導(dǎo)語(yǔ)：寒區(qū)隧道主要病害成因及處治措施一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:針對(duì)山西省某寒區(qū)隧道的主要病害情況，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀笏牡刭|(zhì)情況，分析了隧道襯砌裂縫和滲漏水原因，提出了裂縫鑿槽注漿補(bǔ)強(qiáng)、嵌入工字鋼法和U型導(dǎo)管槽等處治措施，為寒區(qū)隧道主要病害的處治提供參考。

關(guān)鍵詞:寒區(qū)隧道;隧道病害;處治措施

我國(guó)寒區(qū)面積占國(guó)土面積的43．5%［1］，由于特殊的自然環(huán)境影響，地下水隨著季節(jié)的周期性變化產(chǎn)生反復(fù)凍融循環(huán)作用，寒區(qū)隧道的主要病害有兩種類型:滲漏水(包括凍害)、襯砌結(jié)構(gòu)裂損病害。襯砌裂縫及滲漏水病害造成多方面的危害:(1)影響隧道正常使用壽命:襯砌裂縫為滲漏水提供路徑，使得滲漏水中氯離子、硫酸根離子長(zhǎng)期侵蝕襯砌結(jié)構(gòu)，降低了襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性;襯砌對(duì)圍巖的支護(hù)能力減弱，不能有效支持和維護(hù)隧道的穩(wěn)定，降低了襯砌結(jié)構(gòu)的安全性。(2)影響隧道行車安全:拱墻上懸掛冰柱、冰棍;在隧底，易形成冰坡、冰錐，易造成行車打滑;滲漏水會(huì)使路面積水甚至結(jié)冰，降低了輪胎與路面的摩擦力，惡化行車環(huán)境，威脅行車安全［2］。

1工程概況

隧道建成于1997年，全長(zhǎng)1868m，最大埋深211m，穿越III、IV、V類圍巖(對(duì)應(yīng)《設(shè)計(jì)規(guī)范》中IV、III、II級(jí))，為一級(jí)汽車專用公路，單向兩車道隧道，隧道設(shè)計(jì)速度60km/h，隧道限界寬為9．60m，隧道設(shè)計(jì)橫斷面組成為(1．10+0．5+3．75×2+0.50)m。建筑限界高度為5m，隧道設(shè)計(jì)雙側(cè)檢修道。隧道通過(guò)地質(zhì)主要為奧陶系中統(tǒng)馬溝組，以石灰?guī)r為主的碳酸鹽系，中厚地層，其次為白云質(zhì)頁(yè)巖，呈灰層狀產(chǎn)出，中薄層;巖層平緩局部縱向，節(jié)理的主導(dǎo)方向?yàn)槟媳毕?，間距為0．2～1．5m。地下水通過(guò)圍巖裂隙作用，圍巖中的地下水匯集到隧道周邊。隧址所處環(huán)境為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，氣候寒冷，年平均氣溫7．4℃，元月最低溫度－9℃，極限最低溫度－25℃。年平均降水量450mm，無(wú)霜期年平均值130d。最大冰凍深度1．25m。

2隧道病害情況

經(jīng)隧道土建結(jié)構(gòu)定期、專項(xiàng)檢查發(fā)現(xiàn)隧道砌裂縫51條，其中橫向18條，占裂縫總數(shù)35．3%;縱向30條，占裂縫總數(shù)58．8%;不規(guī)則圓形2處，占裂縫總數(shù)3．9%;網(wǎng)狀1處，占裂縫總數(shù)2．0%。裂縫寬度介于0．15～2．1mm間，部分裂縫已貫通。K9+410處襯砌裂縫見(jiàn)圖1。隧道襯砌表面有3處滲水，其中拱部6處。但滲水雨雪后有所增大。目前對(duì)行車影響較小，但冬天滲水處大量結(jié)冰，可能在地面形成冰柱、冰溜。K8+970處襯砌掛冰見(jiàn)圖2。

3病害原因分析

3．1隧道襯砌裂縫的主要原因。(1)受地下水反復(fù)凍融循環(huán)作用，造成襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫。(2)隧道防排水效果不良，造成襯砌背后地下水匯集;同時(shí)積水軟化圍巖，使得襯砌結(jié)構(gòu)承受較大圍巖壓力以及水壓力。(3)局部段落襯砌背后存在空洞、不密實(shí)等缺陷，導(dǎo)致襯砌受力不均，圍巖應(yīng)力集中。(4)隧道洞身段圍巖主要為白云質(zhì)灰?guī)r和灰質(zhì)白云巖，巖溶、裂隙發(fā)育，部分段圍巖較破碎，加上開(kāi)挖施工擾動(dòng)和雨水潤(rùn)滑作用，在長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可能產(chǎn)生松弛荷載，增大圍巖壓力，導(dǎo)致襯砌開(kāi)裂。(5)伸縮縫、變形縫的施工質(zhì)量差，是多數(shù)環(huán)向裂縫產(chǎn)生的主要原因［3］。3．2隧道襯砌滲漏水的主要原因。(1)圍巖地下水隨著季節(jié)變化產(chǎn)生凍融循環(huán)。(2)襯砌背后可能存在不密實(shí)區(qū)及空洞，易形成地下水匯集區(qū)。(3)襯砌防水板存在不完整、搭接不良以及破損等缺陷情況。(4)隧道排水系統(tǒng)施工不規(guī)范或凍結(jié)，造成排水管堵塞，導(dǎo)致滲漏水穿過(guò)防水板和二襯滲出。(5)隧道預(yù)留孔洞的防水處理不夠完善，為地下水提供滲漏通道。

4病害處置方案

4．1裂縫補(bǔ)強(qiáng)設(shè)計(jì)。(1)對(duì)于寬度≤0．2mm的裂縫，對(duì)裂縫表面由上至下涂抹寬2～3cm、厚2mm的裂縫封閉膠進(jìn)行封閉處理。(2)對(duì)于寬度＞0．2mm的裂縫，對(duì)裂縫鑿槽加注環(huán)氧砂漿，進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。裂縫鑿槽注漿補(bǔ)強(qiáng)示意圖如圖3。襯砌開(kāi)裂嚴(yán)重或存在嚴(yán)重缺陷時(shí)，襯砌承載力不能滿足要求，本項(xiàng)目采用內(nèi)嵌外貼工字鋼拱架法對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)加固。采用I14工字鋼在距檢修道3m以上拱部位置將鋼拱架外露貼在既有襯砌上，拱部以下開(kāi)槽20cm寬、15cm深，將工字鋼拱架嵌入襯砌結(jié)構(gòu)中，縱向間距80cm，鋼拱架設(shè)置Φ22縱向連接鋼筋，環(huán)向間距75cm，掛Φ8網(wǎng)格間距15cm×15cm的鋼筋網(wǎng)，最后噴射C25混凝土;施做工字鋼拱架完成后，在邊墻腳部位置增設(shè)Φ22藥卷鎖腳錨桿。工字鋼加固隧道襯砌結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖4。在新增鋼架結(jié)構(gòu)與既有二襯間，滲水處鋪設(shè)環(huán)向毛細(xì)式透排水管，縱向間距40cm，再鋪EVA(乙烯)復(fù)合土工布，將襯砌滲水?dāng)r截引至設(shè)在邊墻的Φ100縱向截排水管，再通過(guò)在邊墻開(kāi)槽14cm×10cm鋪設(shè)的Φ100環(huán)向排水管排至排水邊溝中，將水排走。4．2滲水處治設(shè)計(jì)。目前常見(jiàn)的處治方法有地表截水法、堵水法、導(dǎo)水法及降低地下水位的引排法［4］。(1)隧道滲漏水輕微段落，采用壓力注漿法進(jìn)行堵水法處治;(2)滲漏水嚴(yán)重的部位，采用U型導(dǎo)管槽導(dǎo)水法結(jié)合嵌入隔熱材料法進(jìn)行綜合處治。在襯砌結(jié)構(gòu)表面開(kāi)鑿深10cm×寬12cm的U型導(dǎo)管槽，排水U型導(dǎo)管槽構(gòu)造圖和裂縫滲漏水處治示意圖如圖5、圖6。U型導(dǎo)管槽要求延伸至排水溝上邊沿以下21cm處，以保證水流順暢地排出，為了引流圍巖深處的地下水，導(dǎo)水管范圍內(nèi)設(shè)置小直徑引水孔，深入襯砌將地下水引入導(dǎo)水管流走。在嚴(yán)格清理槽內(nèi)混凝土表面的基礎(chǔ)上，采用Φ100Yas半管覆蓋住槽中裂縫，在半管兩邊與導(dǎo)管槽的空隙中，用可以適應(yīng)縫隙的變形及熱脹冷縮的遇水膨脹嵌縫膠填充，從而將Φ100Yas半管固定在導(dǎo)管槽內(nèi)，固定半管時(shí)要保證半管兩側(cè)不留空隙，從而達(dá)到永久防水的目的。用巖棉保溫材料施做3cm厚保溫層，隔熱保溫層表面鋪設(shè)防火層。最后用1mm厚鋼板做封底處理。為了引流圍巖深處的地下水，在槽中間施作Φ40引水孔，深入圍巖50cm，向上傾角不小于10°。針對(duì)相對(duì)集中的點(diǎn)狀、面狀以及斜裂縫狀的滲漏水，可沿滲漏水主要位置設(shè)置U形導(dǎo)管槽，將其引入附近的環(huán)向U形導(dǎo)管槽，也可以直接將滲漏水引到拱腳處的排水邊溝內(nèi)，如果滲漏水面積較大時(shí)，可間隔一定距離設(shè)置多道U形導(dǎo)管槽。針對(duì)施工縫、變形縫處的環(huán)向滲漏水，可以沿施工縫、變形縫設(shè)置環(huán)向U形導(dǎo)管槽。

5結(jié)語(yǔ)

在實(shí)際工程的設(shè)計(jì)和施工中，應(yīng)因地制宜地選擇襯砌裂縫和滲漏水的處治方法。依據(jù)病害嚴(yán)重程度、工期等可選擇施作三襯、二襯換拱加固、鋼板帶加固、波紋鋼板加固等方法對(duì)襯砌裂縫進(jìn)行處治。

本項(xiàng)目采用增設(shè)工字鋼拱架加固襯砌結(jié)構(gòu)具有對(duì)隧道凈空降低小、在施工期間對(duì)正常通行影響小、工期短、施工工藝難度低、加固作用顯著等優(yōu)點(diǎn)，加之結(jié)合同時(shí)采用U型導(dǎo)管槽對(duì)襯砌滲漏水的處治，可以起到防止隧道進(jìn)一步凍脹病害的作用，是一種寒區(qū)隧道主要病害處治值得參考的方案。對(duì)滲漏水進(jìn)行處治時(shí)，除刻槽導(dǎo)流外還須注意對(duì)地表水的截水和排水。

參考文獻(xiàn)

［1］楊針娘，劉新仁，曾群柱．中國(guó)寒區(qū)水文［M］．北京:科學(xué)出版社，2000．

［2］李曉東．公路隧道襯砌滲漏水淺析［J］．山西交通科技，2007(3)．

［3］許和平．對(duì)南昆線(西段)隧道襯砌滲漏水整治的思考［J］．鐵道工程學(xué)報(bào)，1999(2)．

［4］李永永．隧道襯砌滲漏水微創(chuàng)傷處治技術(shù)［J］．山西交通科技，2017(2)．

作者:張煥州 單位:山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司