公路隧道病害成因分析与治理措施
2015-07-13
１．公路隧道病害成因分析
1.1公路隧道渗漏水
近年来，随着我国公路隧道施工技术的飞速发展，在隧道建设方面取得了优异的成绩，但绝大部分隧道仍有不同程度的渗漏，有些隧道的渗漏状况相当严重。隧道渗漏水是因为修筑隧道损害了山体原始的水系统均衡，隧道成为所穿越山体附近地下水集聚的通道。在工程勘测设计中对其工程地质及水文地质情况了解得不够仔细，对衬砌周围地下水源、水量、流向及水质勘察不全；有时还缺乏反映防水材料性能的室内实验数据和对结构抗渗、抗腐蚀的具体要求。
1.2衬砌裂损
衬砌裂损变形的主要危害有：(1)降低衬砌结构对围岩的承载能力；(2)使隧道净空变小，侵入建筑限界，影响车辆安全通过；(3)拱部衬砌掉块，影响行车和人身安全；(4)裂缝漏水，造成洞内设施锈蚀，严寒和寒冷地区产生冻害；(5)在运营条件下对裂损衬砌进行大修整治，施工与运输互相干扰，费用增大。
1.3衬砌腐蚀病害
复合性侵蚀包含了上述两种侵蚀的特性。隧道衬砌的物理性腐蚀：包括冻融交替冻胀性裂损干湿交替盐类结晶性胀裂损坏。受强侵蚀部位，表现为隧道拱部、边墙、侧沟等渗水(干湿交替)硫酸盐结晶腐蚀处所，沿裂缝呈条带状、或分散的渗水点呈蜂窝洞穴状，析出芒硝、石膏结晶，结构进一步疏松、溃散、露石、脱落。
2.公路隧道病害治理措施
2.1公路隧道防排水技术
公路隧道的防排水体系设计具有圈层构造，可用“一堵两排两防”来概括：既一圈围岩注浆堵水。喷射混凝土与防水层间、防水层与衬砌间两圈排水，防水层与衬砌混凝土两层防水。
2.2围岩注桨堵水
围岩注浆堵水既可在隧道开挖前从地表钻孔实施，也可在隧道开挖后通过径向或超前向围岩钻孔注浆来完成。隧道围岩注浆施工工艺包括四个方面的内容：注浆材料的选择、注浆浆液、注浆参数、注浆施工。选择注浆材料时，要考虑下列各点：浆液在受压的岩层中具有良好的渗入性。即在一定的压力下，能渗到一定宽度的裂缝或空洞中。浆液凝结成结石后，应具有一定强度和粘结力。注浆孔数目及其布置直接影响注浆效果和成本。布孔时应根据设备能力、地下水情况、浆液有效扩散半径、岩层裂隙状态、偏斜率和注浆孔密度等条件，采用作图与计算相结合的方法，进行反复比较后来确定。注浆孔宜长短结合呈伞形辐射状，其倾斜角度随注浆段长度而异。具体布置时，应根据涌水方向、渗水及地质情况进行调整。裂隙愈密小，孔数应增多；反之可以减少。注浆泵压力低，孔数也应适当增多。注浆方式有分段注浆和全段注浆。分段注浆的顺序有上行式和下行式。施工时应根据钻孔出水情况、裂隙发育程度和注浆设备能力等确定注浆方式。
2.3喷射混凝土土与防水层间的排水
目前防水卷材的铺设工艺有三种：无钉热合铺设法、有钉冷粘铺设法、多点复合免钉穿铺设法。无钉热合铺设法。塑料垫片和防水板为同质材料，固定防水板时，电烙铁从防水板表面加热防水板和垫片，经过加热，防水板先处于熔融状态，然后由于热传导，垫片才进入熔融状态，最后使二者融合。一般垫片的熔点要低于防水板的熔点，这样可以防止防水板“过热”。有钉冷粘铺设法：固定防水板时，先采用射钉枪固定塑料垫片，塑料垫片外压防水卷材，卷材垫片间的粘接采用卷材厂家提供的专用胶，可冷涂施工。最后用比固定塑料垫片稍大的卷材块涂胶后修补射钉孔。这种工艺特点是防水卷材铺成的表面留有钉疤，接茬时用胶冷粘。
2.4防水层与二次衬砌间的排水
防水层与二次衬砌间的排水也很重要。目前隧道防排水体系大都采用止水条及可排水橡胶止水带。遇水膨胀止水条是以改性橡胶为主要原料而制成的一种新型条状防水材料。改性后的橡胶除了保持原有橡胶防水制品优良的弹性、延展性、密封性外，还具有遇水膨胀的特性。可排水止水带是一种复合橡胶产品，相对于传统的止水带，它增加了绕道、排水通道、止浆滤水带和翼缘等一些构造，使之具备了堵水、排水两项功能。止水带的下部必须与排水管连接牢靠、畅通。只有这样，才能保证渗漏水顺畅的进入纵向排水管排出洞外。避免在施工时截断止水带。应当尽量做到一条工作缝一条止水带，避免搭接，这样可以避免接头位置的安装缺陷。
2.5衬砌裂损和腐蚀病害治理裂缝整修
小裂缝，又无渗水，可用水泥浆嵌补，或先凿槽后再用1：1水泥砂浆或环氧树脂砂浆涂抹。为防止砂浆固结后收缩，可在制备砂浆时加入10%～17%微膨胀剂。裂损严重，拱圈有多道裂缝，部分失去承载能力，原则上拆除重建，一般用锚网喷或喷射早强钢钎维混凝土。开裂严重，但拱圈基本形状无较大变形时，可采用素喷或网喷混凝土整治。2）衬砌背后空洞压浆。压浆可以填充拱背(墙背)空隙，约束衬砌变形，固结稳定衬砌背后松散围岩，填充衬砌裂缝空隙，压浆填充拱背空隙，可以改善衬砌受力状态。隧道压浆耗费水泥量较大，为了节省水泥用量，可选用水泥粉煤灰砂浆、水泥沸石粉砂浆、水泥粘土砂浆等可灌性好，抗渗性、耐腐蚀性较好的廉价材料。3）路基的稳定处理。路基既是传力结构又是受力结构，路基不稳定直接影响仰拱的稳定性。易风化泥化的泥质岩类隧底，排水不良，路基容易损坏，产生翻浆冒泥病害，一般采用改建加深侧沟或建深侧沟的方法整治。加深排水沟，疏干地下水，消除路基软化。对已软化的路基。
2.6衬砌腐蚀病害治理
隧道衬砌防腐蚀措施，应首先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地基础上，因地制宜地采取防治措施。产生腐蚀的三个要素是：①腐蚀介质的存在；②易腐蚀物质的存在；③地下水的存在具有活动性。针对隧道腐蚀产生的原因和条件，对公路隧道侵蚀采取的防治措施主要有：①提高混凝土的密实性和衬砌的整体性；②外掺加料法；③选用耐侵蚀水泥；④加强衬砌外排水措施；使用密实的与混凝土不起化学反应的材料在衬砌外表面做隔离防水层；⑤采用与侵蚀性环境水不起化学反应的天然石料砌筑衬砌；⑥向衬砌背后压注防蚀浆液；⑦使用防腐蚀混凝土。
3.结语
总之，高速公路隧道病害防治对整个高速公路隧道运行起着至关重要的作用，论文结合笔者实际经验，总结了公路隧道结构病害成因、并对防治对策进行了较深入全面的研究，希望对实际工程提供参考。
