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摘要:本文主要对当前公路隧道病害情况,分析了隧道产生渗漏,隧道衬砌结构恶化以及仰拱缺陷的原因,针对上述隧道病害情况,提出相对应的病害处理措施,为隧道的病害整治提供处理思路。
关键词:隧道病害,渗漏,结构恶化,处理措施
1引言
当前,我国已成为世界上隧道数量最多、最复杂、发展最快速的国家。同时,隧道建设工作者需意识到,随着隧道工程的高速建设之后,我国将进入隧道高养护时期。从前期修建完成的隧道可总结出:公路隧道多出现衬砌损坏、拱顶开裂、拱顶脱空、边墙开裂、隧道渗漏水、围岩大变形、混凝土强度降低及衬砌厚度不足等病害[1~2]。
目前国内运营隧道的病害,产生原因有以下几种:
第一,设计原因,盲目照搬国外,在选线时为缩小隧道长度而洞口处理不当导致边坡失稳;忽略了运行时对隧底的破坏作用,仰拱或铺底设计强度不足造成隧道变形裂损;排水沟深度不足导致隧底排水不畅而产生道床翻浆冒泥[3]。
第二,施工中因隧道围岩稳定性好而忽略仰拱或铺底的质量,特别是清底工作得不到重视而影响铺底的质量;隐蔽工程和混凝土工程导致结构缺陷[4]。
第三,特殊地质条件下高难度技术问题解决不当,为隧道日后运营埋下隐患。
第四,随使用年限的延长,衬砌材料劣化变质。
第五,高寒地区冻害,造成衬砌结构裂损破坏[5]。
第六,在煤层地区,由于采煤形成空区,引起隧道围岩应力重分布,使围岩失稳,导致结构裂损破坏。
2隧道病害原因分析
隧道病害类型主要有渗漏水;结构恶化产生病害,包括衬砌开裂、变形、片块剥离以及大块坍落;基底隆起、边沟变形和塌陷,底板破裂、翻浆冒泥等几种。
2.1隧道产生渗漏的原因分析
1.隧道开挖对地下水的影响,由于隧道的开挖,将引起围岩应力释放和重分布,改变围岩的力学特性和泾流路线,使周围水向隧道内积聚,为衬砌及底部渗漏水留下隐患。
2.衬砌混凝土中的泌水管路,浇筑混凝土时由于水灰比过大,在混凝土硬化过程中,由于多余的水分蒸发,形成透水的开放性毛细泌水管路。
3.施工中的原因使混凝土中存在空隙,在混凝土拌合时,因拌合物和易性不佳,或因施工作业草率,以致混凝土质地不够均匀。
4.衬砌混凝土的化学腐蚀,衬砌周围的天然水对衬砌混凝土有腐蚀性。常见有溶出性、碳酸性、一般酸性、硫酸盐性和镁盐性的腐蚀等。
5.内应力作用使衬砌产生裂隙,如施工方法不当,或拆模过早,或围岩压力过大超过设计荷载等,都能使衬砌内应力超过破坏强度而导致裂缝。
2.2隧道衬砌结构恶化原因分析
隧道衬砌结构恶化是指隧道衬砌开裂变形、片块剥离以及大块坍落。
1.水文地质与工程地质原因
(1)在软弱围岩地区,由于地下水的作用,使隧道围岩软化,从而使隧道衬砌因承受偏压或过大压力而裂损。
(2)地层偏压,而施工中未采取相应对策导致衬砌开裂。
(3)古滑坡复活、山体滑移等原因导致隧道衬砌开裂。
2.设计方面的原因
选线时,应避开不良地质地段,实际施工中往往做不到这些,或是在不良地质地段的设计不尽合理,使隧道衬砌结构不能有效抵坑围岩压力而产生损坏,在运营中形成病害。
3.施工方面的原因
这是隧道生产病害的普遍原因,国内几乎所有产生病害的隧道都在施工方面存在问题。
(1)初期支护强度不足。
(2)二次衬砌厚度够,强度不足
(3)二次衬砌厚度不均匀,衬砌混凝土拱顶背后存在空洞。
2.3仰拱缺陷
基底隆起、边沟的变形和塌陷,底板破裂,翻浆冒泥的主要诱因是隧道排水系统不完善。
3隧道病害处理措施
3.1隧道裂缝的治理技术
裂缝治理是其他治理手段的一种修补措施,只能对漏水及外观起到作用,不能从根本上解决隧道的病害问题。
1.无水裂缝的治理技术
对于衬砌无水裂缝,可采取凿槽嵌补化学注浆予以加固,以期恢复混凝土的整体性和部分承载力,并防止以后出现渗漏水,施工工艺如下图见2。
图2无水裂缝处理断面图
2.有水衬砌裂缝治理
(1)受季节渗漏水裂缝,采用完全封堵的方式较为合适,水泥类固化材料封堵能经久耐用,如图3所示。
图3季节性渗漏水裂缝治理图
(2)常年渗漏水裂缝,采用注浆封堵与凿槽引排相结合的方式进行处理,如渗漏水量很小,可采用注浆封堵的方式,如图4所示。
图4注浆封堵渗漏水示意图
(3)当裂缝渗水量较大时,合适做引排处理,可以减少水对结构的压力,如图5所示。
图5凿槽引排处理裂缝渗漏水断面图
(4)变形缝的渗漏水处理,采用一般的排水方式处理以后,如有变形仍可将处理部位拉开,产生渗漏水,可按图6处理。
图6变形缝渗漏水处理示意图
3.2病害隧道注浆加固技术
注浆作为加固围岩的一种方法,在隧道病害治理中所起的作用主要表现在以下几个方面:
1.加固地层作用
(1)注浆的渗透固结作用;(2)注浆的挤密作用;(3)通过浆液的劈裂作用。
2.充填作用
有隧道在衬砌施作完成后,衬砌背后存在空洞,当结构受到围岩压力时,必然在拱顶处产生应力集中,使衬砌开裂。充填注浆填满衬砌背后的空洞,可使衬砌均匀受力。
3.注浆管的锚杆作用能显著改善围岩结构,大幅提高围岩的承载力。
4结论
本文对阐述了隧道病害的情况,并对隧道病害产生的原因进行了分析。针对不同的隧道病害情况提出了不同的处理措施,以上处理措施能有效地解决隧道开裂渗漏、仰拱缺陷等病害。
参考文献
[1]刘海京,郑佳艳等.大坂山隧道病害处治工程工艺设计与实证分析[J].重庆大学学报,2011(34):138~143.
[2]徐学深.某公路隧道病害成因分析及处置对策[J].中国水运,2012(12):187~188.
[3]代高飞,朱合华.某公路隧道病害成因分析与治理研究[J].中国安全科学学报,2005(15):89~92.
[4]彭培.茜阳隧道病害原因分析及处治技术探讨[J].现代隧道技术.2011,48(1):137-143.
[5]刘海京,田明有等。大坂山高寒隧道病害处治工程[J].公路隧道,2011(4):43~45.