浅谈公路隧道病害与防治.doc

1、浅谈公路隧道病害与防治摘要：针对我国目前公路隧道在施工和运营中常见的病害，系统地介绍了公路隧道的病害种类以及造成的危害，分析其成因、影响因素及规律，提出了隧道病害的治理技术和防范措施。 关键词：公路隧道；隧道病害；防治技术 中图分类号：U459.2 文献标识码：A 文章编号： 引言：隧道是公路、铁路线路穿越山岭的主要手段，在运营中常常会出现对隧道安全运营有重要影响和威胁的病害。因此，在隧道规划和设计阶段要预防可能的病害，进行合理设计；在隧道运营阶段要及时检查、发现病害，分析病害成因，采用合理的整治和维护方法。这样，才能保证隧道工程的安全、畅通运营。 一、隧道常见病害种类和成因分析 隧道病害根据

2、成因的不同，包括水害、衬砌裂损、衬砌腐蚀、隧道冻害等多种。其中最常见的病害形式是水害，隧道水害不仅增加隧道内湿度，容易造成电路短路等事故，危及运输安全，而且还引发其他病害。隧道由于渗漏水、积水，将会造成衬砌开裂或使原有裂缝发展扩大，加重衬砌裂损。当地下水有侵蚀时，会使衬砌混凝土产生侵蚀，并随着渗漏水的不断发展，使混凝土侵蚀是益严重。在寒冷地区，水是影响隧道围岩冻胀和导致衬砌开裂的重要因素。隧道衬砌裂损病害主要表现为衬砌的变形、开裂和错台。而衬砌一旦开裂，将会给地下水打开一条外渗的通道，引起隧道严重水害，进而就会产生衬砌混凝土的侵蚀，冬季产生冻害等。冻害循环发生，进而使衬砌混凝土再产生开裂变形，

3、导致衬砌承载力下降。在含有侵蚀性地下水的围岩中，地下水的侵蚀将造成衬砌混凝土的疏松、剥落，致使衬砌裂损，承载力降低。总之，隧道内各种病害并不是单独作用的，而是几种情况共同作用，对衬砌结构产生连锁破坏，致使衬砌混凝土开裂变形，产生剥落掉块等，有效厚度减薄，承载力降低，安全可靠性减小。随着病害的持续发展，最终导致衬砌结构失稳破坏。 1.1 隧道水害 隧道水害主要指围岩的地下水和地表水以渗漏或涌出的形式进入隧道内造成的危害。隧道渗漏水对隧道稳定、洞内设施、行车安全、地面建筑和隧道周围环境产生诸多不良影响，降低使用寿命，威胁运营安全。造成水害的原因主要有以下几个方面： （1）隧道开挖对地下水的影响：隧

4、道开挖会引起围岩应力的释放和重新分布，改变围岩的力学特性及水的泾流路线，造成四周的水向隧道内汇集和积聚，使隧道处于地下水的包围中，给隧道渗漏水创造了条件；隧道四周地下水渗流的改变，进一步引起应力场的不断调整，可能引起的局部应力集中、地层不均匀沉降或滑移面活动都将对隧道结构造成破坏，使得衬砌结构出现裂缝等，形成渗漏水通道，产生渗漏水；隧道开挖可能引起的古滑坡复活或新滑坡、或矿产采空区失稳、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷等都会破坏隧道衬砌结构，引起隧道渗漏水病害。 （2）混凝土施工中产生的渗漏水通道：混凝土浇筑时水灰比过大，形成开放性毛细泌水水管路；混凝土拌和物和易性不佳，未能很好振捣密实产生

5、疏松层或留下各种缝隙与孔洞，形成透水缝隙；衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂后形成缝隙或孔洞。在两环混凝土接缝部位，由于挡头板未拆除干净，腐烂后形成缝隙而漏水；“三缝”处理不当，产生漏水缝隙；防水板安装不规范，未处理好防水板的接缝和破损部位，导致渗水，排水管路堵塞。 （3）工程勘测设计中对其工程地质及水文地质情况了解不够仔细，对衬砌周围地下水源、水量、流向及水质勘察不全，造成排水设计不合理或不完善。 （4）防水材料质量达不到设计和规范对结构抗渗、抗腐蚀的要求，也是造成水害重要原因。 1.2 衬砌裂损 隧道衬砌由于形变压力作用、松动压力作用、地层沿隧道纵向分布及力学性态的不均匀作用、温度和收缩应力作用

6、、围岩膨胀性或冻胀性压力作用、腐蚀性介质作用、施工中人为因素、运营车辆的循环荷载作用等，使隧道衬砌结构物产生裂缝和变形，统称为隧道衬砌裂损病害。衬砌裂损是隧道病害的主要形式，隧道衬砌裂损破坏了隧道结构的稳定性，降低了衬砌结构的安全可靠性，影响隧道的正常使用，甚至危及行车安全。 （1）衬砌裂损的成因：隧道设计时因围岩级别划分不准、衬砌类型选择不当，造成衬砌结构与围岩实际荷载不相应引发裂损病害。施工时受技术条件限制，方法不对，管理不善，造成工程质量不良。 （2）衬砌裂损变形的主要危害有：降低衬砌结构对围岩的承载能力；使隧道净空变小，侵入建筑限界，影响车辆安全通过；拱部衬砌掉块，影响行车和人身安全；

7、裂缝漏水，造成洞内设施锈蚀，道床翻浆；铺底和仰拱破损，基床翻浆、路面破损。 1.3 衬砌腐蚀 建在富含腐蚀性介质的公路隧道，其衬砌背后的腐蚀性环境水，容易沿衬砌的毛细孔、工作缝及其他孔洞渗流到衬砌内侧，成为隧道渗漏水对衬砌混凝土和砌石、灰缝产生物理性或化学性的侵蚀作用，造成衬砌腐蚀。隧道衬砌腐蚀使混凝土变酥松，强度下降，降低衬砌的承载能力，还会导致钢拱架及扣件腐蚀，缩短使用寿命，危及行车安全。产生腐蚀的 3 个要素：腐蚀介质的存在；易腐蚀物质的存在；地下水的存在且具有活动性。 1.4 隧道冻害 隧道冻害是寒冷地区的隧道内水流和围岩积水冻结，引起的影响隧道安全运营和附属物正常使用的各种危害。隧道

8、冻害会导致衬砌冻裂开胀，甚至疏松剥落，造成隧道衬砌结构的失稳破坏，降低衬砌结构的安全可靠性，严重影响运输安全。常见的隧道冻害种类有：隧道拱部挂冰水、边墙结冰、洞内网线设备挂冰、围岩冻胀、水沟冰塞、线路冻起等。冻害形成的主要原因有：寒冷气温的作用；季节冻融圈的形成；隧道在设计和施工时对围岩的岩性即冻胀性土没有考虑或考虑不周，隧道的排水设施埋在冻结圈内。 二、隧道病害的整治技术 2.1 常用的整治隧道水害的方法 隧道治水的具体措施就是防、排、堵、截相结合，刚柔相济，因地制宜，综合治理，使之既能自成体系，又能互相配合，形成一个完整的隧道防治水体系。主要的处置方法有：完善或者补充地表和地下截水；在垭口

9、和地质不利的地方采取截留和引排使水远离隧道；贯通隧道内的原有排水系统；向衬砌背后围岩注浆；向衬砌内部注浆；向基底注浆；在渗漏水的衬砌设置排水设施，包括引水管、泻水管和引水渡槽；在施工缝和变形缝处用止水带、遇水膨胀橡胶等密封防水材料进行封堵；对严重漏水的隧道应采取套拱加固。 2.2 衬砌裂损病害整治措施 整治衬砌裂损病害，首先要消灭已有的衬砌裂损对结构及运营的一切危害，并防止裂损扩大。其次是采取以稳固围岩为主，稳固岩体与加固衬砌相结合的综合治理措施。稳固围岩的工程措施有：治水稳固岩体、锚杆加固岩体、注浆加固岩体、支挡加固岩体、衬砌背后空洞压浆等。衬砌更换与加固的方法有：压浆加固、嵌补加固、喷锚加

10、固、套拱加固、更换衬砌等。 2.3 隧道衬砌防腐蚀措施 主要从搞好勘测设计着手，掌握隧道工程地质和水文地质资料，查明环境水含侵蚀性介质的来源和成分，在正确判定其对衬砌混凝土侵蚀的程度的基础上，因地制宜地采取防治措施。针对隧道腐蚀产生的原因和条件。目前，对隧道侵蚀采取的防治措施主要有以下几种：提高衬砌的密实度和整体性；外掺加料法；选用耐侵蚀水泥；加强衬砌外排水措施；使用密实的与混凝土不起化学作用的材料，在衬砌外表面做隔离防水层；采用与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料砌筑衬砌；向衬砌背后压注防蚀浆液；使用防腐蚀混凝土。 2.4 隧道冻害的防治 隧道冻害的根本原因就是围岩地下水的冻结，如果能将水排

11、除在冻结圈以外，杜绝水进入冻结圈，就能达到防治冻害的目的，综合治理是防治冻害的最基本措施，为防治冻害而采取的治水措施主要是：消灭衬砌漏水缺陷，保证衬砌污工不再充水受冻；加强结构层和接缝防水；对有冻害的段落，保证排水系统畅通，不允许衬砌背后积水，并防止冻结圈外的地下水向冻结圈内迁移：衬砌背后空隙有砂浆回填密实：保证排水设施或泄水沟应在任何季节、任何条件下不冻结；更换土壤、增加保温材料防冻、防止融坍等措施。 三、结束语 隧道病害是非常普遍的现象，其原因是多方面的，既有地质、环境方面的客观因素；也有施工、设计方面的人为因素。隧道病害一方面大大恶化了养护条件和道路运营条件，另一方面直接威胁到隧道的结构和运营安全。隧道病害的整治必须各种技术综合运用，提高隧道修建的技术水平；治理的时机应选择在施工期进行，要坚持“一次根治、不留后患”的治理原则。