公路隧道常见病害及防治措施分析

公路隧道常见病害及防治措施分析摘要：近年来，我国公路隧道建设取得了快速的发展，在隧道大量建设的同时，也出现了一系列质量问题。如不及时对这些病害进行排查处理，将会对隧道的安全运营造成严重的威胁，因此，及时采取科学合理的防治措施，极为重要。鉴于此，本文对公路隧道常见病害及防治措施展开分析，以供参考。关键词：公路隧道；常见病害；防治措施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。因此，研究公路隧道病害形式、成因及防治技术具有十分重要的工程意义。1.公路隧道中存在的常见病害我国幅员深广、山川纵横，为了缩短路程长度、提高出行效率，在山岭地区修建公路多采用隧道工程。但是随着隧道的长期使用，使用过程中出现不同程度和不同方式的病害，导致隧道安全运营受损，进而对广大人民群众的出行造成了很大危害。通过调查研究我们可以发现，这是由于工程设计、施工的考虑不周和后续运营管理上的失误造成的。1.1.公路隧道常见病害公路隧道目前已经发现的常见病害可谓是多种多样，从结构的角度可以归类为：有裂缝、渗水漏水、材质使用时间过长导致劣坏、背后出现空洞、支撑结构变形、下沉；从运营的角度可以归类为：渗漏水、支撑结构损坏破裂、通风性能不好、照明性能不够完善、有塌方导致的落石、界限不足等。本篇文章根据危害产生的原因来划分了四点：水的危害、破裂损坏、被腐蚀、冷冻。这里面水的危害分别是；涌出水、滴漏水、渗出水还有滋润水；破裂损坏分别是：支撑结构形变、支撑结构性变动、支撑结构裂开；腐蚀程度根据物质性质不同划分为水害侵蚀、冻害侵蚀、烟害侵蚀等；其中冻害侵蚀中又分为路线的、排水沟的和挂冰的等。1.2公路隧道常见病害产生原因1.2.1隧道水害隧道水害是公路隧道在使用过程中经常会遇到的一些常见病害。隧道运营过程中的水害常见的有隧道渗漏滴水、拱顶渗水、成股的射流等类型，有的公路隧道经过岩溶发育区，甚至存在地层涌水等病害，轻则会增加隧道内的湿度，影响设备正常使用，腐蚀设备结构，影响设备使用寿命，而且容易引起衬砌开裂和渗透变形，重则涌突水直接淤埋隧道、冲毁行车，造成人员伤亡，对运营车辆的安全造成一定威胁。隧道水害的发展是随时间变化的动态发展过程。隧道未受到开挖扰动前，其处于稳定状态，围岩体内没有裂隙或裂隙处于闭合状态；其后，随着隧道的开挖，隧道内形成临空面，围岩受力状态由原来的三向变为二向，同时由于开挖爆破等扰动，大量裂隙产生，此时裂隙水便沿孔隙不断流出。如国道307上一隧道修建于20世纪80年代，修建时间较早，洞身存在滴水、漏水现象，局部地区渗水较为严重。之所以发生渗水是因为隧道运营时间长，裂隙水的不断渗流和劣化作用，使得围岩结构软化、稳定性降低。围岩体的裂纹随着时间的推移而逐渐增多并贯通，于是便形成了隧道的渗漏水害。1.2.2破裂损坏我国公路的隧道病害有很大一部分都是衬砌。其中衬砌有几种特别常见的形式，比如衬砌的变形、衬砌的移动以及衬砌的开裂等结构裂损病害以及衬砌内外部腐蚀病害。衬砌作为隧道结构稳定性的基础，无论是出现哪一种病害，都会导致隧道稳定性降低，从而让隧道使用的安全可靠性无法得到保障。因此，对衬砌裂损以及衬砌腐蚀等病害的检测和维修加固是提升隧道使用安全可靠性的基础保证。隧道工程中衬砌病害是造成结果最恶劣的病害，其中又以衬砌裂损病害最为严重，不仅降低隧道结构的稳定性、隧道使用的安全性，同时大大提高了对人们行驶安全的威胁性和隧道维护的成本。因此，保护隧道工程的衬砌结构，定时周期性的检测隧道衬砌，虽然不能阻止隧道病害的发生，但可以大大减少隧道病害发生的几率。1）衬砌裂损。a.衬砌变形。衬砌变形是因为衬砌承载能力不足或下降，在周围岩体施压下产生形变。衬砌的变形是有一定的危害的，衬砌的自身发生的形变会致使衬砌最终开裂。b.衬砌的开裂。衬砌变形的最终结果会使衬砌开裂。衬砌开裂通常表现在以下方面：一是产生裂纹；二是产生裂缝。而衬砌的开裂则表现为张裂、压溃、错台。张裂的定义其实就是弯曲受拉和偏心受拉导致的，裂纹和裂面向着应力方向正交是它最显著的特征。压溃的定义是指弯曲受压后带来的裂损又或是偏心受压带来的裂损。裂缝边缘能够明晰明显的看出压碎状，而厚度较厚表现在中间，厚度较薄表现在四周，他们都是像剥落的鱼鳞状的碎片。由于剪切力的裂损带来了错台，裂缝的宽度和与它表明的深处总体来说是差不多的，而衬砌则是在两边的剪切方向有移动，这是错台子自身所具有的特性。2）衬砌腐蚀。隧道衬砌结构的腐蚀主要来自衬砌背后环境中的地下水，由于隧道结构内壁存在有毛细孔道、衬砌结构的变形裂缝或者其他的空洞，使得地下水进入隧道衬砌结构并形成了隧道渗流，同时因为水和混凝土间的相互作用，物理腐蚀和化学腐蚀同时作用于衬砌结构，导致隧道内部结构的承载力等力学性能降低。如果腐蚀不引起重视并及时处理，会导致腐蚀的进一步发展，致使隧道内部结构退化加剧。总的来说腐蚀的因素主要有3个，第一，腐蚀的介质等因素的存在；第二，隧道衬砌结构存在容易腐蚀的部位和地段；第三，地下水活动性强，且存在一定的腐蚀介质和因子。1.2.3隧道照明通风不良隧道内的照明灯是保证交通运输安全以及日常维护工作的重要工具。隧道由于是在山体内部开辟的交通要道，因此隧道内部是相对黑暗和封闭的空间，且内部环境复杂多变，照明灯很容易损坏，给交通出行带来很大的不便。除此之外，由于隧道的空间相对封闭，不能很好地进行空气流通，车辆在行驶过程中排放的废气也可能会造成严重的污染，而且通风不当引发火灾等也是需要注意的问题。二、隧道病害预防措施随着我国大量交通工程的建成和运行，公路隧道慢慢进入运营和管理期，大量隧道病害的存在，使得花费在隧道维修管理上的人力、物力和财力将大幅增长。而预防是最好的治理，对隧道病害进行预防比治理更具意义。其预防措施如表1所示。表1隧道病害预防措施表II的预防措旗炸高衬瑚结构的承战方】,加强地勘工作，确保工程地质和水艾地质资料准确性，提高衬碉设计的可靠性*/采用先进的技术和装备建设，减少F扰周围肘岩石结构.改进衬砌质元；3.提高同填混凝土的密实程度提高围岩门枪性1.采用锚杆设加固措踮.提高围岩力学14能;2■对松散岩体1浆可加/【脂-如小导曾.1：浆Jr狭蔑加固泊一管堵渗漏水国溪漏水•段咒取以吃为主、堵漏为辅的茄施;4利潮裂驻补既对隧道:衬的村缝-股采取凿槽，注化学理和抹1叭5一喷射混凝以口固提高衬砌斯构的耐农性1.严格披胞雨季及冬季混曜土寞求.避免园温度的变化而引起的朝游时隧洞混嗟上衬砌腐蚀较或的部位睚菜,减轻地下水对混吸上的腐蚀三、公路隧道病害处理方法3.1隧道衬砌裂损的防治对策公路隧道因常年受到雨水冲刷、寒冰冻害、地质变化、侵蚀等方面，衬砌材料出现裂损现象，衬砌结构的承载能力下降，导致结构不稳定。对衬砌裂损的防治需要做到及时稳定，结合实际情况防止裂损扩大，防治方式如下。治水稳固岩体的方法，通过疏干地下水，避免地下水对岩体的浸泡和活动；锚杆加固岩体的方法，通过从衬砌内侧往周围岩石内打入一定数量的金属锚杆，用来稳定岩石，提高破损围岩的粘结力；还可以用注浆加固岩体的方式，通过往已破损或松动的岩体内部注入水泥浆和其他的化学浆液，提升围岩的承载力，稳固岩体，防止地下水的渗入，提升衬砌结构的受应力和防水能力；支挡加固岩体的方式也是非常受用于衬砌裂损防治的，对于沿河或靠山的隧道可以通过建立支挡墙或进行锚固沉井、打桩支架等方式进行洞外的防治；最后也可利用回填与换填的方法，通过利用砂浆或混凝土浆液把围岩的空隙填密实，加强围岩的稳定性，若隧道底部的填充物不稳定，可利用换填的方式，将稳定密实的物体进行替换，增强围岩的稳定性。3.2隧道水害的防治对策为能有效防治隧道水害现象的发生，应有效结合防、排、堵、截，综合治理、因地制宜，进而能够构建出一个健全的隧道防治水体系。（1）对地下截水、地表水进行补充或者完善；（2）如果某个区域的地质情况比较差，宜选用引排、截留的方法，使其能够和隧道互相远离；（3）对隧道原有排水系统进行有效贯通；（4）在衬砌背面进行注浆；（5）如果衬砌出现渗漏水现象，则应对排水设施进行布设，如引水渡槽、泻水管、引水管等；（6）在变形缝、施工缝位置处，采用密封防水材料，对其进行封堵；（7）如果隧道漏水现象非常严重，应选用套拱加固的方法，并加强预防，建设完善的排水措施、防水措施、截水措施，有效防治隧道水害问题。3.3衬砌腐蚀处治关于隧道衬砌防腐蚀措施，必须依据可靠的勘察和设计，从隧道工程地质实际情况入手，查找问题的根源和水环境所含有腐蚀性介质的组成，以确定其具体的衬砌侵蚀原因，此时方可因地制宜地采取预防措施。例如：某隧道位于阳泉阳煤集团四矿界内，地下煤层采空区为多层重复采动，地形地质条件复杂。针对隧洞部分区段存在衬砌腐蚀的情况，管理部门果断采取了有效的治理方案：首先凿除已腐蚀衬砌部分至新鲜岩石处，找到水体渗出部位并截流收集，再用管道将水排出，同时对钢筋除锈、对衬砌的外露面进行碱化处理，对钢筋锈蚀部分涂环氧砂浆后，最后采用了压力灌浆密封。工程治理效果十分明显。关于衬砌腐蚀不可依赖于发现问题后再进行处理，而应当从预防做起，防止衬砌腐蚀的发生，减少经济损失。首先应当提高衬砌结构的密实性和整体性。隧道衬砌施工使用防水混凝土，衬砌则可保持较好的稳定性和完整性，侵蚀性水也不容易渗透到混凝土内部，从而提高了衬砌的耐久性，减少侵蚀的影响。一般应当使用分级骨料与防水混凝土、添加剂混合。应当避免因温度变化而引起的混凝土施工裂缝，不能整体浇筑时应当设置施工缝。其次，采用抗腐蚀硫酸盐水泥、高抗硫酸盐水泥、低碱和高抗硫酸盐水泥、高铝水泥、石膏矿渣水泥等，从而最大限度地提高耐腐蚀性。第三，防、排、堵、截结合，以排为主，降低衬砌的腐蚀。3.4隧道通风照明问题的处理隧道内照明灯的安装设计有一套自身的独特规范，这是行车安全必须考虑的问题，例如光照强度、灯的密集程度、光照颜色等都要在科学考量的基础上进行安装。除此之外，工作人员必须对隧道内的空气定期进行人工通风换气，保证空气的健康安全。结束语综上所述，公路隧道工程中存在很多常见的问题，这些问题总体上可以分为两大类：自然因素和人为因素。自然因素包括地形地势、温度湿度、风力等自然环境的影响，而人为因素大致包括对隧道的设计、测量、勘察以及后续施工等。一些常见病害的产生正是由于其中的某个环节发生了问题，因此后续对这些常见问题的防护管理也进行了相应探讨，针对每个问题都有具体地解决措施，但就目前而言，对大多数病害的治理还是表面上的一些修补工作。因此在建设之初便需要在质量上严把关。隧道在一些偏远山区是非常重要和必不可少的，对于加快相关地区的发展有着重要作用，是与外界进行沟通的必要桥梁和纽带。隧道的建设是一个重大的项目工程，因此必须加以重视，使其为推动地区发展，加快平衡发展作出重要贡献。参考文献海南省东线高速公路病害调查及成因分析[J].秦楚瀚，张映雪.山西建筑.2016（31）关于运营隧道隧底病害调查及其对策的探讨[J].杨继生.