山区高速公路隧道病害及处治关键技术分析

高晓培

摘    要：由于高速公路隧道工程所处的地质环境较为复杂， 这就对隧道部分的设计与施工环节提出了更高的要求。随着高速公路建设技术水平的不断提高，公路建设过程也面临着各种挑战，在公路桥梁和隧道不断发展的过程中应高度重视公路桥梁和隧道的病害，在施工和养护中应不断分析常见病害的成因，及时、有效地解决具体问题，确保公路桥梁、隧道的正常运行，确保人们的行车安全。本文对高速公路隧道工程常见病害的类型和原因进行了论述，并对相应的处理技术进行了分析，以供参考。

关键词：隧道工程;病害;裂缝;渗漏水

1  引言

我国的高速公路隧道里程数近年来有了明显的增加，但是因为山区高速公路隧道在设计、施工等方面难度比较大，而且经常会被各种外界因素影响，导致高速公路隧道施工质量不达标，容易出现各种病害。 本文对高速公路隧道工程常见病害的类型及成因进行了分析，并针对性地对治理技术进行了分析，以供参考。

2  公路隧道病害的主要类型及成因

2.1  衬砌裂缝

裂缝现象能够将隧道衬砌结构的受力情况直接反映出来，所以在研究公路隧道病害时需要做好裂缝的研究工作。按照裂缝的发展方向，主要将裂缝分为3种形式，纵向裂缝、斜向裂缝及环向裂缝。纵向裂缝较为常见，对公路隧道衬砌结构的稳定性影响也最大，一般纵向裂缝在隧道的拱腰位置最容易发生，因此，隧道的拱腰位置是需要重点防止裂缝产生的部位。衬砌裂缝的原因结合受力情况分为结构非受力裂缝和受力裂缝，结构非受力裂缝是由于混凝土结构发生收缩或者是施工本身的质量因素引起的，经过大量的研究表明隧道衬砌混凝土的裂缝主要是由于混凝土发生干缩，温度突然上升或下降引起。除了由于混凝土自身收缩或者自身的施工质量等因素导致衬砌裂缝的产生之外，外力也会导致衬砌裂缝的产生，这里的外力主要指的是地震力、地层压力及岩石的膨胀力等。导致衬砌受力裂损比较普遍的因素是当岩体被挖开之后，其原始的稳定程度被破坏，岩体的整体受到外力的影响而发生向洞内方向的位移，或者是部分不稳定岩块向着洞内方向塌落，无论是哪一种情况，在隧道开挖之后都会发生不同程度的变形，所以对已经完成灌注的衬砌结构如果有不平衡荷载产生，就会发生不同程度的变形或者裂缝，例如剪切裂缝、扭弯裂缝等。还有一些是单独出现的裂缝，有的则是几种类型的裂缝同时出现，结合具体的裂缝方向及形状等，可以分析地层压力具体的分布情况及大小。

2.2  渗漏水

渗漏水也是公路隧道常见的病害，一般建设年限比较久的隧道发生的病害大部分都是渗漏水病害。分析公路隧道的渗漏水病害，结合渗漏水的具体情况，可以将渗漏水分为浸润、渗水、滴水、漏水、射水和涌水等，一般渗漏水情况发生的部位主要在纵缝、环缝、注浆孔等位置。分析公路隧道渗漏水病害的产生因素，主要是由于公路隧道在修建过程中，将围岩体原始的水系平衡打破，而公路隧道成为了所穿过山体附近地下水集中的通道，如果隧道围岩与含水地层连通，而隧道衬砌的防水及排水工作做得不到位，必然导致隧道渗漏水情况的发生。

2.3  衬砌变形

判断我国公路隧道衬砌变形的情况，主要以测量净空位移的变形速度为基准。公路隧道衬砌变形主要包括断面变形、错台错缝、边墙下沉等，变形是由于受到外力变化因素导致。受到外力的影响，衬砌的拱轴形状发生变化，称之为断面变形，断面变形主要以横向变形为主。由于剪切作用导致错台错缝，一般在隧道的起拱线或施工缝位置有凸出错台或者凹进错台，主要原因是隧道的起拱线或者施工缝位置比较薄弱。边墙下沉是一个非常复杂的物理力学过程，与隧道围岩的性质，应力状态及维护方式等都有直接关系。当边墙发生下沉的时候，常常会伴随着隧道底板的变形。隧道底板隆起会导致隧道底上抬或者拱墙结构发生下沉，导致公路隧道发生变形或破坏，甚至造成隧道稳定性严重下降，严重威胁运营安全。

3  高速公路隧道病害治理技术

3.1  加强运营过程中隧道结构监测

高速公路隧道在施工过程中，设有专门的隧道检测流程，一旦通车运营，检测难度较大，几乎没有进行后期监测。然而因为地震活动、地下水系形成新通道改变了原来的水系系统，以至于软化边墙、基岩，造成承载力不够，都可能会造成结构变化。在两年的质保期内，也是隧道可能形成病害的关键时间阶段，应该对隧道进行继续跟踪监测，持续监测隧道净空、路面高程、电缆沟高程、路面宽度等数据，人工巡查渗漏水情况、二衬结构变形或开裂变化情况、电缆沟变形情况、路面不均匀沉降情况等，并做好记录，分析各种数据及变化，掌握隧道基本情况，一旦有对隧道造成不良影响的因素，尽早处治。

3.2  锚杆支护技术

一般情况下，锚杆的作用主要有以下几点：组合梁、悬吊、紧固、均匀压缩。因而，在治理高速公路隧道病害期间，要合理应用锚杆支护技术，以便进一步提升围岩整体承载力，保证加固的围岩、裂缝衬砌混凝土可以紧密结合，防止隧道衬砌结构进一步恶化。

3.3  套衬技术

对隧道内衬砌结构的变形进行调查发现，产生的裂缝并不均匀，分布也相对松散，进而不会对隧道整体结构带来实质性危害，且在采取相应的措施治理后，隧道实际承载力仍可恢复，但是会出现一些净空断面缩小的状况。因此，要结合隧道内部衬砌结构的实际情况，应用套衬技术进行治理，如此才能以设置锚杆、注浆加固为基础，在整体上提升隧道内部衬砌结构的安全稳定性。在具体操作中，套衬主要是指在原来的衬砌结构表层灌注混凝土，实际灌注厚度要结合施工情况来确定，使其可以和原来的衬砌结构一同承担围岩压力，避免衬砌结构再次受损，同时还能达到一定的防水效果。

3.4  结构抽换技术

在高速公路隧道中，部分衬砌结构的裂缝分布较为复杂，且密度较大，有时可能存在严重的错台现象，从而使得衬砌结构各项使用功能失去作用。因此，在高速隧道病害治理中，要合理使用结构抽换技术，做好钢架支撑的布设，围岩的加固注浆，如此才能有效的避免衬砌结构继续形变、损坏。此外，还要做好渗漏水的引排工作，结合不同裂缝的实际情况采取最佳的排水方法进行处理，能够有效减少隧道渗漏水现象的发生。

3.5  综合处治

软岩隧道的通病是路面开裂错台，电缆沟倾斜，二衬开裂。通过钻芯取样探测仰拱及路面结构层的情况，对于仰拱有问题、基岩软化严重的病害情况，要进行综合处治。工艺流程：施作二衬边墙脚锁脚锚管--开挖仰拱空间--绑扎仰拱钢筋及安装止水带--浇筑仰拱二次衬砌--仰拱填充-路面结构铺筑，仰拱破坏情况不很严重，可以采取路面梅花形布设钢管桩。锁脚锚管是重要的处治环节，尽可能在电缆沟沟底位置设置20度和40度两种不同斜度的锁脚锚管，与原来围岩和基岩形成整体结构，达到最佳约束力。

4  结束语

山区高速公路虽是高速公路建设的重难点，但在促进区域经济发展上起了至关重要的作用，隧道的设计与施工直接影响了高速公路的通行效率和经济效益。本文列举山区高速公路隧道病害类型，深入阐述隧道病害的影响因素并进行技术分析，结合实际制定具有针对性、有效性的处治措施，防患于未然，及时处理已发病害，降低隧道的安全隐患并强化对山区隧道质量及安全性的要求。

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