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摘要：文章分析了隧道病害产生的原因，针对隧道渗漏水、衬砌裂缝等病害的处治措施进行了探讨。
关键词：高速公路；隧道病害；处治
随着中国高速公路的迅速发展，山岭隧道工程也越来越多。但由于设计、施工、工程地质等方面的自然及人为因素，已建及在建山岭隧道衬砌裂缝、渗漏水等病害现象时有发生，给隧道施工、安全运营均带来较大隐患，隧道病害整治问题已经不容忽视。
1隧道病害原因分析 1.1隧道渗漏水成因分析 1）隧道开挖引起围岩应力的释放和重分布，改变围岩的力学特性和水的泾流路线，使周围的水向隧道内汇集和积聚，隧道处于地下水的包围中，给隧道渗漏水创造了条件。
2）隧道周围地下水渗流场的改变，进一步引起应力场的不断调整，可能引起的局部应力集中、地层不均匀沉降或滑移面活动都将对隧道结构造成破坏，使得衬砌结构出现裂缝等，形成渗漏水通道，使隧道产生渗漏水。
3）隧道开挖可能引起的古滑坡复活或新滑坡、或矿产采空区失稳、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷以及地震或人为诱发地震等都会破坏隧道衬砌结构，引起隧道渗漏水病害。 4）混凝土浇筑时水灰比过大，形成开放性毛细泌水管路；混凝土拌合物和易性不佳、混凝土质地不够均匀、水泥浆未能与骨料表面很好粘结、未能很好灌满捣实产生疏松层或留下各种形状的缝隙与孔洞，形成透水缝隙；衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂后形成缝隙或孔洞。特别是在两环混凝土接缝部位，由于挡头板未拆除干净，腐烂后形成缝隙而漏水；“三缝”处理不当，产生的漏水缝隙；防水板安装不规范，未处理好防水板的接缝和破损部位，导致渗水，排水管路堵塞等。
1.2衬砌裂缝产生原因 1）衬砌厚度、强度偏低及地质原因所致 采用矿山法施工，操作难度较大，稍有不慎，便很难达到设计要求。实际施工中，因人为因素，未严格按设计进行。衬砌厚度、强度普遍低于设计值。在衬砌荷载增大或应力集中的情况下，因强度、厚度偏低，便形成拉裂或压裂性裂缝，导致隧道衬砌开裂。特别是局部段落的地质原因，拱部围岩较为破碎，加之衬砌强度厚度不够，个别地段甚至严重压碎，如左洞ZK29+720~+785段。 2）拱背空洞所致 拱背超挖大，隧道通长除洞口段，基本未回填，以致留下较大空洞，使衬砌受力不均匀，产生横向拉裂。由于拱背普遍存在空洞，在围岩较破碎地带，随时可能垮塌，对衬砌造成潜在威胁，同时，计算中所考虑的对衬砌有利的围岩弹性抗力实际不存在，使衬砌受力更为不利。 3）先拱后墙施工方法导致拱部开裂 采用先拱后墙法施工，在大断面隧道中，由于刹肩质量难以保证，从而导致拱部衬砌在外载和自身静载作用下发生拱脚位移，导致拱部开裂。 4）不均匀沉降导致侧墙开裂 隧道边墙基底部分地段未清理虚渣或基础较薄弱，在围岩压力或自重作用下，导致侧墙衬砌出现不均匀沉降，侧墙出现较密集的竖向裂纹。隧道侧墙部裂纹较少，边墙基底不均匀下沉不严重。 1.3 隧道内空侵限 施工采用模板浇筑衬砌，在振捣混凝土时，模板产生跑模或变形。 2病害处治 2.1 结构病害处治 1）A类病害段 分类原则：a.拱部严重压裂破碎、龟裂、剥落掉块，裂缝密集或交错割裂，衬砌处于基本或临近失稳状态；b.衬砌混凝土强度不足；c.衬砌厚度偏离设计值较多，并低于30cm；d.拱背存在空洞。此类地段存在严重隐患，应彻底整治。 处治方案：在安全临时支撑及防护的前提下，拆除原衬砌拱圈混凝土。拆除混凝土时必须采用微差控制爆破或静态爆破。每次拆除长度不得大于1m，并严格控制每段起爆装药量，防止对围岩产生破坏；补作锚喷网初期支护，加固围岩并增强围岩整体承载能力。锚杆采用Φ22全粘约卷锚杆，长3.0m。间距1.5m×1.5m，梅花形布置，锚杆端部设置垫板。钢筋网采用Φ6.5钢筋，网格间距25m×25mm，C20喷射混凝土15cm；c.按原设计补作防排水系统；浇注套拱衬砌混凝土（套拱中设置钢筋），厚度25cm；拱背回填：浇筑衬砌的同时，采用衬砌同级混凝土回填拱背空洞。 2）B类病害段 分类原则：衬砌表面有纵斜向拉裂性裂缝，不密集，均为荷载裂缝，此类地段因应力集中，拱背有空洞。结构安全存在较大隐患。 处治方案：压浆充填拱背空洞：形成护拱，减轻拱顶、拱腰冲击荷载，并使拱背受力均匀；原二衬表面施作锚杆，使围岩及衬砌形成整体承载系统：采用Φ22全粘结药卷锚杆（加垫板），长3.50m，间距1.5m×1.5m，端头外露10cm，新旧衬砌可结合良好；现浇C25混凝土套拱25cm，设置钢筋，主筋Φ22。 3）C类病害段 分类原则：裂缝较少或衬砌较完整，这些地段仍有存载能力，不至于马上失稳，但因衬砌强度、厚度不足，拱背存在空洞，裂缝仍有发展的可能，隧道安全有潜在危险。 处治方案：压浆充填拱背空洞；打设钎钉（40cm长），间距1.0m×1.0m，以使新旧混凝土结合良好，防止衬砌开裂；现浇C25混凝土套拱25cm：套拱中设置钢筋，主筋Φ22，形成整体钢构。防止后期增长的围岩压力及衬砌开裂。 4）特殊加固段 分类原则：已套拱（厚20cm）段衬砌强度普遍偏低，未套拱前原衬砌及围岩已临近失稳，拆除危险性大，难以保证施工安全。同时，原有套拱衬砌及钢轨仍可利用。此段共长71m。 处治方案：打设锚杆并压注30号水泥浆，间距1.5m×1.5m，固结围岩及加固衬砌。锚杆采用R25中空注浆锚杆，长3.0m；凿除侧墙部分侵限衬砌，喷射钢纤维混凝土8cm，补强套拱及原衬砌强度。 2.2 拱背空洞充填 为了空洞充填密实同时节约造价，对空洞高度小于1.0m的地段压注20号水泥砂浆；而对空洞高度大于1.0m的地段，为避免压浆对原有较薄弱衬砌造成损坏，同时也为了降低造价，采用先灌注C20细石混凝土后压注20号水泥砂浆的方法充填。 2.3 边墙基底加固 因边墙基底不均匀沉降，导致侧墙形成较密集竖向裂缝地段（非施工缝处裂纹），设置Φ100树根桩，树根桩为Φ100桩孔，每孔中插入2根Φ22单根钢筋，树根桩纵向间距50cm，压浆采用20号水泥砂浆，其水灰比为0.5:1~0.6:1：注浆压力为0.3~0.5MPa。 2.4 隧道侧墙内空侵限处理 隧道侧墙侵限超过8cm地段应凿除，从而保证隧道套拱衬砌满足最小厚度20cm的要求；右洞YK29+432~YK29+503段已套拱20cm，作特殊加固设计，须保证8cm厚钢纤维喷射混凝土及内空断面与其余套拱段统一，因此，侵限17cm的地段必须凿除。
3结语
高速公路隧道病害的形式主要有渗漏水和结构破损，其中渗漏水病害比较普遍，病害产生的主要原因有地质方面、施工方面、设计方面和人为因素等，要认真地系统地分析，综合运用各种技術加以治理。
关键词：高速公路；隧道病害；处治
随着中国高速公路的迅速发展，山岭隧道工程也越来越多。但由于设计、施工、工程地质等方面的自然及人为因素，已建及在建山岭隧道衬砌裂缝、渗漏水等病害现象时有发生，给隧道施工、安全运营均带来较大隐患，隧道病害整治问题已经不容忽视。
1隧道病害原因分析 1.1隧道渗漏水成因分析 1）隧道开挖引起围岩应力的释放和重分布，改变围岩的力学特性和水的泾流路线，使周围的水向隧道内汇集和积聚，隧道处于地下水的包围中，给隧道渗漏水创造了条件。
2）隧道周围地下水渗流场的改变，进一步引起应力场的不断调整，可能引起的局部应力集中、地层不均匀沉降或滑移面活动都将对隧道结构造成破坏，使得衬砌结构出现裂缝等，形成渗漏水通道，使隧道产生渗漏水。
3）隧道开挖可能引起的古滑坡复活或新滑坡、或矿产采空区失稳、或大的塌方、或大量失水后的地面沉陷以及地震或人为诱发地震等都会破坏隧道衬砌结构，引起隧道渗漏水病害。 4）混凝土浇筑时水灰比过大，形成开放性毛细泌水管路；混凝土拌合物和易性不佳、混凝土质地不够均匀、水泥浆未能与骨料表面很好粘结、未能很好灌满捣实产生疏松层或留下各种形状的缝隙与孔洞，形成透水缝隙；衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂后形成缝隙或孔洞。特别是在两环混凝土接缝部位，由于挡头板未拆除干净，腐烂后形成缝隙而漏水；“三缝”处理不当，产生的漏水缝隙；防水板安装不规范，未处理好防水板的接缝和破损部位，导致渗水，排水管路堵塞等。
1.2衬砌裂缝产生原因 1）衬砌厚度、强度偏低及地质原因所致 采用矿山法施工，操作难度较大，稍有不慎，便很难达到设计要求。实际施工中，因人为因素，未严格按设计进行。衬砌厚度、强度普遍低于设计值。在衬砌荷载增大或应力集中的情况下，因强度、厚度偏低，便形成拉裂或压裂性裂缝，导致隧道衬砌开裂。特别是局部段落的地质原因，拱部围岩较为破碎，加之衬砌强度厚度不够，个别地段甚至严重压碎，如左洞ZK29+720~+785段。 2）拱背空洞所致 拱背超挖大，隧道通长除洞口段，基本未回填，以致留下较大空洞，使衬砌受力不均匀，产生横向拉裂。由于拱背普遍存在空洞，在围岩较破碎地带，随时可能垮塌，对衬砌造成潜在威胁，同时，计算中所考虑的对衬砌有利的围岩弹性抗力实际不存在，使衬砌受力更为不利。 3）先拱后墙施工方法导致拱部开裂 采用先拱后墙法施工，在大断面隧道中，由于刹肩质量难以保证，从而导致拱部衬砌在外载和自身静载作用下发生拱脚位移，导致拱部开裂。 4）不均匀沉降导致侧墙开裂 隧道边墙基底部分地段未清理虚渣或基础较薄弱，在围岩压力或自重作用下，导致侧墙衬砌出现不均匀沉降，侧墙出现较密集的竖向裂纹。隧道侧墙部裂纹较少，边墙基底不均匀下沉不严重。 1.3 隧道内空侵限 施工采用模板浇筑衬砌，在振捣混凝土时，模板产生跑模或变形。 2病害处治 2.1 结构病害处治 1）A类病害段 分类原则：a.拱部严重压裂破碎、龟裂、剥落掉块，裂缝密集或交错割裂，衬砌处于基本或临近失稳状态；b.衬砌混凝土强度不足；c.衬砌厚度偏离设计值较多，并低于30cm；d.拱背存在空洞。此类地段存在严重隐患，应彻底整治。 处治方案：在安全临时支撑及防护的前提下，拆除原衬砌拱圈混凝土。拆除混凝土时必须采用微差控制爆破或静态爆破。每次拆除长度不得大于1m，并严格控制每段起爆装药量，防止对围岩产生破坏；补作锚喷网初期支护，加固围岩并增强围岩整体承载能力。锚杆采用Φ22全粘约卷锚杆，长3.0m。间距1.5m×1.5m，梅花形布置，锚杆端部设置垫板。钢筋网采用Φ6.5钢筋，网格间距25m×25mm，C20喷射混凝土15cm；c.按原设计补作防排水系统；浇注套拱衬砌混凝土（套拱中设置钢筋），厚度25cm；拱背回填：浇筑衬砌的同时，采用衬砌同级混凝土回填拱背空洞。 2）B类病害段 分类原则：衬砌表面有纵斜向拉裂性裂缝，不密集，均为荷载裂缝，此类地段因应力集中，拱背有空洞。结构安全存在较大隐患。 处治方案：压浆充填拱背空洞：形成护拱，减轻拱顶、拱腰冲击荷载，并使拱背受力均匀；原二衬表面施作锚杆，使围岩及衬砌形成整体承载系统：采用Φ22全粘结药卷锚杆（加垫板），长3.50m，间距1.5m×1.5m，端头外露10cm，新旧衬砌可结合良好；现浇C25混凝土套拱25cm，设置钢筋，主筋Φ22。 3）C类病害段 分类原则：裂缝较少或衬砌较完整，这些地段仍有存载能力，不至于马上失稳，但因衬砌强度、厚度不足，拱背存在空洞，裂缝仍有发展的可能，隧道安全有潜在危险。 处治方案：压浆充填拱背空洞；打设钎钉（40cm长），间距1.0m×1.0m，以使新旧混凝土结合良好，防止衬砌开裂；现浇C25混凝土套拱25cm：套拱中设置钢筋，主筋Φ22，形成整体钢构。防止后期增长的围岩压力及衬砌开裂。 4）特殊加固段 分类原则：已套拱（厚20cm）段衬砌强度普遍偏低，未套拱前原衬砌及围岩已临近失稳，拆除危险性大，难以保证施工安全。同时，原有套拱衬砌及钢轨仍可利用。此段共长71m。 处治方案：打设锚杆并压注30号水泥浆，间距1.5m×1.5m，固结围岩及加固衬砌。锚杆采用R25中空注浆锚杆，长3.0m；凿除侧墙部分侵限衬砌，喷射钢纤维混凝土8cm，补强套拱及原衬砌强度。 2.2 拱背空洞充填 为了空洞充填密实同时节约造价，对空洞高度小于1.0m的地段压注20号水泥砂浆；而对空洞高度大于1.0m的地段，为避免压浆对原有较薄弱衬砌造成损坏，同时也为了降低造价，采用先灌注C20细石混凝土后压注20号水泥砂浆的方法充填。 2.3 边墙基底加固 因边墙基底不均匀沉降，导致侧墙形成较密集竖向裂缝地段（非施工缝处裂纹），设置Φ100树根桩，树根桩为Φ100桩孔，每孔中插入2根Φ22单根钢筋，树根桩纵向间距50cm，压浆采用20号水泥砂浆，其水灰比为0.5:1~0.6:1：注浆压力为0.3~0.5MPa。 2.4 隧道侧墙内空侵限处理 隧道侧墙侵限超过8cm地段应凿除，从而保证隧道套拱衬砌满足最小厚度20cm的要求；右洞YK29+432~YK29+503段已套拱20cm，作特殊加固设计，须保证8cm厚钢纤维喷射混凝土及内空断面与其余套拱段统一，因此，侵限17cm的地段必须凿除。
3结语
高速公路隧道病害的形式主要有渗漏水和结构破损，其中渗漏水病害比较普遍，病害产生的主要原因有地质方面、施工方面、设计方面和人为因素等，要认真地系统地分析，综合运用各种技術加以治理。