塌。根据裂缝形状和位置，可将隧道衬砌裂缝划分成纵向、环向、斜向裂缝【3】，如图1 所示。其中，纵向裂缝与隧道轴线平行，往往分布在拱顶部位，这是因为混凝土内缘受到拉力作用而出现张开现象，对衬砌结构危害性较大；环向裂缝主要是由于纵向不均匀荷载，施工缝、收缩缝等原因，对隧道衬砌承载能力影响不大。

图1 隧道衬砌纵向裂缝和环形裂缝

2.2.3 隧道通风及照明病害

隧道通风及照明病害主要原因是设计方案不满足通风、照明的实际需求，机械设备因未能定期检修而出现故障等。

3 公路运营隧道病害防治技术

3.1 隧道渗漏水治理措施

在治理公路运营隧道渗漏水病害时，应坚持“堵排结合、因地制宜”的原则，比如，渗漏水量较多的位置可以“以排为主”，渗漏水量较少的部位可以“以堵为主”。同时，在选择防水材料时，应确保其有良好的延展性能、抗酸碱性能、不透水性等。对于隧道点渗漏，可选择表面封堵、浅孔注浆和埋管引排等。对于隧道缝渗漏可根据裂缝形式不同而选择相应的处治措施：衬砌裂缝渗漏水处治采用化学注浆；施工缝渗漏水处治采用铝槽或PVC 管外排；变形缝渗漏水处治可采用暗埋PVC管排水。

3.2 隧道衬砌裂损治理措施

公路运营隧道衬砌裂损病害处治技术主要有裂缝修补、衬砌空洞压浆、底板处理等，在设计施工时应坚持以下原则【4】：（1）提高裂缝监测频率，及时分析裂缝变形趋势；（2）尽可能地降低对隧道正常通车的干扰；（3）确保处治后的公路隧道净空符合限界要求。

3.2.1 裂缝修补

不同的裂缝类型应选择相应的处治措施，具体见表1。

表1 隧道衬砌裂缝修补措施

3.2.2 衬砌空洞压浆

通过压浆来填充隧道衬砌空洞可以有效地稳定衬砌背后的松散围岩，改善隧道衬砌的受力状态，并约束衬砌变形。此外，公路隧道衬砌空洞压浆可能会消耗大量的水泥，为了降低工程造价，可使用其他抗渗性和耐腐蚀性较好的材料来替代，如水泥粉煤灰砂浆、水泥黏土砂浆等。

3.2.3 底板处理

隧道底板不稳定会对仰拱安全性产生一定程度的不利影响，尤其在易风化泥质岩层区域，如果排水效果不佳，容易出现翻浆冒泥现象，导致隧道底板出现病害的可能性大大增加。此时，应当增加侧沟深度或更换铺底，以疏干隧道范围内的地下水，消除隧道底板软化的可能性。如果隧道底板已经产生软化，应当对地板进行置换或注浆处治。

4 结语

本文深入分析了公路运营期隧道的基本特点、常见的病害形式及处治技术，主要得到以下几个方面的结论：

（1）公路隧道在运营期间，各种不利因素并不是单独作用的，而是随机组合，会导致隧道病害具有一定的区域性和复杂性；（2）隧道渗漏水病害按照发生的位置可分为拱顶渗漏水和边墙渗漏水2 大类，隧道衬砌根据裂缝形状和位置，可划分成纵向、环向、斜向裂缝；（3）在治理公路运营隧道渗漏水病害时，应坚持“堵排结合、因地制宜”的原则，且应选择延展性能、抗酸碱性能、不透水性等较好的防水材料；（4）公路运营隧道衬砌裂损病害处治技术主要有裂缝修补、衬砌空洞压浆、底板处理等，在设计施工时应提高裂缝监测频率，降低对隧道正常通车的干扰，并确保处治后的公路隧道净空符合限界要求。