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關(guān)于高速公路隧道病害整治技術(shù)探討
論文關(guān)鍵詞：高速公路隧道 病害 整治技術(shù)
論文摘要：介紹和分析了高速公路隧道病害的種類(lèi)和成因，探討了隧道病害的治理技術(shù)，并通過(guò)工程實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明。
1 前言
隨著我國(guó)國(guó)民的快速穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)的需求量和等級(jí)要求越來(lái)越高，高等級(jí)公路、鐵路的建設(shè)蓬勃發(fā)展，修建的隧道數(shù)量越來(lái)越多。但是由于設(shè)計(jì)、施工、等各方面的原因，導(dǎo)致一些隧道產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形、開(kāi)裂、錯(cuò)臺(tái)、滲漏水等病害，大大降低了線路的級(jí)別，并威脅到安全運(yùn)營(yíng)，情況嚴(yán)重的使隧道失去使用價(jià)值，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)巨大損失。
重慶高速公路建設(shè)步伐很快，到2010年建成“二環(huán)八射”2000km高速公路。僅2005年將完成100億元，其中新開(kāi)工項(xiàng)目總里程為478km，通車(chē)項(xiàng)目34km，續(xù)建項(xiàng)目計(jì)682kme到2020年，重慶將建成總投資1 990億元的“三環(huán)十射三連線”共計(jì)3 600km高速公路。重慶是丘陵山區(qū)，高速公路建設(shè)中橋隧的比重較大，減少新建隧道發(fā)生病害和及時(shí)對(duì)現(xiàn)有病害隧道進(jìn)行有效整治，對(duì)重慶的高速公路建設(shè)有著非常重要的意義。
2 我國(guó)高速公路隧道病害種類(lèi)和成因分析
據(jù)有關(guān)資料，目前高速公路隧道病害主要表現(xiàn)在：嚴(yán)重滲漏水、結(jié)構(gòu)襯砌的腐蝕裂損、仰拱或鋪底的變形損壞導(dǎo)致路面的破壞。幾乎所有的隧道病害都與滲漏水有著直接或間接的關(guān)系，隧道結(jié)構(gòu)的缺陷給隧道滲漏水提供了通道，隧道滲漏水的長(zhǎng)期作用又會(huì)加劇隧道侵蝕破壞，特別是在圍巖有地下水并具有侵蝕性的情況下，對(duì)襯砌和隧道設(shè)備的腐蝕更加嚴(yán)重。在運(yùn)營(yíng)期間，地下水常通過(guò)混凝土襯砌變形縫、施工縫、裂縫甚至混凝土孔隙等通道滲漏進(jìn)隧道中，造成洞內(nèi)、供電、照明等設(shè)備處于潮濕而發(fā)生銹蝕、霉?fàn)�、變質(zhì)、失效，若使路面積水，就會(huì)改變路面反光條件，引起眩光，造成車(chē)輛打滑，危及行車(chē)安全。
2．1 隧道滲漏水成因分析
a．隧道開(kāi)挖對(duì)地下水的影響
①隧道開(kāi)挖引起圍巖應(yīng)力的釋放和重分布，改變圍巖的力學(xué)特性和水的涇流路線，使周?chē)乃蛩淼纼?nèi)匯集和積聚，隧道處于地下水的包圍中，給隧道滲漏水創(chuàng)造了條件；
②隧道周?chē)叵滤疂B流場(chǎng)的改變，進(jìn)一步引起應(yīng)力場(chǎng)的不斷調(diào)整，可能引起的局部應(yīng)力集中、地層不均勻沉降或滑移面活動(dòng)都將對(duì)隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，使得襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫等，形成滲漏水通道，使隧道產(chǎn)生滲漏水；
③隧道開(kāi)挖可能引起的古滑坡復(fù)活或新滑坡、或礦產(chǎn)采空區(qū)失穩(wěn)、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷以及地震或人為誘發(fā)地震等都會(huì)破壞隧道襯砌結(jié)構(gòu)，引起隧道滲漏水病害。
b．混凝土施工中產(chǎn)生的滲漏水通道
①混凝土澆筑時(shí)水灰比過(guò)大，形成開(kāi)放性毛細(xì)泌水管路；
②混凝土拌合物和易性不佳、混凝土質(zhì)地不夠均勻、水泥漿未能與骨料表面很好粘結(jié)、未能很好灌滿(mǎn)搗實(shí)產(chǎn)生疏松層或留下各種形狀的縫隙與孔洞，形成透水縫隙；
③襯砌混凝土中有雜物，腐爛后形成縫隙或孔洞。特別是在兩環(huán)混凝土接縫部位，由于擋頭板未拆除干凈，腐爛后形成縫隙而漏水；
④“三縫”處理不當(dāng)，產(chǎn)生的漏水縫隙；
⑤防水板安裝不規(guī)范，未處理好防水板的接縫和破損部位，導(dǎo)致滲水，排水管路堵塞，等等。
2．2 隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損成因分析
隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損是指隧道襯砌開(kāi)裂變形、片塊剝離以及大塊坍落。其原因概括起來(lái)有地質(zhì)原因(如軟弱圍巖、地層偏壓及山體滑坡等)、設(shè)計(jì)不完善、施工原因和其他人為因素(如在隧道附近取土、采礦等)。其中反映在施工方面的問(wèn)題比較普遍，如強(qiáng)度不足、厚度不夠、模板變形、拆模過(guò)早及澆筑時(shí)機(jī)不合適等。但地質(zhì)原因在襯砌結(jié)構(gòu)破損成因方面起主要作用，尤其是地基不均勻沉陷和山體滑移錯(cuò)動(dòng)。
3隧道病害整治技術(shù)
人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)到隧道病害對(duì)運(yùn)營(yíng)的嚴(yán)重威脅，只是限于條件，目前對(duì)高速公路病害隧道的治理，由于受行車(chē)條件的限制，大都處于治表為主的狀況，修修補(bǔ)補(bǔ)，一段時(shí)間后舊病復(fù)發(fā)的很多。除非病害嚴(yán)重到危及結(jié)構(gòu)安全才加以徹底整治，治理技術(shù)主要有以下幾種。
a．注漿加固堵水技術(shù)
注漿作為加固圍巖的一種手段，在隧道病害治理中所起的作用主要表現(xiàn)在加固地層以提高圍巖的承載力和充填襯砌背后空洞使襯砌均勻受力，從而達(dá)到阻止襯砌結(jié)構(gòu)繼續(xù)變形或破壞。同時(shí)，漿液能充填巖體裂(孔)隙(洞)，降低地層透水系數(shù)，同時(shí)能夠修補(bǔ)襯砌混凝土結(jié)構(gòu)裂縫達(dá)到加固和阻水的雙重目的。通常采用的漿液有普通硅酸鹽水泥(或特殊)單液漿、水泥水玻璃雙組份漿液及化學(xué)漿液等。
b．錨桿支護(hù)技術(shù)
錨桿具有懸吊作用、組合梁作用、緊固作用及均勻壓縮拱作用(如圖1所示)，在隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害部位安設(shè)錨桿，可有效提高圍巖的整體承載能力，將已產(chǎn)生裂紋的襯砌混凝土與已加固的圍巖結(jié)合在一起，阻止襯砌結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步破壞。
c．套襯技術(shù)
病害治理中如襯砌產(chǎn)生的裂縫不密集，尚不足以危及隧道結(jié)構(gòu)安全，經(jīng)加固后仍有較強(qiáng)的承載能 力，而且存在凈空斷面縮小的余地，在安設(shè)錨桿、注漿加固的基礎(chǔ)上，可以考慮施作套襯。套襯就是在既有襯砌內(nèi)表面再灌注一定厚度的混凝土，與既有襯砌共同承擔(dān)圍巖壓力。套
襯可以有效地阻止既有襯砌進(jìn)一步裂損變形，同時(shí)可起到防水的作用。
d．結(jié)構(gòu)抽換技術(shù)
隧道襯砌結(jié)構(gòu)如果裂縫交錯(cuò)分布，密度較大，并伴有片塊剝落，嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)，侵入凈空限界，使原襯砌失去使用功能，則應(yīng)考慮拆除舊的襯砌結(jié)構(gòu)，重新施作新的襯砌。結(jié)構(gòu)抽換過(guò)程中，必須采取如下措施，保證施工和隧道結(jié)構(gòu)安全。
①架設(shè)鋼架支撐，抑制結(jié)構(gòu)變形發(fā)展；
②注漿加固圍巖，并利用注漿管懸吊既有裂損襯砌；
③運(yùn)用靜態(tài)破碎及控制爆破技術(shù)拆除1日有裂損混凝土，并嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺；
④及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)并加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)。
e．滲漏水引排技術(shù)
地下水在高速公路隧道病害成因中，是最活躍、最具破壞力的因素，隧道滲漏水病害治理難度最大，其治理效果能夠綜合反映隧道整治質(zhì)量。對(duì)于從襯砌表面(主要在“三縫”部位)滲漏出來(lái)的地下水，必須配合采用引排技術(shù)治理。
4 工程實(shí)例
重慶萬(wàn)梁高速公路亭子埡隧道和金竹林隧道由于建成后山體滑移，引起隧道拱頂、拱墻、拱底產(chǎn)生較大的縱、橫、斜向裂縫，最大裂縫寬度為50mm。金竹林隧道和三正隧道為雙連拱隧道，與國(guó)內(nèi)所有雙連拱隧道一樣特別是中隔墻和拱腳處的防水問(wèn)題都或多或少的存在設(shè)計(jì)不夠完善、施工工藝達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等現(xiàn)象，從而造成該處嚴(yán)重滲漏水。建設(shè)單位及早認(rèn)識(shí)到隧道的病害將對(duì)隧道結(jié)構(gòu)和以后的運(yùn)營(yíng)直接構(gòu)成威脅，分析了病害的原因主要是原因和目前國(guó)內(nèi)雙連拱隧道修建技術(shù)水平問(wèn)題，認(rèn)為這幾座隧道的病害治理是一個(gè)系統(tǒng)工程，必須由 一支在隧道方面具有先進(jìn)施工技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)業(yè)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)和治理。在此共識(shí)下，經(jīng)多方選擇，中鐵隧道集團(tuán)設(shè)計(jì)院和科研所承擔(dān)了本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)和治理任務(wù)。經(jīng)過(guò)三個(gè)多月的緊張施工，基本達(dá)到了一次根治、不留后患的整治目的，整治后隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不滲不漏。2003年12月26日通車(chē)至今一年多采，運(yùn)營(yíng)狀況良好，尤其是對(duì)雙連拱隧道中隔墻滲漏水的治理效果非常顯著。
在隧道病害整治過(guò)程中，綜合采用了注漿加固堵水技術(shù)、結(jié)構(gòu)抽換技術(shù)、中空錨桿加固技術(shù)、引排技術(shù)和軟基袖閥式注漿加固技術(shù)等。尤其是對(duì)雙連拱隧道進(jìn)行注漿堵水過(guò)程中，采取普通水泥漿液和超細(xì)水泥漿液的配合使用，采用了注漿堵水結(jié)合引排水和單獨(dú)引排水治理兩種方案，目前來(lái)看，兩種方案都達(dá)到了預(yù)期的效果。
5 結(jié)論
①隧道病害是國(guó)內(nèi)外非常普遍的現(xiàn)象，其原因是多方面的，高速公路隧道病害一方面大大降低了“高速”，一方面直接威脅到隧道的結(jié)構(gòu)和運(yùn)營(yíng)安全。高速公路近年來(lái)的快速發(fā)展要求不斷提高隧道修建技術(shù)水平，避免或減少隧道病害的發(fā)生；
②高速公路隧道病害的形式主要有滲漏水和結(jié)構(gòu)破損，其中滲漏水病害比較普遍；
③高速公路隧道病害產(chǎn)生的主要原因有地質(zhì)方面的、施工方面的、設(shè)計(jì)方面的和人為因素等，要認(rèn)真地系統(tǒng)地分析；
④高速公路隧道病害整治要各種技術(shù)綜合運(yùn)用，由專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍來(lái)進(jìn)行，治理的時(shí)機(jī)最好選擇在通車(chē)前進(jìn)行，要堅(jiān)持“一次根治、不留后患”的治理原則。
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