張鵬

（甘肅省交通科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著襯砌混凝土技術(shù)日趨成熟，已在公路隧道工程中獲得有效應(yīng)用，并且整個施工過程簡單，技術(shù)應(yīng)用成本低，但實際技術(shù)應(yīng)用過程中，公路隧道工程經(jīng)常發(fā)生各種襯砌裂損病害問題。基于確保公路隧道的使用質(zhì)量，有必要加強公路隧道襯砌裂損病害檢測及治理措施的探討研究，其意義重大。

1 公路隧道襯砌裂損病害的成因分析

1.1 設(shè)計原因

公路隧道開展前，相關(guān)人員對于公路隧道工程區(qū)域及周邊的地質(zhì)條件勘察不到位，襯砌類型選擇以及圍巖級別劃分不合理，會導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)和巖層荷載差異性過大，這樣易引發(fā)裂損病害問題。同時，由于施工區(qū)域地質(zhì)條件的復(fù)雜性，隧道設(shè)計初始階段，設(shè)計單位很難制定出完全滿足圍巖實際情況的設(shè)計方案，只能在具體施工過程中依據(jù)現(xiàn)場情況對于設(shè)計方案實施優(yōu)化，但設(shè)計方案仍存在一些不足以及問題，影響公路隧道襯砌強度，進(jìn)而導(dǎo)致襯砌局部裂損情況。同時，很多公路隧道工程設(shè)計階段，設(shè)計人員基于設(shè)計成本及工程安全穩(wěn)定性等方面考慮，設(shè)計理念過于保守，使用先拱后墻的施工方式，致使隧道襯砌背后形成大量空洞，影響隧道襯砌受力情況，導(dǎo)致隧道襯砌開裂。并且一些公路隧道襯砌未布設(shè)防水板，混凝土型號選擇不當(dāng)，導(dǎo)致其抗?jié)B性能不足，均可能導(dǎo)致公路隧道襯砌裂損[1]。

1.2 施工原因

公路隧道施工作業(yè)過程中，施工單位前期爆破作業(yè)不到位或者部分坍塌未填補，均會導(dǎo)致公路隧道襯砌背后存在大量的空洞；施工過程操作不當(dāng)，現(xiàn)場發(fā)生漏漿情況，均會影響施工質(zhì)量。同時，在現(xiàn)場施工過程中，施工單位未依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行作業(yè)，二次襯砌拆模時間過早，混凝土強度可能未達(dá)到設(shè)計值的75%，混凝土養(yǎng)護(hù)時間不夠，混凝土強度不達(dá)標(biāo)，基于自重及圍巖荷載影響而產(chǎn)生大量裂縫。如果施工單位提前施做二次襯砌，初期支護(hù)變形未趨于穩(wěn)定，圍巖應(yīng)力未完全釋放，造成二次襯砌過早承受圍巖壓力而開裂，這在一定程度上也會影響襯砌結(jié)構(gòu)耐久性及其他性能。另外，現(xiàn)場施工作業(yè)過程中，混凝土配合比以及泵送混凝土工藝均需要施工單位進(jìn)行嚴(yán)格控制，但一些施工單位基于各種因素并未依據(jù)相關(guān)規(guī)范實施有效控制，材料性能不達(dá)標(biāo)或者襯砌混凝土澆筑時混凝土供應(yīng)量不夠，也會影響混凝土使用質(zhì)量。如果仰拱超挖過多、仰拱基底存有虛渣，鎖腳錨桿施工質(zhì)量不好會造成鋼拱架和二襯結(jié)構(gòu)受力不均，造成應(yīng)力集中和襯砌不均勻沉降，導(dǎo)致出現(xiàn)環(huán)向裂縫[2]。

1.3 地質(zhì)條件原因

公路隧道工程施工區(qū)域地質(zhì)條件尤為重要，當(dāng)施工區(qū)域地質(zhì)條件過于復(fù)雜，也會產(chǎn)生公路隧道襯砌裂損病害，如公路隧道圍巖風(fēng)化度較高時，巖體節(jié)理裂隙數(shù)量多，如果前期工程勘探工作不到位，或者設(shè)計時未將該因素進(jìn)行重點考慮，則會明顯降低公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)的安全性。如果公路隧道工程施工區(qū)域為泥質(zhì)巖層時，隨著水分等因素影響，巖石容易軟化，從而導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性變差，襯砌結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的荷載會顯著增大，而產(chǎn)生裂損。對于公路隧道工程來說，地下水文情況也是公路隧道襯砌裂損病害的主要形成因素之一，如果地下水位過高或者地下滲水情況嚴(yán)重時，公路隧道工程長時間處于這種環(huán)境下，會影響工程壽命。如果公路隧道工程施工區(qū)域內(nèi)，巖層基礎(chǔ)出現(xiàn)不均勻沉降情況時，襯砌結(jié)構(gòu)則會發(fā)生彎拉及扭曲，其實際結(jié)構(gòu)應(yīng)力超標(biāo)則會引發(fā)彎張損裂出現(xiàn)。另外，圍巖壓力受力不均勻，也會引發(fā)隧道襯砌裂損病害，主要是隧道兩側(cè)襯砌結(jié)構(gòu)受圍巖壓力程度不足，存在明顯的偏壓情況，導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形，其中襯砌拱腰位置變形程度最大，其裂損可能性也最高[3]。

1.4 其他原因

侵蝕介質(zhì)腐蝕也會導(dǎo)致隧道襯砌裂損，這主要是隧道環(huán)境內(nèi)存在空氣、水及鹽分顆粒，基于這些物質(zhì)的長期共同影響，襯砌混凝土逐步碳化以及鋼筋銹蝕，致使襯砌裂損。另外，公路隧道工程區(qū)域內(nèi)發(fā)生自然災(zāi)害問題，諸如地震、泥石流等，導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)變形或損傷。

2 公路隧道工程襯砌裂損病害問題的主要檢測內(nèi)容

2.1 滲漏水病害檢測

公路隧道工程日常使用過程中，滲漏水病害問題發(fā)生頻次較高，因此工程技術(shù)人員需將滲漏水病害檢測作為基礎(chǔ)檢測項目之一。實際病害檢測過程中，工作人員應(yīng)當(dāng)依據(jù)相關(guān)檢測標(biāo)準(zhǔn)以及工程指標(biāo)要求，參考襯砌腐蝕以及鋼筋銹蝕情況，明確具體的檢測范圍、檢測指標(biāo)及檢測頻次等，這樣確保滲漏水病害檢測的質(zhì)量。同時，因為滲漏水病害檢測工作專業(yè)性較強，所以要求工程人員具有良好的專業(yè)知識積累量，專業(yè)檢測技能達(dá)標(biāo)以及檢測工作經(jīng)驗豐富。一般情況，滲漏水的檢測需使用地質(zhì)雷達(dá)對襯砌背后的富水區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)探測，而技術(shù)人員可通過滲漏水病害檢測確定具體的滲漏水病害產(chǎn)生原因，及時制定針對性病害處理措施，從而確保公路隧道工程使用質(zhì)量[4]。

2.2 結(jié)構(gòu)裂縫檢測

公路隧道工程襯砌裂縫病害較為常見，裂縫類型按分布形式可分為環(huán)向裂縫、斜向裂縫和橫向裂縫；按受力狀況可分為受力裂縫和非受力裂縫。對裂縫進(jìn)行全面檢測，觀測其發(fā)展趨勢，分析裂縫產(chǎn)生原因，對判斷裂縫的受力狀況尤為重要。裂縫寬度觀測采用裂縫測寬儀進(jìn)行觀測，初次觀測時對典型裂縫進(jìn)行標(biāo)記，固定量測位置，然后根據(jù)量測頻率進(jìn)行觀測，對測量值進(jìn)行比較。由于裂縫長度不規(guī)則，較難準(zhǔn)確測量，一般檢測時對裂縫末端進(jìn)行標(biāo)記，后續(xù)觀測過程中，讀取超過裂縫標(biāo)記末端的增量ΔL 來記錄裂縫的變化情況。裂縫深度采用超聲波無損檢測，并輔助以裂縫取芯驗證。由于隧道結(jié)構(gòu)的裂縫部位只有一個可測表面，因此采用單面平測法。平測時應(yīng)在裂縫的被測部位，以不同的測距，按跨縫和不跨裂縫布置測點（布置測點時應(yīng)避開鋼筋的影響）進(jìn)行檢測，圖1為裂縫寬度檢測。

圖1 裂縫寬度檢測

2.3 基底類病害檢測

基底類病害檢測作為公路隧道工程襯砌裂損病害的重點檢測項目之一，如果公路隧道基底存在虛渣或基底承載力不足時，會使得襯砌產(chǎn)生沉降變形，局部產(chǎn)生空洞，易引發(fā)襯砌開裂破損問題。實際基底類病害檢測工作實施過程中，工作人員應(yīng)評估不同襯砌結(jié)構(gòu)形式的相關(guān)影響，然后對于襯砌結(jié)構(gòu)受力情況實施精確計算，如果結(jié)構(gòu)受力差異性過大時，便會引發(fā)襯砌開裂問題。另外，基底類病害檢測時，工作人員也應(yīng)檢測評估現(xiàn)場施工方法對于施工質(zhì)量的具體影響，這可減少施工過程中的安全隱患。

2.4 混凝土病害檢測

與其他病害問題比較來說，混凝土病害危害性較大，公路隧道發(fā)生混凝土病害時，會影響工程使用的安全性和耐久性，嚴(yán)重時會影響隧道內(nèi)行車安全，甚至導(dǎo)致隧道坍塌?；炷敛『z測過程中，工作人員應(yīng)首先對于混凝土配合比、攪拌時間、振搗強度、水泥含量等方面進(jìn)行全面檢測，其次對隧道襯砌結(jié)構(gòu)的厚度、強度及密實性進(jìn)行詳細(xì)檢測，這樣可為公路隧道襯砌裂損問題防治處理提供數(shù)據(jù)參考。

2.5 圍巖穩(wěn)定性分析檢測

公路隧道斷面面積大，襯砌結(jié)構(gòu)會承受較大的圍巖荷載，產(chǎn)生裂損一般不僅僅是結(jié)構(gòu)自身存在質(zhì)量缺陷，如果圍巖不穩(wěn)定，施加的圍巖荷載超過混凝土結(jié)構(gòu)承載力，也會產(chǎn)生大量的隧道裂縫。因此，在隧道施工過程中，要有專業(yè)的地質(zhì)工程師對圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析。目前判斷圍巖穩(wěn)定性最可靠的檢測方法是監(jiān)控量測技術(shù)，監(jiān)控量測也是“新奧法”施工理念的核心。通過對隧道開挖后圍巖的變形情況進(jìn)行監(jiān)測，可以準(zhǔn)確地掌握圍巖穩(wěn)定狀況，在圍巖變形速率降低，變形基本穩(wěn)定后，再施做二次襯砌，可以極大的減少結(jié)構(gòu)受力，確保結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定。

3 公路隧道工程襯砌裂損病害問題治理措施

3.1 公路隧道工程襯砌裂損病害問題的解決措施

3.1.1 空洞注漿處理法

很多公路隧道工程建設(shè)過程中，隧道襯砌結(jié)構(gòu)背后位置存在大量空洞和空隙，造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承擔(dān)的應(yīng)力過大，針對這種情況，施工單位可利用注漿作業(yè)方法重點處理襯砌結(jié)構(gòu)背后病害問題，提升襯砌結(jié)構(gòu)的綜合承載力。而空洞注漿處理法應(yīng)用過程中，施工單位應(yīng)選擇合適的注漿孔，確定具體的注漿孔數(shù)量，確?？锥撮g距合適，并在兩個注漿孔的中間位置設(shè)置排氣孔，適當(dāng)調(diào)整孔道深度，確?？椎来┻^隧道襯砌結(jié)構(gòu)。為確保注漿作業(yè)施工效率及施工質(zhì)量，應(yīng)重點控制漿液質(zhì)量及注漿量，盡量采用單液注漿材料，并依據(jù)工程需求調(diào)整水泥及粉煤灰配比，再額外添加一定量的膨脹劑。漿液配制完成后，工作人員應(yīng)當(dāng)進(jìn)行試漿實驗，確保膠結(jié)率及抗壓強度等級等性能指標(biāo)達(dá)標(biāo)。同時，工程人員還可利用物探技術(shù)探測空洞及空隙情況，并根據(jù)物探結(jié)果評估滲透系數(shù)、損失系數(shù)，從而精準(zhǔn)控制注漿量。并且整個施工作業(yè)實施階段，還需對于注漿壓力進(jìn)行控制，確保注漿質(zhì)量滿足工程要求。

3.1.2 無壓排水系統(tǒng)

當(dāng)前很多公路隧道工程長時間使用過程中，其隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生大量的斜向裂縫與環(huán)向裂縫，其形成一定的滲透通道，而地下水通過這些裂縫進(jìn)行滲漏，甚至部分區(qū)域出現(xiàn)嚴(yán)重的積水情況。因此針對這種情況，公路隧道工程襯砌裂損病害處理過程中，施工單位可使用無壓排水系統(tǒng)方案，具體利用特殊性半圓排水管，其順著裂縫方式實施敷設(shè)作業(yè)，構(gòu)建完整的排水系統(tǒng)，這樣可有效防止地下水滲入隧道，并可利用隧道現(xiàn)有襯砌以及補強層的通道，地下水可流入公路隧道兩側(cè)的排水溝。當(dāng)公路隧道工程滲水位置面積過大時，施工單位可布設(shè)一定數(shù)量的鉆水孔實現(xiàn)有效排水，而隧道拱腳墻底位置應(yīng)設(shè)置集水孔，用于墻后排水需要。同時，施工單位可在裂縫四周加裝排水管，然后使用水泥釘固定方式，并在管道表面敷設(shè)一定厚度的環(huán)氧砂漿，這樣可有效防止噴射混凝土的沖擊影響，并且排水管可連接邊墻內(nèi)縱向排水管，而縱向排水管與隧道外邊溝連接，構(gòu)建高效穩(wěn)定的無壓排水系統(tǒng)。

3.1.3 襯砌結(jié)構(gòu)補強

為了解決公路隧道工程襯砌裂損病害問題，施工單位可采用襯砌結(jié)構(gòu)補強方式，其應(yīng)對于隧道襯砌結(jié)構(gòu)補強層厚度實施精準(zhǔn)控制，補強層厚度應(yīng)滿足工程結(jié)構(gòu)補強要求，確保公路隧道使用的安全性。實際拱部澆筑作業(yè)實施過程中，由于整個作業(yè)難度較大且空洞產(chǎn)生數(shù)量多，這樣難以確保施工質(zhì)量，因此可利用噴射混凝土方式進(jìn)行施工，可減少空洞產(chǎn)生的數(shù)量。襯砌結(jié)構(gòu)補強作業(yè)時，施工單位應(yīng)采取拱部噴射及邊墻澆筑的施工方案開展作業(yè)，這樣既可保證整體補強作業(yè)質(zhì)量，還可降低施工作業(yè)的困難程度，達(dá)到良好的病害治理效果。同時，為了提升公路隧道拱部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，施工單位應(yīng)優(yōu)化新增邊墻受力情況，并利用錨桿實施拱腳加固處理，具體作業(yè)時，施工人員應(yīng)在拱腳位置布錨桿及鋼筋，并控制鋼筋間距及排距。另外，水泥砂漿封堵時，施工人員可在合適位置加裝鋼筋網(wǎng)，并將鋼筋網(wǎng)與連接鋼筋進(jìn)行焊接，如果病害問題較為嚴(yán)重時，其根據(jù)現(xiàn)場情況增加鋼筋網(wǎng)層數(shù)。

3.2 提升襯砌裂損病害問題治理的優(yōu)化措施

3.2.1 落實治理技術(shù)交底

公路隧道工程襯砌裂損病害出現(xiàn)后，施工單位應(yīng)組織相關(guān)部門分析病害類型以及成因，然后依據(jù)現(xiàn)場情況制訂切實可行的病害治理方案，然后開展技術(shù)交底工作，確?，F(xiàn)場施工人員均可了解治理作業(yè)重點內(nèi)容及相關(guān)注意事項，尤其能夠?qū)⒉『z測及治理方法步驟等內(nèi)容熟練掌握，提升施工人員的工作責(zé)任心以及工作熱情，做好施工人員培訓(xùn)工作，禁止治理過程中出現(xiàn)隨意性操作行為。

3.2.2 提升治理工作質(zhì)量控制力度

如果公路隧道襯砌裂損治理作業(yè)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，不僅影響現(xiàn)有隧道襯砌結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，也會導(dǎo)致材料、人力資源及資金嚴(yán)重的浪費，因此施工單位應(yīng)當(dāng)提升治理工作質(zhì)量控制力度。襯砌裂損病害問題治理過程中，如現(xiàn)場使用混凝土，盡量選取合適的骨料以及低含堿量水泥，合理選擇水灰比，避免由于堿-骨科反應(yīng)產(chǎn)生二次裂縫，并確?；炷涟韬妥鳂I(yè)治理，控制混凝土運輸時間，防止混凝土提前凝結(jié)或結(jié)塊，施工人員也應(yīng)重點做好混凝土保溫養(yǎng)護(hù)工作，精準(zhǔn)控制溫度變化，減少二次裂縫產(chǎn)生量。另外，施工單位應(yīng)組織專業(yè)的質(zhì)量管控團(tuán)隊，并對于施工過程實施嚴(yán)格監(jiān)管，督促現(xiàn)場施工人員嚴(yán)格依據(jù)操作規(guī)程實施作業(yè)。襯砌裂損病害問題治理作業(yè)完成后，施工單位應(yīng)當(dāng)組織專項質(zhì)檢隊伍，重點對于治理作業(yè)進(jìn)行全面檢查，針對查找到的質(zhì)量問題，及時制定相應(yīng)的解決措施，實施有效處理。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著當(dāng)前我國公路交通運輸行業(yè)的快速發(fā)展，公路隧道建設(shè)規(guī)模及數(shù)量隨之增多，這在很大程度上方便了大眾出行及貨物運輸，但公路隧道長期使用時易發(fā)生各種襯砌裂損病害問題，影響公路隧道正常使用。因此施工單位應(yīng)依據(jù)現(xiàn)場情況檢測病害成因，然后制定相應(yīng)措施用于治理公路隧道裂損問題，這樣可提升隧道襯砌結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性，做好施工質(zhì)量管控工作，確保公路隧道通行順暢及安全。