试析高速公路隧道病害成因及治理技术

试析高速公路隧道病害成因及治理技术

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摘要:高速公路隧道经常容易出现病害问题,例如衬砌结构破损、衬砌后方空洞、路面破损渗漏等问题,从而引发安全事故,这些问题的产生一方面是由于施工前未作好地质勘测,忽略了地质条件对隧道的影响,另一方面是施工人员、材料以及技术的不足对隧道的施工过程产生了影响,本文将分析高速公路隧道常见的几种病害及其成因,并提出相应的治理技术进行病害处理,旨在通过技术的运用和科学的管理保障我国高速公路的运行安全。

关键词:高速公路;隧道病害;成因;治理技术

1.高速公路隧道常见病害

高速公路隧道与其他路段不同,受较多因素影响容易遭受破损,在勘测施工阶段地质勘测结果、施工团队的技术水平等会直接影响隧道的建成质量,可能会使隧道出现衬砌渗漏、坍塌,路面裂缝、沉降等问题;而在运营管理阶段,交通运输管理和日常巡查维护等都会影响隧道的使用寿命,长期维护不到位可能会导致严重的路面破损、冒水、抗滑性能下降等问题;除此之外,隧道周围的地质结构可能会随着气候的变化而发生改变,隧道运营管理力度可能随着时间的推移逐渐下降,这些都会导致高速公路隧道出现大面积裂缝、路基沉降等问题。

2.高速公路隧道常见病害成因

2.1衬砌结构破损

隧道衬砌结构是整个隧道的支撑主体,隧道能否稳定存在取决于衬砌结构是否稳固。但由于衬砌结构与隧道上方土层接触,便很容易受到土层中地下水的侵蚀,长期遭受侵蚀会使衬砌结构出现裂缝,不仅容易使裂缝蔓延对整个隧道的结构造成破坏,给来往车辆造成严重的安全威胁,还容易出现大面积渗漏,使隧道内路面等出现大面积受腐蚀问题,产生其他路面问题。

衬砌结构破损主要包含以下几个原因:首先是地质原因,衬砌周围存在土层和岩石层,且蕴藏大量的地下水,地下水含盐量高,且可能混有腐蚀性介质,容易沿着衬砌结构进行分布扩展,腐蚀和挤压的双重作用下会使衬砌结构更容易发生形变;其次是工程设计原因,部分衬砌结构设计过薄则无法长久忍受侵蚀;接着是管理运营原因,由于监管不严,超负荷车辆长期经过隧道可能会产生强震对隧道也是一种威胁;最后是施工过程原因,衬砌结构所用的混凝土等材料的质量、施工位置等都会对衬砌结构造成影响,相关性能较差,实际运营时就容易发生破损问题。

2.2衬砌后方空洞

衬砌后方结构也非常重要,但在高速公路隧道实际运营管理中,经常会出现后方空洞问题,有很大一部分原因来自于施工方面,包括施工所用混凝土材料质量、施工工艺条件、施工处理技术等,任何一个环节出现疏忽都可能会导致衬砌后方松动甚至出现空洞问题。例如,施工前对于衬砌及其后方的设计、施工中与设计存在的偏差、施工意外的处理方式等。结合实际隧道运营管理来看,出现空洞的主要在隧道衬砌拱腰、拱顶以及边墙等位置出现,当出现空洞时,衬砌附近的岩土层就会发生应力变化,逐渐产生裂缝,地下水极易通过裂缝流入衬砌中,进一步侵蚀衬砌内的混凝土、钢筋等建筑材料,致使衬砌结构的各部分材料出现分离现象,严重影响隧道的抗力效果,久而久之,隧道建筑结构开始失稳脱落,甚至会出现突发性的坍塌,严重威胁过往车辆的安全。

2.3路面破损渗漏

一般来讲,施工设计科学、施工过程严谨,隧道防水效果仅会受地下水的侵蚀和地质条件的演变影响,防水效果较差的隧道路面容易出现渗漏水问题,并且会进一步造成基地病害,严重时会引发路面裂缝,给过往的车辆造成严重的安全威胁。路面破损渗漏问题产生的原因主要有以下几方面:第一方面是施工原因,首先是施工阶段的技术处理不到位,隧道内路面与地基接触基面没有进行科学地处理,造成路床与基底断裂,从而使防水效果严重不足,容易出现地下水渗漏问题,其次在实际运营过程中,隧道的维护管理不到位,超负荷的车辆来回对路床和路面造成挤压,使得路面结构出现开裂现象,维护施工过程没有进行细致的处理,往往只对路面进行修补,没有考虑到路面与基底的接触情况;第二方面是水文地质原因,路床与基底之间存在裂缝会使地下水入侵过多,溶解混凝土材料中的部分石灰粉,增加其流动性,导致混凝土结构稳定性严重下降,随之而来的是钢筋材料暴露,加剧受腐蚀情况,除此之外,地下水会在路床与基底之间频繁流动,加大裂缝开裂程度,进一步损坏路面。

3.高速公路隧道病害治理技术

3.1隧道结构监测技术

从设计规划到实际施工再到竣工阶段进行质量检测是确保隧道质量的主要手段,但质量检测工作量较大,且建成的隧道依然可能由于地质演变、地下水汇集等因素产生质量问题如边墙软化、基岩松动等,会使隧道结构发生改变,因此需要在隧道运营后进行后期监测。后期监测主要在隧道竣工后的两年内进行持续性工作,一方面应用数据网络信息技术对隧道净空、路面高程、电缆沟高程、路面宽度等进行数据收集、测算,判断其结构是否合理或是否严格遵循规划设计要求,另一方面利用人工巡查的方式对隧道进行全面观测,检查隧道是否存在渗漏水、二衬结构变形、电缆沟变形、路面开裂等问题,发现问题及时记录,以数据参数详细描述问题情况,最后进行问题汇总,针对有恶性变化趋势的问题应及早采取措施进行治理。

3.2锚杆支护技术

锚杆支护技术主要是运用一定的支撑手段来加固围岩、衬砌结构,以提高隧道围岩的整体承载力,避免出现衬砌裂缝等问题,对于隧道病害的处理,锚杆支护技术可执行性高,操作简便且实用性强,锚杆支撑手段的主要作用包括组合梁、悬吊、紧固、均匀压缩等几种。合理运用锚杆支护技术可以有效避免隧道衬砌开裂等结构性问题恶化。

3.3套衬技术

隧道衬砌结构产生裂缝后一般不会对隧道实际承载力产生较大的影响,这种影响可在运用套衬技术后予以消除,但如果技术运用不善,便会出现净空断面缩小的问题。所以在实际病害治理过程中运用套衬技术要充分考虑隧道内部衬砌结构的实际状况,选取恰当的位置以布置锚杆、灌浆浇筑加固为主要手段,在衬砌结构表面以套衬的方式浇筑混凝土,来提高衬砌结构的承载力,需要注意的是混凝土的浇筑厚度要以实际情况为依据,应该保证浇筑部分与初始衬砌结构形成一个整体,共同承受围岩对其造成的压力,增强衬砌结构的抗力效果。

3.4结构抽换技术

衬砌结构是高速公路隧道施工的主要工程部位,不仅起着重要的功能性作用,而且由于其分布较广,施工过程复杂,技术要求高,稍有疏忽便会产生错台问题,严重影响衬砌结构的功能性。如果出现错台等结构性病害问题,要运用结构抽换技术对其进行治理,首先要结合实际情况布设钢架支撑,其次对隧道围岩进行混凝土加固,有效降低其发生形变的概率,最后结合裂缝情况进行引排处理,避免隧道出现渗漏水问题。

结束语:

高速公路质量与人们出行安全的联系越来越紧密,因此管理部门应当加强对高速公路质量问题的重视,尤其是对隧道病害问题的重视,一方面要强化施工人员技术,确保隧道施工过程及问题修护过程严格遵循技术要求,另一方面要制定合理的计划定期对高速公路进行全面检查和养护,预防质量问题的发生,只有这样才能确保我国高速公路保持安全稳定的运行。

参考文献:

[1]敖小兵.高速公路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施[J].中国高新科技,2018(10):83-85.

[2]于洋.高速公路桥梁隧道病害处理方法[J].建材与装饰,2018(17):262.

[3]陈凌志.高速公路隧道病害处治技术浅谈[J].低碳世界,2018(04):267-268.

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