长大山岭隧道的工程病害及防治技术探讨

第３８卷第２期　２０１２年６月　湖南交通科技　Ｖｏ１．３８　Ｎ０．２　ＨＵＮＡＮ　ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ｒＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｊｕｎ．２０１２　文章编号：１００８—８４４Ｘ（２０１２）０２—０１２４—０３　长大山岭隧道的工程病害及防治技术探讨　王院平　（朔州路桥建设有限责任公司，山西朔州０３６００２）　摘要：随着长大山岭隧道在我国西部山区高速公路及铁路修建中应用越来越多，由此　而带来的工程病害也逐渐趋向于多样性和复杂性。为此，通过综述现有隧道工程病害的主要　类型、劣化等级，探讨了长大山岭隧道的病害成因，发现隧道所在的工程地质环境及外来荷载　是其产生病害的外部因素，而其内部因素应归结于隧道选线、设计、施工以及材料等方面存在　的不足。并以此为基础，进一步探讨了长大山岭隧道工程病害的防治措施，以期为相似工程的　建设提供参考。　关键词：隧道工程；工程病害；防治技术；衬砌结构；围岩松弛　中图分类号：Ｕ　４５７　文献标识码：Ｂ　０　前言　随着我国西部大开发的进一步发展，在山区修　建高速公路和铁路也越来越多，为了满足道路或铁　路线性的需要，通常利用长大隧道来穿越崇山峻岭。　长大山岭隧道工程设计与施工时经常会遇到地下水　贮藏丰富、岩石风化程度较高、围岩不稳、山体滑坡　等不良地质灾害问题，而长大山岭隧道所穿越山体　的稳定与否则常常成为隧道工程建设能否顺利开展　的关键。因此，在进行长大山岭隧道设计与施工前，　为公路隧道工程的防排水设计提供了非常有益的参　考；徐发俊　根据洋条隧道病害的发生发展过程，　分析了侧墙纵向裂缝、拱部衬砌裂缝以及隧道漏水　等病害发生的原因，并在此基础上，提出了一系列有　效的预防加固措施；李凯Ｌ６　分析了塌方区公路隧道　病害类型的产生原因及防护处治技术。上述研究或　探讨为我国公路或铁路隧道的高速发展作出了很大　贡献，也为后续研究奠定了良好的基础。但是，鉴于　隧道工程的复杂性以及工程病害的多样性，尚有许　多问题值得进一步深入研究和探讨。　为此，本文拟着重分析综述现阶段长大山岭隧　道的主要工程病害及其成因，并以此为基础，进一步　探讨处治这些工程病害的措施及技术，以期为长大　山岭隧道的设计与施工提供参考。　必须对该隧道所穿越山体的稳定性进行多方面的分　析与研究，并在此基础上提出合理有效的安全防护　措施…。　有关长大山岭隧道工程病害问题，国内外部分　学者对此早有关注，如：陈礼伟…从选线、设计、施　工及运营维护等方面对隧道工程可能产生的病害及　其产生原因进行了总结和分析，并提出了一些有益　的防护加固措施；刘海京等　根据国内外隧道病害　１　长大山岭隧道的工程病害类型及　原因　１．１长大山岭隧道的病害类型　一的研究现状，分析和综述了有关隧道病害的研究方　法及技术特点，并结合实际工程需要，提出了现有研　究的不足之处及病害研究的总体思路；代高飞等　通过对某公路隧道病害的现场调研，对公路隧道的　般来说，长大山岭隧道的工程病害类型主要　包括如下几种：　１）渗漏水病害（包括冻害）。对于长大山岭隧　道的渗漏水病害主要表现在隧道漏水、涌水（拱部　滴水、隧道底冒水、孔眼渗水）、衬砌周围积水、潜流　冲刷、侵蚀性水对衬砌的侵蚀以及冻害等几种情况。　据不完全统计，几乎所有的隧道病害都与渗漏水有　直接或间接的联系。隧道结构的缺陷给隧道渗漏水　主要病害进行了分类，并根据隧道裂缝的走向将其　分为纵向裂缝、斜向裂缝和环向裂缝三类；黄成　光　】根据我国公路隧道的防排水问题，阐述了公路　隧道通病中的渗漏水、涌水及相应的防治技术措施，　收稿日期：２０１２—０３—２０　作者简介：王院平（１９６９・），男，一级建造师，监理工程师，试验工程师，研究方向：公路工程施工管理与技术。　２期　王院平：长大山岭隧道的工程病害及防治技术探讨　１２５　提供了通道，隧道渗漏水的长期作用又会加剧隧道　侵蚀破坏，特别是在围岩有地下水并具有侵蚀性的　情况下，对衬砌和隧道设备的腐蚀更加严重。　２）衬砌结构裂损病害。长大山岭隧道衬砌结　构的裂损病害主要包括衬砌变形、衬砌移动、衬砌开　裂、衬砌材料老化、衬砌剥落、剥离以及衬砌结构错　常常会出现基床下沉、陷落、翻浆冒泥、基床侧沟开　裂变形导致冒泥、冒水、轨道变形以及混凝土底板开　裂变形等病害。　４）其他类型病害等。如：洞门开裂、错台、前　倾、下沉以及围岩下沉塌陷和滑动等。　根据《铁路桥隧建筑物劣化评定标准》可将其　缝、错台等。　分为如下几种等级，如表１所示。　３）基床破损病害。在长大山岭隧道的基床中，　表１隧道劣化等级划分　１．２病害产生的原因　通过对国内外公铁长大隧道的调研　发现，　２　长大山岭隧道工程病害防治　长大山岭隧道产生病害的主要原因可归结于：漏水、　２．１隧道防渗防漏措施　冻害、材料老化、偏压、衬砌背后空洞以及地质灾害　对洞内围岩裂隙水或涌水，根据工程地质和水　等。　文地质条件，经技术经济比较后，可选用以下隧道　从图１、图２可以发现，隧道病害的产生有因外　防排水措施：　部原因造成的，如近期施工影响，也有因内部因素所　１）采用排水盲沟、排水钻孔等排水设施；　造成的，如材料老化、混凝土劣化等。此外，隧道本　２）小导管周壁预注浆、全断面地层预注浆及　身的设计和施工也会带来一些病害，且伴随着上述　浅埋地段地表预注浆、旋喷法等加固围岩、封堵地　病害相互影响，相互作用。　下水；　３００　３）复合式衬砌在初期支护与二次衬砌之间选　Ｚ　２５０　用塑料板防水层或喷涂防水层；　删２００　ｌ９８　４）二次衬砌采用防水混凝土，施工缝采取加　ｊ蠹；１５０　强的防排水措施。　№　１００　见图３。　５０　Ｏ　－　旦－　隔辅　．翻３７　　．一　Ｌ．Ｉ　Ｊ　隧道防渗防漏措施　１　２　３　４　５　６　７　８　９　１０　ｌｌ　ｌ一材料老化；２～偏压；３一膨胀性土亚；４一承载力不足：　５一背后空洞；６～漏水或冻害；７一滑坡；８一出水异常；　９一混凝土劣化；ｌＯ一近期施工影响；１　ｌ～其他　线状漏水Ｉ　ｌ面状漏水Ｉ　ｌ墙背注浆ｌ　Ｉ降低水位　图１隧道病害统计图　导　水　法　回囱　ｌ　Ｉ　ｌ篷　沙井排水　图３隧道防渗防漏措施　面函　２．２隧道围岩松弛和滑坡的防治　对于长大山岭隧道，滑坡的规模一般都很大，滑　动面在隧道断面内或以下时，隧道会移动，若防治措　１２６　湖南交通科技　３８卷　施不当以致不能控制其变形的发展时，最好是选择　４）内衬补强。内衬补强主要适用于衬砌结构　改线。而对于可控变形的防治措施，也应根据变形　大范围劣化（１０　ｍ　以上）的情况。其主要采用喷射　程度、发展规模、施工条件等适当选择。针对隧道围　法或现浇混凝土法。　岩松弛和滑坡的防治措施主要有：　５）此外还可采取金属网加固和补强拱架等措　１）拱架加固和内衬补强。以此增加衬砌的抗　施来改善衬砌结构的安全性和稳定性。　剪强度，防止衬砌碎块的脱落。　总的来说，长大山岭隧道的病害发展是一个渐　２）回填压浆。可以填补衬砌拱顶背后的空隙。　变过程。若在隧道修建阶段或运营阶段发现病害，　如曹家坡隧道。　应首先分析病害产生的原因，并根据其成因及时采　３）增设仰拱、底撑或在边墙下部路基用锚杆加　取有效的防护加固措施，力求做到有针对性的整治，　固。如小德江２　隧道。　从而尽可能将病害产生的危害减小到最低程度。　４）改善刹肩（置换混凝土砂浆），以改善刹肩　不良的病害；增加内衬的厚度，可以弥补内衬结构厚　３　结论　度不足。　综上所述，工程地质环境及外来荷载仅是隧道　５）当衬砌承载能力不足时，可以向衬砌背后压　产生病害的外因，隧道病害的内因也就是其真正原　注水泥砂浆或泡沫砂浆；当衬砌厚度不足且劣化时，　因应该归结于隧道选线、设计、施工以及建材方面等　可通过补强拱架＋混凝土内衬砌或大型护板＋锚杆　存在缺陷，使得隧道本身存在某些安全隐患。因此，　的方式来进行补强加固。如日本的先岩隧道。　要想从根本上减少（或消除）隧道病害，应尽可能消　２．３隧道衬砌结构劣化、脱落防治　除人为因素上述方面存在的不合理性。通过上述分　一般来说，隧道衬砌的劣化及脱落，多为年久劣　析，得到如下结论：　化并与渗漏水有很大关系，此外，有害水、冻害、盐害　１）根据现有长大山岭隧道的研究现状，综述了　等外因也可起到一定危害作用。作为隧道病害的内　其工程病害类型及劣化等级；在此基础上，通过进一　因，施工过程中混凝土质量、施工缝填充不良等材质　步对国内外公铁长大隧道的调研，总结了长大山岭　问题、碱反应等也将促进劣化的发展。因此，针对隧　隧道的病害成因。　道衬砌结构劣化脱落的防治措施主要从如下几个方　２）基于长大山岭隧道的成因分析，从隧道防渗　面考虑。　防漏、围岩松弛及滑坡、衬砌结构劣化与脱落等方面　１）衬砌结构的表面清扫、凿除。表面清扫是指　探讨了长大山岭隧道的病害防治措施。　当衬砌表面被煤烟、游离石灰、晶花、霉菌、油脂等附　着物污染时，清楚这些表面污染物的方法。而凿除　参考文献：　适用于衬砌块有掉落的可能和衬砌表面局部劣化的　［１］陈礼伟．浅析隧道病害产生的原因［Ｊ］．隧道建设，２００４，２４　场合，或者其他处理措施之前采用。　（２）：８３—８５．　２）嵌缝与开裂注浆。对于砖、石、混凝土砌块，　【２］刘海京，夏才初，朱合华，等．隧道病害研究现状与进展［Ｊ］．地下　空间与工程学报，２００７，３（５）：９４７—９５３．　当接缝材料劣化、主体材料完好时，可以采用嵌缝进　［３］代高飞，朱合华，夏才初．某公路隧道病害成因分析与治理研究　行处理；开裂注浆是向衬砌结构的开裂处压注浆液，　［Ｊ］．中国安全科学学报，２００５，１５（１２）：８９－９２．　使开裂的衬砌结构得到一定程度修复，如北山隧　［４］黄成光．隧道防排水设计及渗漏水病害的防治［Ｊ］．云南交通科　道。　技，２００１，１７（２）：６０—６２．　３）采用防护板加固。防护板是在比较狭小的　［５］徐发俊．公路隧道病害分析与防治【ｊ］．华东公路，１９９５（５）：５４　—５７．　衬砌表面范围内用螺栓等锚具固定Ｌ型钢、平钢和　［６］李凯，吴维导．隧道塌方的原因分析与处治的措施［Ｊ］．广西交　钢板等以防止剥落的处理方法。其主要适用于衬砌　通科技。２００１，２６（３）：３９—４２．　开裂处或部分混凝土施工缝处的加固。如日本的关　［７］关宝树．隧道工程维修管理要点集［Ｍ］．北京：人民交通出版社，　原隧道。　２Ｏ０４．