高速公路隧道病害处治技术

罗中佳

（广东能达高等级公路维护有限公司，广东 广州 510030）

0 引言

不同区域、不同地质条件下，高速公路隧道随着使用时间的增长产生多种病害，影响隧道正常使用，最为关键的是高速公路隧道病害的存在会严重威胁行驶车辆安全以及行车人员人身安全，因此，必须要对高速公路隧道进行定期检查，评估其健康状态[1]。一旦发现高速公路隧道出现塌方、围岩变形、隧道渗水、衬砌结构破损等问题，要及时分析产生病害的原因，并制定科学的处治方案，及时进行修复，以确保高速公路隧道正常通车。

1 工程案例

广昆高速公路粤境河口至平台段（以下简称云梧高速）是国家高速公路“7918”网中的第十八横—广州至昆明高速公路的组成部分，也是惠州至广西梧州高速公路的其中一段。全线共有18座隧道，全长 41283.88m。由于全线隧道数量多，所经过地区地质条件复杂，一些隧道在施工期出现过塌方等不同程度的病害，其中茶林顶隧道通车后发现局部区段渗漏水现象严重。

2 高速公路隧道病害类型

2.1 水害

高速公路隧道水害大部分是由于隧道施工不当所致，打破了隧道所处区域岩体水系平衡，隧道周围的水进入围岩，当含水地层与围岩贯通时，隧道衬砌结构无法适应此状态下的水流分布，即发生隧道水害。根据相关调查显示，运行年限超过8年以上的隧道有70%存在不同程度的病害，其中有90%的病害是水害[2]，这已经成为影响高速公路隧道安全运行的关键性因素。

发生水害后，高速公路隧道内湿度显著上升，可导致隧道内部电力线路出现短路或者其他问题，无法正常运行，易引发安全事故，还可能引发其他类型的病害。此外，若隧道积水或者渗漏水的情况比较严重，可能导致隧道衬砌破裂。

2.2 衬砌裂损

大部分高速公路隧道的地基土壤中都含有异性的腐蚀性物质，再加上地下水的侵蚀作用，地下水会沿着衬砌变形缝、工缝、孔洞以及毛细孔等位置渗流至隧道衬砌结构中，衬砌结构长时间受这种侵蚀作用，可能导致衬砌破碎、开裂、拱脚下沉以及衬砌变形等问题[2]。一旦隧道衬砌结构出现问题，就会导致地下水渗漏，进而影响到隧道其他部位，比如混凝土腐蚀、墙体剥裂等，若外部环境温度降低，还可能发生冻害，进而形成恶性循环，进一步加剧隧道病害严重程度。

3 高速公路隧道病害处治技术

3.1 隧道塌方处治技术

3.1.1 应急处理

高速公路发生塌方事故后，首先要采取如下应急措施：（1）暂停高速公路运营，尽快恢复隧道区域供电；（2）派遣专业人员及时对隧道塌方情况进行评估，并对隧道支护进行观察记录，每天要对隧道内的情况进行监测；（3）在安全区域设置观测点，进行沉降以及位移观测，并做好记录，如图1所示。

图1 位移监测与沉降监测记录

3.1.2 处治方案

结合隧道塌方的实际情况以及技术条件，拟采用大管棚施工技术对此次塌方事故进行处理，直接在坍体上采用大管棚对隧道进行加固处理。大管棚的长度为40m，钢管采用直径108mm无缝钢管，厚度6mm，单节钢管长度为6m；要求施工误差不超过20cm，搭接长度不低于5m。施工流程如下：（1）搭建钻孔平台，将钻机安装好，确保平台安全、稳固，钻机性能良好；（2）施作混凝土套拱作为管棚导向墙，确保钻孔方向精准；（3）定位钻机，调整好钻机位置，要求钻机与既定孔口保持平行；（4）钢管连接，采用焊接的方式将钢管进行连接，确保管棚端头开口位置与内套管的连接平整；（5）钻孔，为确保钢管顺利安装，钻头直径宜超过设计20mm左右；（6）注浆，钢管安装完成后，开始注浆作业，工艺流程如图2所示，注浆压力控制在1.0MPa。

图2 注浆施工流程图

3.2 隧道围岩大变形处治技术

关于隧道围岩大变形的处治需要遵循以下几项基本原则：（1）弱爆破，要尽量控制爆破范围和烈度，避免对围岩造成较大扰动；（2）短开挖、快封闭、多循环，要快速形成封闭的结构；（3）确保施工安全，采用有效措施控制隧底隆起、拱顶下沉；（4）优化支护结构受力状态，保障施工进度。

围岩大变形处理首先要考虑如何提升围岩的力学性能，进而从根本上控制挤压力，目前比较常用的方式是注浆与锚杆，采用这种方式在隧道周围重新构建加固圈，并由该加固圈负责承担部分荷载。综合多方面因素考量，在本项目中拟采用锚索与加长锚杆，从而将支护结构承担的荷载通过锚杆与锚索传递至岩体深部，从而起到分散荷载的效果。施工时锚杆需要进入塑性区，同时进入到弹性区长度不低于2.0m，确保将塑性区与弹性区围岩有效连接起来，以此强化锚杆径向上的支护作用。

3.3 隧道渗漏水处治技术

隧道渗漏水处治技术如下：（1）若隧道施工缝渗漏水量比较大，则建议以排为主，先尝试以凿槽引排的方式处理；（2）将裂缝两侧10cm左右的范围清理干净，确认缝隙的准确位置以及水源；（3）在缝隙两侧3cm左右范围采用切割机切深度10cm的缝隙，或者也可使用冲击钻钻孔，每孔间隔2cm；（4）根据割缝或者钻孔人工开凿出深10cm的槽，整体造型内大外小，水槽要延伸到排水沟，确保水可以顺利排出；（5）使用钢丝刷将松散的混凝土刷掉，在水槽底部，安装PVC管，采用钢钉进行固定，管道顺着水槽延伸至排水沟；（6）对水槽壁进行清理，稍微晾干处于潮湿状态时，使用环氧树脂砂浆进行封堵，并将表面处理平整，环氧树脂砂浆配比为：环氧树脂（100g）：乙二胺（15ml）：二丁脂（150g）：水泥（150g）：砂（400g）；（7）处理完成后需要喷水养护2周左右，确认修补位置无渗漏水情况后即表示修补完成。

3.4 隧道衬砌结构破损处治技术

关于隧道衬砌结构破损病害的处治需要视具体的病害情况采取相应的处治措施：若为衬砌裂缝，则顺着裂缝凿除两侧5cm范围内的防火涂层，打破平整后按照裂缝宽度采用环氧树脂对裂缝进行封堵，环氧树脂膏配比为环氧树脂（100g）：乙二胺（15ml）：二丁脂（150g）：水泥（150g）：砂（400g），将表面处理平整，最后重新喷涂防火涂层。

若是衬砌拱腰以及拱顶出现纵向裂缝，由于拱顶并非是应力集中区域，出现纵向裂缝属于异常情况[3]，因此，需要考虑是否是因为隧道衬砌厚度不足或者围岩自稳性能、完整性较差，针对这种情况需要测量裂缝宽度、深度，并监测衬砌厚度以及衬砌应力、拱北压力，最终综合多种因素决定处治措施。

4 结语

综上所述，高速公路隧道病害的类型复杂多样，与隧道所处区域地质条件、气候条件、隧道运行年限以及施工因素等多种因素有关，一旦发现隧道出现病害，要及时进行观测并分析发生病害的原因，进而采取针对性处理措施。