張子壯

（深圳高速工程檢測有限公司,廣東 深圳 518000）

0 引言

某高速公路隧道為雙向四車道，設(shè)計時速80 km，隧道設(shè)置為左右線分離的基本平行雙洞（單向交通），隧道中心樁號K232+197.6，左線長5 408 m，右線5 385 m。隧道左洞為端墻式，右洞為削竹式，洞身為復(fù)合式襯砌，路面為瀝青混凝土，但在隧道運營過程中出現(xiàn)不同程度的滲水和襯砌開裂等病害，影響高速公路的使用性能，并威脅行車安全。為準(zhǔn)確分析、判斷病害及成因，該文對該公路隧道進行病害檢查，為下一步隧道養(yǎng)護、維修提供技術(shù)依據(jù)及治理建議。

1 隧道定期檢查內(nèi)容及方法

《公路隧道養(yǎng)護技術(shù)規(guī)范》（JTG H12—2015）明確規(guī)定，隧道定期檢查通常是對隧道結(jié)構(gòu)及其附屬設(shè)施的所有構(gòu)件或部位進行檢查。該次檢查綜合采取定期檢查和地質(zhì)雷達無損專項檢查方法，具體檢查內(nèi)容如表1~2所示。定期檢查通常是以步行目測方式為主，并配合使用各種量測設(shè)備，對缺陷的部位、類型、性質(zhì)、范圍、數(shù)量和程度等進行檢查。在檢查過程中，應(yīng)盡量依次靠近隧道結(jié)構(gòu)的各個部位，注意觀察并詳細(xì)記錄隧道結(jié)構(gòu)部位襯砌裂縫形態(tài)和分布、混凝土外觀缺陷、滲漏水等異常情況以及發(fā)展變化情況。而地質(zhì)雷達無損專項檢查則主要用于隧道主洞檢查，主要采用縱向布線的方法，左、右洞隧道各布置左（右）邊墻、左（右）拱腰、拱頂五條測線，病害嚴(yán)重位置進行測線加密（如隧道左洞出城方向），沿著行車方向進行襯砌質(zhì)量雷達探測?，F(xiàn)場檢測采用連續(xù)檢測方式，每隔10 m 打一個標(biāo)記，在實際測量中，天線盡量勻速移動，樁號應(yīng)標(biāo)記清晰、準(zhǔn)確。

表1 定期檢查內(nèi)容

表2 地質(zhì)雷達無損專項檢查內(nèi)容

2 病害情況及成因分析

2.1 病害檢查結(jié)果

2.1.1 定期檢查結(jié)果

在定期檢查中，通過步行目測方式發(fā)現(xiàn)隧道左右洞洞口、洞門、路面以及標(biāo)志、標(biāo)線、輪廓標(biāo)等情況良好，均未見明顯病害。然而，隧道的襯砌結(jié)構(gòu)、檢修道、排水系統(tǒng)、吊頂及各種預(yù)埋件等出現(xiàn)不同程度的缺陷和損傷。

檢查襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，隧道襯砌出現(xiàn)裂縫、滲水泛堿、襯砌破損、破損露筋、襯砌脫空等病害。其中隧道襯砌裂縫為主要病害，具體統(tǒng)計結(jié)果如表3 所示。

表3 隧道襯砌裂縫病害統(tǒng)計表

檢查檢修道發(fā)現(xiàn)，隧道左洞檢修道出現(xiàn)2 處蓋板缺失；隧道右洞左邊墻檢修道出現(xiàn)1 處蓋板滑落和1 處蓋板缺失。缺失情況如圖1 所示。

圖1 隧道左右洞檢修道缺失情況

檢查排水系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，隧道左洞排水邊溝出現(xiàn)2 處排水溝破損，累計l=3.7 m；右洞排水系統(tǒng)出現(xiàn)1 處排水溝破損，l=2.3 m。破損情況如圖2 所示。

圖2 隧道左右洞排水系統(tǒng)破損情況

檢查吊頂及各種預(yù)埋件發(fā)現(xiàn)，隧道左洞出現(xiàn)6 處消火栓漏水、2 處消火栓箱門缺失、3 處消火栓箱門脫落，右洞出現(xiàn)1 處消防設(shè)備漏水、4 處消火栓漏水，1 處消火栓箱門缺失。

2.1.2 地質(zhì)雷達無損專項檢查結(jié)果

（1）外觀缺陷檢查結(jié)果。檢查結(jié)果顯示，隧道左洞K234+432（施工樁號YK9+115）右拱腰距拱頂2.5 m，存在1 處襯砌破損（呈錐形，即脫落層周邊薄中間厚），厚度0.5~5 cm，脫落后襯砌外漏鋼筋（初步判斷為拱架間連接鋼筋）長度約10 cm，自襯砌剝落位置附近存在3條縫寬1 mm 以上的環(huán)向裂縫，裂縫局部位置存在張裂現(xiàn)象。隧道右洞K233+830（施工樁號ZK9+705）右拱腰存在1 處楔形掉塊，距拱頂2.5 m，面積約0.8 m×0.8 m，層厚2~4 cm，掉塊后新鮮混凝土截面存在疑似塑料薄膜物質(zhì)。

（2）二次襯砌厚度掃描結(jié)果。隧道左洞（出城方向）：根據(jù)地質(zhì)雷達檢測結(jié)果二襯厚度范圍為7~58 cm，其中襯砌最薄的地方位于病害處右拱腰上測線（即病害所在位置），且根據(jù)病害所在位置加密測線得出來的結(jié)果，該區(qū)域內(nèi)右拱腰位置前后2 m，厚度范圍為7~14 cm（設(shè)計厚度為35 cm）。病害區(qū)域（襯砌裂縫、破損漏筋位置）與襯砌厚度最薄的地方高度重合。

隧道右洞（進城方向）：根據(jù)地質(zhì)雷達檢測結(jié)果二襯厚度范圍為13~56 cm，其中襯砌最薄的地方位于K9+756 左邊墻，距病害所在位置斷面8 m（病害所在斷面右拱腰位置二襯厚度合格率為91.0%且未見小于0.5 倍設(shè)計厚度的極值點）。

2.2 主要病害成因分析

2.2.1 襯砌裂縫成因

根據(jù)檢查情況，結(jié)合病害分布位置和數(shù)量，該隧道襯砌主要病害為環(huán)向裂縫。襯砌裂縫主要成因如下：

（1）裂縫特征。隧道左洞裂縫長度介于0.6~15.8 m，寬度介于0.06~2.40 mm，主要出現(xiàn)在邊墻；隧道右洞裂縫長度介于1.0~20.0 m，寬度介于0.10~1.80 mm，主要出現(xiàn)在邊墻側(cè)；就單洞來分析，左右邊墻出現(xiàn)無明顯對稱性，無一定規(guī)律性；就左右洞來比較，右洞多于左洞。

（2）主要原因。結(jié)合裂縫特征和施工工藝、隧道受力，分析出現(xiàn)裂縫的主要原因如下：

①由于邊墻腳處混凝土與襯砌混凝土之間澆筑有時間差，導(dǎo)致兩者的收縮速率不一致，最終導(dǎo)致襯砌混凝土的收縮在先澆混凝土的約束下出現(xiàn)由下往上的裂縫。

②襯砌混凝土在澆筑過程中出現(xiàn)水化熱，養(yǎng)護中因降溫而產(chǎn)生收縮，受到先澆混凝土的約束，拉應(yīng)力大于養(yǎng)護中形成的混凝土抗拉強度，而出現(xiàn)裂縫。

③拱部環(huán)向裂縫產(chǎn)生原因主要是襯砌縱向出現(xiàn)地壓不均，一模襯砌兩端出現(xiàn)不均勻沉降，致使襯砌自拱頂開始，受彎斷裂。

④從地基基礎(chǔ)學(xué)分析，將地基看作均勻地基，每模襯砌看作彈性條形基礎(chǔ)，其上作用均布荷載，此時襯砌中部沉降比邊緣大，襯砌越長，差異越大，導(dǎo)致襯砌從模中底腳開始拉裂并向上延伸，縫寬表現(xiàn)為下寬上窄[1]。

2.2.2 襯砌滲漏水成因

襯砌滲漏水成因主要有兩種：一方面，是因為止水帶安裝位置不準(zhǔn)確或因止水帶老化導(dǎo)致防水性能變差導(dǎo)致施工縫處滲水。另一方面，是由于施工過程中處置不當(dāng)，出現(xiàn)防水板破裂、墻背排水盲管堵塞等，導(dǎo)致襯砌排水不暢，進而從二襯中滲出。

2.2.3 隧道左洞襯砌破損成因

由于施工期間二次襯砌施工質(zhì)量把控不到位，導(dǎo)致局部二次襯砌厚度不足10 cm，二次襯砌承載能力不足，從而引起二次襯砌從最薄弱的位置開始破壞[2]。

2.2.4 隧道右洞襯砌剝落成因

由于二次襯砌施工期間，建筑垃圾未及時清理或者二次襯砌臺車未及時封閉，從而塑料薄膜進入二次襯砌澆筑模板臺車內(nèi)，導(dǎo)致二次襯砌局部形成楔形獨立塊體的現(xiàn)象。

3 病害治理意見

3.1 既有病害治理方法

根據(jù)隧道病害成因，結(jié)合隧道病害的具體情況，對既有病害采取以下處置方法：

（1）襯砌裂縫治理方法：對于寬度小于0.3 mm 的裂縫，在治理時應(yīng)主要采取封閉、觀察等措施；對于邊墻環(huán)向、斜向裂縫，即便為縫寬0.3 mm 以上的裂縫，若無明顯發(fā)展，也可用上述方法進行處理。注意：因隧道所在地區(qū)季節(jié)溫差大，封閉材料必須選用收縮率小并具有一定柔韌性的材料。以往的表面普通砂漿涂抹易再度開裂或脫落；對于寬度0.3 mm 以上的縱向裂縫和貫通裂縫以及半圓形裂縫，需對其進行觀察，可采取環(huán)氧樹脂低壓注射。

（2）襯砌滲漏水治理方法：表面浸潤性滲水可暫不處理，若在雨季出現(xiàn)涌流等較大型滲水，可在襯砌表面開鑿埋管，將水引入排水邊溝。

（3）襯砌破損露筋治理方法：該病害主要是外層鋼筋保護層厚度不夠所致，對破損區(qū)域采取表面噴射混凝土或涂抹砂漿處理。

（4）襯砌裂縫、剝落漏筋治理方法：盡早對該區(qū)域進行專項檢測，在處治尚未完成之前，建議加強日常巡查，并對該區(qū)域進行掛網(wǎng)防護，防止二次襯砌破損進一步發(fā)展導(dǎo)致的掉塊現(xiàn)象。

此外，還應(yīng)針對其他病害采取相應(yīng)的處理方法，如針對檢修道病害，可對缺失的蓋板進行補全，對破損的蓋板進行更換或局部修補；針對排水溝破損，可局部修復(fù)排水溝破損部位；針對消火栓箱門缺失，可更換消火栓箱門缺失部位。

3.2 加強公路隧道養(yǎng)護

通過該次定期檢查，對日后養(yǎng)護工作提出如下建議：

（1）加強日常巡查，尤其雨季來臨之前注意隧道內(nèi)部原滲水位置的涌水狀況及是否有新增滲水點。冬夏季節(jié)，襯砌裂縫有無因熱脹冷縮出現(xiàn)較大發(fā)展、變形。

（2）定期進行清潔維護，保持隧道整潔、美觀，防止垃圾、雜物進入排水溝，堵塞排水系統(tǒng)。

（3）根據(jù)公路隧道相關(guān)規(guī)范要求，在隧道運營過程中應(yīng)加強對隧道結(jié)構(gòu)已破損部位進行監(jiān)測或檢查，準(zhǔn)確掌握隧道結(jié)構(gòu)和性能狀況[3]。

3.3 強化日常巡查工作

為加強公路隧道安全養(yǎng)護工作，全面掌握隧道各項設(shè)施設(shè)備運行情況，消除安全隱患，確保公路隧道安全暢通，應(yīng)強化日常巡查工作。在日常巡查中，應(yīng)強化對重點部位以及重點病害的巡查。

4 結(jié)語

從目前公路隧道運營現(xiàn)狀來看，襯砌裂縫和襯砌滲漏水是常見病害，嚴(yán)重影響公路隧道運行質(zhì)量以及過往車輛的行車安全，因此在公路隧道后期運營中必須做好養(yǎng)護工作。為此，上述以某高速公路定期檢測為研究背景，通過對隧道展開定期檢查工作，明確該隧道病害部位、嚴(yán)重程度以及病害成因等，并結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗，對既有病害提出可行性的治理方法，通過加強公路隧道養(yǎng)護和強化日常巡查工作，保障公路隧道的運行質(zhì)量和行車安全。