某隧道病害原因分析与整治方案研究

第１５卷第４期　湖　南　城　市　学　院　学　报（自然科学版）　ｖｏ１．１５　Ｎ０．４　２００６焦１２ｆｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｃｉｔｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｄｅｃ．２００６　某隧道病害原因分析与整治方案研究　杨建民，曾革　（湖南城市学院土木工程学院，湖南益阳４１３０００）　摘要：介绍了某隧道发生的主要病害，分析了病害产生的原因，并在分析原因的基础上提出病害整治　方案。对已有隧道及在建隧道的病害防治具有一定的借鉴作用．　关键词：隧道；病害；检测与整治　中图分类号：Ｕ４５７　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２—７３０４（２００６）０４　００１５一Ｏ３　仅１０个能切取芯样，１Ｏ个中又有２个芯样虽能　１概况　成型，但芯样存在较大缺陷予以剔除，则仅８个　１．１隧道的基本情况　芯样符合抗压试验要求，经试验，混凝土强度代　位于国道２０９线永顺县至保靖县之间永顺县　表值为１０．６　ＭＰａ，低于设计值１５　ＭＰａ；衬砌混凝　境内泽家镇的登隆坡隧道，起点桩号为　土脱落，掉块现象十分严重，重者达几十ｋｇ．主　Ｋ２１９５＋７２０．６１，终点桩号为Ｋ２１９５＋９６６．３６，隧道　要隧道病害类型与数量见表１　Ｊ．　全长为２４５．７５　ＩＩ１属于短隧道．由于该隧道存在严　表１　隧道病害类型汇总表①　重的安全隐患，曾于２００４．０７封闭交通，进行检　测与整治．　该隧道于１９７９—０４至１９８１—１０由永顺县委，　县人民政府组建的永顺县登隆坡隧道工程指挥部　①裂纹缝宽按大小分为４级．毛裂纹：缝宽罡Ｏ．３　ｍｍ；　进行设计与组织施工．采用民工建勤方式进行修　小裂纹：Ｏ．３ｍｍ＜８＿＜２ｍｍ；中裂纹：２ｍｍ＜８＿＜２０ｍｍ；　大裂纹：　＞２Ｏ　ｍｍ．漏水情况按水量大小分为：润水（衬　建，建成后，由永顺县公路局负责管理及维护．永　砌表面仅有浸润，无明显的水迹），渗水（衬砌表面有明显　顺县公路局在１９９５年曾对Ｋ２１９５＋７３３．５１至　的水迹，水往外渗，但不成滴），滴水（衬砌表面形成明显　Ｋ２１９５＋７４５．２１段进行过加固补强处理．　的水珠往外流，但不成线），漏水（在衬砌表面有明显的出　１．２主要病害　水点。水从出水点滴出。形成水流）　为了全面深入了解隧道围岩及结构状况，找　２隧道病害原因分析　出隧道病害产生的原因，笔者认真查阅了原设计　文件并对有关资料进行了调研与收集…．如隧道　（１）整个隧道没有相关设计文件（含水文，地质　病害的普查及病害等级评定、衬砌混凝土厚度、　资料）与施工图，主要依靠少量技术人员按净空尺　强度检测及混凝土性能评定、混凝土碳化深度检　寸要求自主完成．这是造成施工质量低劣的主要　测、脱空检测、水质分析、地质勘测、围岩类别　原因．　判定等，通过检测，病害主要集中表现在：渗漏　（２）施工队伍整体素质不高．施工过程中对技　术人员设计意图理解不透，对衬砌作用考虑不全，　水，特别是明洞附近大面积漏水，并形成多处喷　认为石砌体比混凝土强度更高，更耐久，故大部　射涌水，如：Ｋ２１９５＋９４０右测漏水量达１　１００　ｍＬ／ｍｉｎ，Ｋ２１９５＋７３０左侧漏水量达３　２００　ｍＬ／ｍｉｎ；　分地段有用片石或块石砌体代替衬砌混凝土的情　环状施工缝施工粗糙，无止水措施，裂缝开展较　况。甚至有不对围岩进行开挖来代替衬砌混凝土　宽；隧道超欠挖严重；拱顶严重脱空，最大脱空　的情况．这是造成施工质量低劣的重要原因．　达１．７　ＩＩ１左右；衬砌混凝土密实度不够，疏松、　（３）由于隧道超欠挖严重，部分围岩侵入衬　砌，且衬砌厚度严重不够，致使衬砌未能形成整　孔洞、麻面较多；衬砌混凝土大部分为片石混凝　体受力．衬砌混凝土本身不密实，强度低，时间　土，厚度不够，强度过低，全长钻取芯样２２个，　久了，衬砌材料炭化疏松、劣化．经碳化深度检　收稿日期：２００６．１０．１０　基金项目：湖南省建设厅科研基金资助项目（２００５－２６）　作者简介：杨建［￣（１９５６．），男，湖南桃江人。副教授．高级工程师，硕士，主要从事道路桥梁检测加固研究　维普资讯 http://www.cqvip.com

ｌ６　湖南城市学院学报（自然科学版）　２００６年第４期　测，不密实混凝土里面也已碳化．衬砌与围岩粘　接强度降低，故衬砌部分脱落、掉块现象十分严　重．从对围岩的检测、分析判断，围岩在ＩＩＩ、Ⅳ　类之间，未发现纵向裂缝；吊块主要发生在衬砌　混凝土与浆砌片石的结合部或衬砌混凝土厚度　小、混凝土疏松处；隧道跨径较小，为６．９５　ｍ；　隧道建造已２０多ａ，由于在检测中，未发现纵向　裂缝，故可认为围岩巳基本稳定．故吊块主要是　混凝土强度低，施工质量差，衬砌混凝土未形成　整体所致．　（４）衬砌厚度远小于设计厚度．原设计衬砌厚　度４０　ｃｍ，Ｃ１５混凝土，无初期支护．经检测，　实际衬砌厚度在２０　ｃｍ左右，且拱顶脱空严重。　对结构受力极为不利．衬砌混凝土未形成整体受　力结构，隧道的稳定几乎靠围岩的自稳能力．　（５）进出口两端明洞上地表面未采取措施排　除与　截地表水、地下水，甚至在出洞ＶＩ上部地　表形成丫洼地；由于岩体主要为泥质页岩及由页　岩浅　顾Ｉ　成的板岩２大岩类，属软质岩石，地　表页岩风化严重，成为地表水下渗的通道．洞身　开挖后未对地下水采取任何导流、防水与堵水措　施就直接进行衬砌混凝土施工．这是造成渗漏水　严重的直接原因．　（６）施工质量存在以下几方面问题：　１）混凝土配料不科学，致使部分混凝土在水　的冲洗下变酥，混凝土强度不满足要求；　２）施工缝未进行处理，导致施工缝开展非常　严重；　３）无专项的防水处理措施；　４）无初期支护；　５）衬砌混凝土振捣不密实，甚至可能没有振　捣，以致混凝土出现蜂窝、麻面、空洞、疏松等　缺陷．　３隧道安全性评估　根据文献［３】要求，专项检查的结果可按外荷　载作用、材料劣化和渗漏水３种主要情况分别考　虑并进行判定分类．判定标准见表２～表３．　根据上述判定基准，对照隧道产生的主要病　害．该隧道衬砌拱部背面存在大的空洞，且衬砌　有效厚度很薄，空腔上部岩石可能掉落至拱背；　由于拱顶部位的材料劣化，导致混凝土起层、剥　落；从衬砌缝等处喷射水流，漏水严重，严重影　响行车安全，故可评定隧道病害等级为３Ａ．说明　表２外荷载作用所致结构破损的判定基准　表３材料劣化所致结构破损的判定基准　表４渗漏水所致结构破损的判定基准　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１５卷　杨建民等：某隧道病害原因分析与整治方案研究　１７　结构存在严重破坏，已危及行人、行车安全，必　须立即采取紧急措施，对隧道进行加固整治．　带；衬砌层加人防渗剂防水．　４＿３防止吊块　吊块主要是由于混凝土质量低劣，再加上未　４隧道病害整治方案　根据围岩的结构特征、完整状态、工程地质　形成整体受力造成的．故应对衬砌混凝土疏松，　劣化部分予以凿除并清洗，连同已吊块部分用　Ｃ２０喷射混凝土填平（吊块部分也应凿毛并清　特征、裂纹的分布与发展情况以及已修建的时间　等判断，目前隧道整体围岩已基本稳定．但由于　拱顶脱空严重，可能会因为岩石脱落掉至拱背将　洗），整个隧道内表面平整后，进行凿毛与清洗（原　衬砌部分），然后挂网喷射１５　ｃｍ厚Ｃ２０喷射混　拱背击穿而危及行车安全．另外，混凝土衬砌的　凝土，并在喷射混凝土中掺人抗渗剂，形成整体　掉落也可能危及行车安全．因此，隧道病害的整　的受力结构，确保隧道运行的安全．　治首先应对拱顶的脱空进行处理，然后是治水，　由于喷射混凝土占用了部分净空，为了尽可　防止吊块．　能扩大净宽，将２边边沟盖板，形成暗沟，并对　４．１拱顶脱空的处理　边沟重新衬砌，确保排水通畅．　对脱空部分进行压桨处理．由于拱顶较薄，　在压浆时不能一次压满，要分几次压，形成一层　５　结论　层拱圈受力，确保安全．另外，可掺人粉煤灰等　隧道的病害有相似之处，但是由不同的原因　轻质材料，既可减轻自重，又可减少收缩开裂．　引起的．隧道围岩是否稳定和渗漏水产生的原因　４．２治水措施　是考虑整治方案的一个重要方面．隧道的整治要　该隧道穿越一垭口，埋深５０ｍ左右，出露岩　根据发生病害的原因处理，才能达到理想的效　层基本为页岩（泥质）；无破碎断裂带．由于明洞　果．登隆坡隧道整治后投入运营１　ａ多来，效果　上方的洼地与防排水处理不善及明洞与洞身结合　良好．　部无防排水措施，故产生漏水．治水方案为：对　进出口段明洞上方覆盖１层不透水的黏土并确保　参考文献：　不积水；在明洞与洞身结合部的上方开挖截水沟，　［１】湖南城市学院土木工程检测中心．登隆坡隧道病害检测报告　拦截山顶的地表水；在隧道里面滴漏水处设置　【Ｒ】．湖南省交通建设质量监督试验检测中心，２００４．　【２】黄晓明，张晓冰．公路建设质量通病分析与防治［Ｍ】．北京：　ＰＶＣ排水管排水，排水管应嵌入衬砌里面，并用　人民交通出版社，２００２，　土工布等包裹，以防堵塞，排水管应直通排水边　［３］ＪＴＧＨ１２．２００３，公路隧道养护技术规范【ｓ】．　沟，排水管表面应用高标号砂浆封闭，并在渗水　处压注水泥一水玻璃浆液；在施工缝处设置止水　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｈｉｇｈｗａｙ　Ｔｕｎｎｅｌ＆Ｉｔｓ　Ｓｏｌｕｔｉｏｎ　（Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｈｕｎａｎ　Ｃｉｔｙ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙｉｙａｎｇ，Ｈｕｎａｎ　４１３０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｔｕｎｎｅｌ　ａｎｄ　ｅｘｉｓｔｅｄ　ｆａｕｌｔｓ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌｓ．ｉｔ　ａｎａｌｙｓｃｓ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｒｉｓｅ．Ｔｈｅ　ａｕｔｈｏｒｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｕｂｍｉｔｔｅｄ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｔＯ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｅｘｉｓｔｅｄ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｂｏｖｅ—ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ。Ｔｈｅ　ｓａｉｄ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　ｈｉｇｈｗａｙ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｅｄ　ｔｕｎｎｅｌｓ　ｃａｎ　ｄｒａｗ　ｏｎ　ｔｈｉｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｔＯ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ａｎｄ　ｃｕｒｅ　ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ．　Ｋｅｖ　ｗｏｒｄｓ：Ｔｕｎｎｅｌ；ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｔｕｎｎｅｌ；ｅｘａｍ　ａｎｄ　ｃｕｒｅ　－　（责任编校：陈健琼）