隧道工程常见病害及防治措施探究

隧道工程常见病害及防治措施探究

刘宇,他维斌,钟春花,鲁常为,石吉林,刘环宇

中国建筑一局（集团）有限公司，广东深圳，518000

摘要：随着我国建设工程领域的不断发展近年来，我国隧道工程建设取得了重大的成就。在隧道工程建设的同时也出现了一系列的质量问题，如不及时进行整改，会对隧道的安全产生严重的威胁，因此及时采取科学且合理的预防及治理措施进行处理，是对隧道工程极为重要的。本文对隧道工程的常见病害及防治措施进行的探究，仅供参考。

关键词：隧道水害；隧道衬砌病害；原因；防治措施；

1.隧道工程常见的病害

  为了方便出行，业主拟在布心片区东侧，从布心山庄中区穿越绿映居北侧山体，从布心山庄东区穿出采用隧道工程。隧道是埋置于地层中的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式。隧道在运营中会出现渗漏水（水害）、衬砌裂损、隧道冻害、衬砌腐蚀。这些病害和危害对隧道的安全、舒适、正常运营有重要影响和威胁。因此、在隧道规划和设计阶段要预防可能的病害、危害、进行合理设计；在隧道施工阶段要采用合理的施工工艺、方法、措施和材料，以保证施工质量。在隧道运营阶段要及时检查、发现病害，分析病害成因，采用合理的整治设计和施工方法。

1.1.隧道水害

地下水受到开挖隧道的因素产生隧道渗漏水，剖析水力学和水文地质学的原理得知，地下水是有固定的水流流线的，地下水由高水压流向低水压，但是隧道工程的开挖致使低水压区出现了临空面，围岩的力学特性以及地下水的水流路线发生了改变，这样一来周围的地下水只能是流向隧道内，衬砌和底部渗漏水因此构成了严重的诱因。隧道工程的开工所涉及的地层的渗透系数和地下水位的高低以及过水断面的大小决定着隧道工程给周围环境的所造成的大小，除此以外，大气降水、隧道的深度和隧道工程周围的溶洞、泉眼、水库和江河、湖泊等各种自然环境的因素影响。人为因素造成的隧道渗漏水。没能够完善的设计隧道的防排水体系。隧道渗漏水（水害）对隧道稳定、洞内设施、行车安全、地面建筑和隧道周围水环境产生诸多不良影响甚至威胁，影响内部结构及附属设施，降低使用寿命，严重时将危害到隧道及地下工程的运营安全。轻则造成洞内空气潮湿，影响施工人员身体健康，机械设备锈蚀，绝缘设备失效，电路短路，漏电伤人；重则威胁人员安全，冲毁洞内机械设备，造成塌方，淹没工作面，中断施工，造成重大经济损失，危害环境。

1.2.隧道衬砌病害

1.2.1.衬砌裂损

（1）冻融交替冻胀性裂损：在寒冷和严寒地区，由于普通混凝土是一种非均匀的多性材料，其毛细孔、施工孔隙和工作缝等，易被环境水渗透，所以，充分的混凝土衬砌部位，受到反复的冻融交替冻胀破坏作用，产生和发展冻胀性裂损病害，造成混凝土裂损。

（2）干湿交替盐类结晶性胀裂损坏：渗透到混凝土衬砌表面毛细孔和其他缝隙的盐类溶液，在干湿交替的条件下，由于低温蒸发浓缩析出白毛状或棱柱状结晶，产生胀压作用，促使混凝土由表及里，逐层破裂疏松脱落。常见在边墙脚高1m，混凝土沟壁，起拱线接缝和拱部等处裂缝呈条带状，局部渗水处呈蜂窝状腐蚀成孔洞，露石、集料分离，疏松用手可掏渣。干湿交替盐类结晶性胀裂损坏会造成混凝土或不密实的砂石衬砌和灰缝起白斑、长白毛，逐层疏松剥落。沿渗水的裂缝和局部麻面处，呈条带状和蜂窝状腐蚀成凹槽和孔洞，深10~ 25cm。

1.2.2.衬砌腐蚀

衬砌背后的腐蚀性环境水，容易沿衬砌的毛细孔、工作缝、变形缝及其他孔洞渗流到衬砌内侧，成为隧道渗漏水，对衬砌混凝土和砌石、灰缝产生物理性或化学性的侵蚀作用，造成衬砌腐蚀。隧道衬砌腐蚀分为物理性侵蚀和化学性腐蚀两类。隧道衬砌腐蚀使混凝土变酥松，强度下降，降低隧道衬砌的承载能力，还会导致钢轨及扣件腐蚀，缩短使用寿命，危及行车安全。产生腐蚀的三个要素是第一、腐蚀介质的存在；第二、易腐蚀物质的存在；第三、地下水的存在且具有活动性。为确保隧道建筑物的安全使用，应积极对衬砌腐蚀病害进行防治。
隧道衬砌防腐蚀措施，应首先从搞好勘测设计着手，掌握隧道工程地质和水文地质资料，查明环境水含侵蚀性介质的来源和成分，在正确判定其对衬砌混凝土侵蚀的程度的基础上，因地制宜地采取防治措施。

2.隧道病害防治措施

2.1.水害防治措施

隧道防排水应遵循“防、排、截、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则对地表水丰富的浅埋隧道，当地表坑洞积水、渗水对隧道有影响时，使洞顶地表形成良好的排水系统，不使洞顶的地表水流入或渗入隧道。边坡、仰坡坡顶的截水沟应结合永久排水系统在洞门口开挖前修建，其出水口应防止水顺坡面漫流，洞顶截水沟应与路基边沟顺接组成排水系统，应防止水流冲刷弃渣危害农田和水利设施。洞外路堑向隧道内为下坡时，路基边沟应做成反坡，向路堑外排水。多雨地区，应做好防止洞仰坡范围内地表水下渗和冲刷的防护措施。

隧道注浆防水施工应该根据水文地质情况、开挖支护方式、相邻隧道的相互影响、地表环境要求、水资源保护等制定注浆防水方案。掌子面前方存在较高水压的富水区，具有较大可能、较大规模的涌水、突水且围岩结构软弱，自稳能力差，开挖后可能导致掌子面失稳而诱发突水、突泥时，宜采用全断面帷幕注浆或周边注浆。掌子面前方围岩基本稳定，但局部存在一定的水流，开挖后可能导致掌子面大量渗水而无法施作初期支护时，宜采用超前局部注浆。注浆防水宜根据工程地质和水文地质情况、注浆工艺和设备等因素，考虑浆液的流动性、可注性和稳定性等，并结合经济性选择水泥浆液、超细水泥浆等材料。注浆过程中应加强洞内外观察，发生窜浆，围岩、支护结构、地表出现异常情况时，应调整注浆工艺或方案。

2.2.衬砌病害防治措施

2.2.1.衬砌裂损防治措施

隧道衬砌初步设计时应根据围岩级别、形状、结构等地质情况，正确选取衬砌形式及衬砌厚度，确保衬砌具有足够的承载能力。施工过程中发现围岩地质情况有变化，与原设计不符时，应及时变更设计，使衬砌符合实际需求；欠挖必须控制在容许范围内。钢筋保护层厚必须保证不小于3cm，钢筋使用前应做除锈、清污处理。衬砌背后如有可能形成水囊，应对围岩进行止水处理，根据设计施作防水隔离层。衬砌施工时应严格按要求正确设置沉降缝、伸缩缝。

2.2.2.衬砌腐蚀防治措施

隧道衬砌的腐蚀主要是水对衬砌的侵蚀，衬砌腐蚀问题应当从预防做起，防止衬砌腐蚀的发生，减少经济损失。首先应当提高衬砌结构的密实性和整体性。隧道衬砌施工使用防水混凝土，衬砌则可保持较好的稳定性和完整性，侵蚀性水也不容易渗透到混凝土内部，从而提高了衬砌的耐久性，减少侵蚀的影响。一般应当坚持以排为主，排堵截并用，综合治水。在混凝土衬砌的表面，应铺设耐腐蚀材料作为防蚀层。在腐蚀病害较为严重的地段，除采用排水降低水压外，还应采用坑侵蚀材料为衬砌，使防水、防蚀设施与结构合为一体，便于更好的保护衬砌。在隧道的伸缩缝、变形缝和施工缝都设置止水带，从而达到防蚀的目的。

3.结论

综上所述隧道工程的病害对工程的影响十分严重这些问题总体上可以分为两大类：自然因素和人为因素。自然因素包括隧道开挖时围岩等级情况、隧道地形地势、温度湿度、天气变化等自然因素的影响。人为因素大致包括：勘察、设计、施工、测量等。因此，首先要预防为主，必须在设计阶段就要采取预防措施，防止病害产生；另一方面，对出现的病害须查清病害原因、采取合理的措施进行整治，提高隧道病害整治的工程质量和经济效益。

参考文献:

[1]马志国。V级围岩隧道围岩变形换拱施工技术初探[J．四川水泥，2017，(01） : 37.

[2]韩晓栋。浅谈复杂地质条件下隧道施工坍塌原因分析及安全控制方法[J]．科技展望2017,(01) : 30.