高速公路隧道土建结构常见病害与养护维修技术

季晓歌

山东高速股份有限公司 山东 济南 250000

高速公路建设给人们的出行带来了便利，但是在长期运营使用过程中，隧道受各种因素的影响并引起各种问题，严重影响了隧道的正常运行，影响驾乘人员的生命和财产安全。本文认真分析各种病害及原因，在确保公路安全通行的前提下，并采取有效措施加以维修，及时有效地预防和应对高速公路隧道的病害[1]。

1 公路隧道病害处理重要性

随着中国高速公路的迅速发展，山岭隧道工程越来越多，隧道规模巨大，但由于设计、施工、工程地质、车辆撞击等方面的因素，隧道病害日益突出，在运行过程中会发生渗水、衬砌裂缝破坏、冻害、衬砌腐蚀等病害，处治难度大，费用高，隧道的耐久性降低，对隧道的安全、舒适和正常运行有着重要的影响，高速隧道的土建病害整治问题已经不容忽视。

高速公路隧道病害的检测内容。在高速公路运营过程中，隧道会因老化或地质条件出现各种病害问题，为将各种病害的形成原因弄清，及时有效的处理出现的隧道病害，保障高速公路的运行安全。首先按照本区域隧道的相关设计图纸图纸和技术要点，再根据相关规范、标准和流程等进一步制定检测内容和方案。检测的主要内容应该包含有：检测隧道衬砌厚度和不足、检查隧道路面板构造层、检测衬砌轮廓、检训中央排水沟的汇水状况等，在全面检测隧道结构的基础上，详细分析检训结果，对隧道路面机构和动化监测结果进行综合化的分析，最后明确病害对隧道安全运行造成的影响，并制定好相应的解决方案。

2 高速公路隧道土建结构病害常见的类型

2.1 隧道渗水漏水的危害问题

道水害是指隧道在施工和运行过程中受到的水的干扰和危害。水害是隧道维修中最常见的病害。隧道建成后就被毁了山体原有水系平衡，隧道成为山体周围地下水聚集的通道。当隧道与含水地层相连时，并在衬砌上防水排水设施、基础建筑在方法不完善的情况下，隧道水损害是不可避免的。高速隧道衬砌的漏水现象一般表现为渗、滴、淌、涌；衬砌周围的水主要指施工隧道内的地面及隧道周围的地表水或地下水渗漏收集，若不迅速排出，可能会引起以下疾病:当水压较大时，导致衬砌破裂，使原始完好的围岩和围岩结构面软夹层因浸没和软化或泥化，丧失承载能力，衬砌压力增大，导致衬砌破裂;膨胀围岩体积膨胀导致衬砌破坏;寒冷地区发生冻胀或围岩冻胀，迅速导致衬砌破坏。

2.2 衬砌病害

（1）衬砌侵蚀

衬砌背后的腐蚀性环境水很容易渗入内心的一面沿着毛细管孔内壁,关节,关节变形和其他孔的内壁,成为隧道渗漏的水,并产生物理或化学侵蚀的衬砌混凝土、砖石和火山灰关节,导致衬里腐蚀。隧道衬砌腐蚀使混凝土变得疏松，强度下降，降低隧道衬砌的承载能力，还导致钢轨和紧固件腐蚀，缩短使用寿命，严重影响公路隧道运行的安全稳定，危及行车安全[2]。

（2）衬砌裂缝

施工过程中裂缝的产生与施工工艺关系有很大的关系，施工因素占80%左右，设计因素占5%，其他因素占15%，包括挖掘方式的选择、混凝土的振动、水灰比的确定、除模、拱回充填、养护等。裂缝类型主要有干缩裂缝、温度裂缝、外荷载引起的变形裂缝和施工缝处理不当引起的留茬裂缝。运营过程中随着使用年限的增加，衬砌混凝土易发生碳化、开裂、渗水等现象，影响衬砌混凝土的力学性能和耐久性。隧道围岩受外界扰动部分松弛，导致部分岩体与主体分离，不能与围岩一起承受荷载。脱体围岩被压在衬砌背面，使衬砌处于连续承压状态。拱衬砌出现纵向裂缝，拱腰周围出现网状裂缝。围岩不均匀沉陷引起衬砌内应力过大，引起衬里损坏。隧道衬砌开裂后，衬砌承载力降低，外观形象受损，出现漏水现象，对运行安全造成极大危害，应当引起足够重视。

（3）衬砌脱空

隧道二次衬砌脱空与施工方法、机械设备和混凝土配比等有密切关系，隧道初期支护和衬砌混凝土施工受技术因素、人为因素、混凝土收缩、徐变等因素的影响，衬砌拱顶与围岩之间容易形成缝隙。初期支护表面平整度较差，形成凹凸面，在二次衬砌混凝土浇筑时，混凝土对防水板造成张拉，使防水板与初期支护凹凸处不密贴而产生背后空洞混凝土浇筑过程中没有振动压实，浇筑完成后混凝土受自重下沉，造成拱空。

2.3 洞口病害

洞口多为浅埋段，附近的覆盖层厚度较薄，且局部可能存在偏压等问题，结构的变形、移动、沉降，即使不大，也可能导致边坡失稳、拱背中空、漏水增加；若隧道洞口排水不良，则基底土壤浸水软化，造成基础承压能力不足，洞口、洞门下沉开裂；隧道洞口地质条件较差，在雨水等自然因素的外作用力下，易形成危岩、落石、塌方等地质灾害，对隧道入口结构和线路造成危害。

3 高速公路隧道常见病害养护维修技术

3.1 水害的防治方法

对隧道水害进行综合治理，要从设计、施工、运行三个阶段进行治理，对隧道水害采取控制措施“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”，使其既能形成自己的系统，又能相互配合，形成一个完整的隧道水利控制系统。山体隧道常以排为主，堵排结合，一是隧道排水设施应保持畅通、不淤积。洪水前、洪水中、洪水后、极端降水后，对排水设施进行检查疏浚。在寒冷季节，应更频繁地清理排水沟；二是内部防水层，不需要割衬里，比外部防水层施工简单，造价低，可随时维护，所以在隧道的操作和维护中，是调节水损害最常用的方法之一;三是压力注浆法，用压力可以将固化的浆液注入隧道围岩和衬砌混凝土的裂缝或孔隙中，以提高其物理力学性能，达到防渗、堵漏和加固的目的。

3.2 衬砌的加固技术

隧道加固应遵循检测评定、设计、施工的程序进行，恢复结构安全性、耐久性及使用功能，满足正常运营要求。衬砌加固可采用粘贴纤维复合材料、粘贴钢板、喷射混凝土、嵌入钢拱架、锚杆加固、套拱加固等方法。注浆加固适用于围岩松弛、衬砌背后空洞引起的衬砌开裂、变形、渗漏水等病害的处治，分为围岩注浆加固、衬砌背后空洞注浆加固。围岩注浆加固以加固围岩、改善围岩力学性能、降低围岩荷载为主；衬砌背后空洞注浆以填充空洞、改善结构受力状态为主。

3.3 衬砌裂损治理

对于公路而言，衬砌裂损问题较为常见，然而衬砌裂损问题会对公路的正常运行产生不利影响，因此，相关人员需要针对衬砌裂损问题提起重视，结合裂缝的实际情况采取相应的处理措施，方可达到良好的效果，下面将进行具体介绍。裂缝治理采用表面封闭法和注射法，对于主动裂缝和发展中的裂缝，部门采取围岩注浆、衬砌加固、隧道底部加固等措施进行处理，使裂缝停止发展。表面封闭法适用于宽度较小的静止裂缝，封闭材料应为低黏度、渗透性良好的胶液；注射法所用注射材料应为低黏度、可注性好的胶液；裂缝宽度较大时，应进行开槽填充后再进行注胶，开槽槽型应为倒梯形，填充材料宜为改性环氧树脂类、聚合物砂浆等。对于裂缝较宽、分布密集、张开、纵横交错成环或衬砌产生一定错台等严重病害的地段，应在其表面黏贴碳纤维补强。

3.4 衬砌侵蚀处治

公路隧道侵蚀的主要原因是：有腐蚀性介质，易腐物质的存在和地下水的流动。根据对公路隧道衬砌腐蚀因素的分析，应对公路隧道衬砌腐蚀的主要措施是提高混凝土的密实度和衬砌的完整性，提高混凝土的抗侵蚀性能是最重要的，也是最重要的措施，外部的腐蚀性水不易渗入混凝土内部，从而阻碍了环境水的侵蚀速度，可以提高衬砌的耐久性，减少侵蚀的影响。此外，常用方法还有采用外加材料的方法，选用耐腐蚀水泥，加固外排水措施，采用与混凝土不能反应的致密材料在衬砌外表面作为隔离防水层、向衬砌背后压注防蚀浆液等处置方法。

3.5 洞口防护

坚持“早进洞，晚出洞”，保持边仰坡的稳定；在日常养护管理中，加强养护巡查，及时清除洞口边仰坡上的危石、浮土，保持洞口边沟和边仰坡上排水沟完好、畅通，修复存在轻微损坏的洞口挡土墙、洞门墙、护坡、排水设施等结构物的开裂、变形，维护洞口花草树木。对洞口松动的岩体进行加固，修建支挡墙或喷锚加固危岩；根据可能发生的落石冲击能量大小，可采用相应能级的主动防护网进行预防，防护网可有效避免落石对高速公路运营产生的安全隐患。在洞口防护工作中，相关人员需要结合实际情况以及周围地质的勘查情况设计洞口防护措施，并进行实地勘察，在勘查的过程当中了解洞口周围岩体的稳固情况，在此基础之上给予科学有效的防护措施，可以提高防护质量。

4 结论

隧道运行后，应当建立系统的养护管理制度，提倡预防性养护，实行日常养护、清洁养护措施，维护隧道的正常使用，做到“修早、修小、修好”，避免早期大规模疾病治疗甚至高成本、高频率重复治疗，降低隧道全生命周期成本。针对隧道出现的病害或病害迹象，应进行彻底的调查，对所检查的病害进行仔细分析，并在事故发生后制定合理有效的治理方案，选择最合理的治理计划。同时，积极稳妥地采用新技术、新材料、新设备和新技术，使维修保养达到安全耐用、质量可靠、经济合理、工艺先进的要求[3]。