高 輝

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

1 隧道病害的集中類型

目前隧道最集中的病害就是襯砌裂縫和滲水。

1.1 襯砌裂縫

筆者近幾年參與了多座隧道的病害處治，裂縫病害較為常見。襯砌裂縫主要出現(xiàn)在地基承載力低的區(qū)域，即巖層破碎、黃土地區(qū)以及煤層采空區(qū)，如圖1，隧道襯砌出現(xiàn)裂縫，且裂縫數(shù)量和寬度日益增長，將很快影響隧道的安全運營。

圖1 某隧道襯砌裂縫（隧道下腹有采空區(qū)）

1.2 隧道滲水

隧道滲水也是最常見的隧道病害。隧道滲水滴到路面，不但影響行車安全，而且長期會對隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定產(chǎn)生影響。在北方襯砌滲水會引起襯砌結(jié)冰，如圖2，掉在車上或者路面，將會產(chǎn)生車毀人亡的慘劇，故隧道滲水在北方尤為重要。

圖2 某隧道襯砌結(jié)冰

2 隧道病害原因分析

2.1 襯砌裂縫

隧道襯砌裂縫的產(chǎn)生和發(fā)展受多種因素的影響，主要包括施工、設(shè)計及地質(zhì)因素[1]。

2.1.1 施工

施工因素導(dǎo)致隧道裂縫主要有3點：a)襯砌厚度不足，造成圍巖的壓力過大，襯砌不足以支撐過大的壓力，導(dǎo)致襯砌開裂；b)襯砌澆筑不實，在靠近施工縫左右兩邊的混凝土澆搗不實，混凝土模塊不平，使得隧道襯砌在施工縫處產(chǎn)生裂縫，以及襯砌混凝土表面產(chǎn)生蜂窩磨面等；c)施工方法不合理，混凝土本身的材料性能以及外部溫度等因素使得施工縫附近出現(xiàn)開裂。施工時拱頂沒有處理好就直接澆筑拱部，導(dǎo)致拱頂和拱腰之間就存在著小空隙，最后發(fā)展成裂縫。

2.1.2 設(shè)計

受到地形以及建設(shè)費用的考慮，山西省內(nèi)幾條隧道在設(shè)計時不得不經(jīng)過采空區(qū)，隧道在施工前對采空區(qū)進行了處治，但是受采空區(qū)無序的分布以及處治效果有限，為后期的隧道病害發(fā)展埋下了隱患。筆者曾經(jīng)負責(zé)大同周邊的一座煤炭專用公路隧道的病害處治，受采空區(qū)的影響，隧道襯砌變形嚴重，裂縫最寬處有2 cm多，并且多處發(fā)生了錯臺，由于養(yǎng)護管理部門沒有及時處理，導(dǎo)致局部拱頂及邊墻發(fā)生了嚴重的襯砌掉塊。

2.1.3 地質(zhì)因素

地質(zhì)因素在隧道病害中不是很突出，但是也有特殊情況，在一些偏壓區(qū)域，受后期人為或者自然原因?qū)е缕珘菏芰Πl(fā)生變化，加大了側(cè)向壓力，從而導(dǎo)致隧道的襯砌受力發(fā)生變化，產(chǎn)生襯砌開裂。

2.2 隧道襯砌滲水

隧道襯砌滲水的原因主要為施工原因。

2.2.1 施工原因

筆者參與了國內(nèi)多座隧道建設(shè)，對隧道防水設(shè)施的安裝過程比較了解。目前國內(nèi)隧道施工過程較為粗放，隧道重要施工環(huán)節(jié)管理不到位，這樣為后期病害埋下了隱患。施工過程的影響主要在以下兩個方面。

2.2.1.1 管理不到位

隧道防水設(shè)施安裝最容易出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)是防水板接縫處的焊接和襯砌接縫處止水帶的安裝。在這兩個薄弱環(huán)節(jié)施工時，施工單位的技術(shù)人員以及監(jiān)理人員很少旁站，并且在防水設(shè)施安裝完成后，很少親自去檢查施工質(zhì)量。筆者見過很多鋪設(shè)完成的防水板上，為了后續(xù)二次襯砌中環(huán)向鋼筋施工的方便，直接將固定鋼筋的鐵釘或者較細的鋼筋釘在防水板上，等于說在施工時防水板已經(jīng)被破壞。有的施工隊在襯砌施工縫處不安裝止水帶。有的隧道中央排水溝在路面施工時，由于管理不善，中央檢查井兩側(cè)的排水管沒有封閉，混凝土直接流進了排水管，堵塞了整個中央排水管。最終導(dǎo)致隧道襯砌背后水無法排出。久而久之，導(dǎo)致襯砌水位升高，最終將要從施工最薄弱的區(qū)域滲水。

2.2.1.2 施工水平參差不齊

施工隊伍技術(shù)水平參差不齊，施工質(zhì)量不過關(guān)，也為隧道的滲水埋下隱患。筆者在施工現(xiàn)場見到有的施工隊伍剛開始從事隧道防水施工，工人對施工工序較為陌生，造成了施工的隨意性。防水板的接縫處，多處存在氣泡，造成了后期水流的通道，這樣的例子舉不勝舉。

3 隧道病害處治

3.1 隧道裂縫

隧道出現(xiàn)裂縫時，不要急于處治。先進行變形監(jiān)測，使用專業(yè)的監(jiān)測儀器，例如裂縫檢測儀進行觀測。同時在隧道拱頂以及邊墻設(shè)置沉降觀測點（這種方案建議僅采用在黃土地區(qū)、隧道圍巖底部巖層破碎區(qū)域以及煤層采空區(qū)區(qū)域）。分為以下幾種情況進行處治。

a)襯砌裂縫不再發(fā)生變化時，對襯砌裂縫僅采取環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)劑進行封堵。

b)裂縫仍在發(fā)展，但發(fā)展較慢。建議繼續(xù)觀測，直到裂縫不再發(fā)展，且不影響行車安全的情況下，對裂縫僅采取環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)劑進行封堵。

c)裂縫發(fā)展速度較快，且將很快危及行車安全時，應(yīng)立即進行病害處治。在隧道凈空允許的情況下，可在原襯砌套拱，即采用工字鋼＋鋼筋網(wǎng)進行加固，最后噴射混凝土。此時應(yīng)加密工字鋼，采用保守設(shè)計，避免襯砌裂縫的再次出現(xiàn)。當隧道凈空有限時，此時應(yīng)立即封閉隧道，拆除原來的襯砌（在拆除的過程中，兩側(cè)應(yīng)做臨時支撐，且拆除的斷面不易過大），重新施做隧道襯砌，必要時在新襯砌內(nèi)架設(shè)工字鋼。

3.2 隧道滲水

a)隧道滲水來至地表水時，處治方案為對地表進行疏通，用黏土做一層防水層，阻止地表水下沉進入隧道。

b)隧道滲水來至地下水時，當二次襯砌為素混凝土?xí)r處治方案為僅在洞內(nèi)進行處治，即在隧道襯砌上布設(shè)排水管，同時對裂縫進行封堵。當二次襯砌為鋼筋混凝土?xí)r也僅在洞內(nèi)進行處治，即對襯砌采用注漿封閉，再對裂縫進行封堵，最后在襯砌上布設(shè)排水管進行處治。當滲水十分嚴重時，在隧道凈空允許的情況下，可考慮重新布設(shè)防水設(shè)施。

c)隧道襯砌滲水為地表水和地下水的雙重作用,可采用以上兩種洞頂和洞內(nèi)的處治方案綜合進行處治。

在進行隧道滲水處治前，必須做詳細的勘察，弄清地下水的源頭，這樣才能很有針對性地進行病害處治方案的設(shè)計。國內(nèi)很多滲水隧道，由于病害勘察不夠詳盡，處治完成后，很短時間內(nèi)又出現(xiàn)了滲水，這樣的處治不僅是對經(jīng)濟的浪費，而且會對隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。在病害勘察時，勘察設(shè)計單位應(yīng)多請一些水文地質(zhì)專家現(xiàn)場進行指導(dǎo)，同時可采用一些檢測手段進行探測。

4 建議

4.1 對隧道設(shè)計的建議

易出現(xiàn)裂縫的建議：在隧道底部承載力不足的區(qū)域，應(yīng)增加仰拱的厚度；在一些采空區(qū)區(qū)域，建議不僅要在隧道施工前進行采空區(qū)處治，在隧道施工過程中，在洞內(nèi)對處治效果不好的區(qū)域進行二次處治。同時如果有必要，建議增加隧道的半徑長度，可在原來的基礎(chǔ)上增加30 cm，一旦隧道襯砌出現(xiàn)較大開裂，套拱為最有效的方案，在設(shè)計時做到未雨綢繆。目前很多公路隧道兩側(cè)的采空區(qū)還在開采，建議在設(shè)計時就根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，給出隧道的安全紅線，保證隧道的安全。

易出現(xiàn)隧道滲水嚴重的區(qū)域，建議增加環(huán)向排水管的數(shù)量，對灰?guī)r區(qū)域建議增大環(huán)向排水管、縱向排水管以及橫向引水管的管徑，防止灰?guī)r水垢堵塞水管。中央排水管的兩頭設(shè)計塑料管塞，防止施工過程中，路面的混凝土以及其他雜物通過中央檢查井進入中央排水管內(nèi)，防止出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。

4.2 隧道施工管理的建議

再好的設(shè)計，沒有有效的監(jiān)管，也將是一個豆腐渣工程，隧道施工管理至關(guān)重要。在隧道施工重要的環(huán)節(jié)，如襯砌的澆筑、防水設(shè)施的安裝等，施工單位技術(shù)主管以及監(jiān)理工程師應(yīng)負起責(zé)任，一旦發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題，必須嚴懲。

5 結(jié)論

隧道設(shè)計時做到未雨綢繆，在施工過程中加強監(jiān)管，那么隧道病害將會大面積地減少，這樣既能減少國家的經(jīng)濟支出，又能保證人民的生命財產(chǎn)安全。