张子壮

（深圳高速工程检测有限公司,广东 深圳 518000）

0 引言

某高速公路隧道为双向四车道，设计时速80 km，隧道设置为左右线分离的基本平行双洞（单向交通），隧道中心桩号K232+197.6，左线长5 408 m，右线5 385 m。隧道左洞为端墙式，右洞为削竹式，洞身为复合式衬砌，路面为沥青混凝土，但在隧道运营过程中出现不同程度的渗水和衬砌开裂等病害，影响高速公路的使用性能，并威胁行车安全。为准确分析、判断病害及成因，该文对该公路隧道进行病害检查，为下一步隧道养护、维修提供技术依据及治理建议。

1 隧道定期检查内容及方法

《公路隧道养护技术规范》（JTG H12—2015）明确规定，隧道定期检查通常是对隧道结构及其附属设施的所有构件或部位进行检查。该次检查综合采取定期检查和地质雷达无损专项检查方法，具体检查内容如表1~2所示。定期检查通常是以步行目测方式为主，并配合使用各种量测设备，对缺陷的部位、类型、性质、范围、数量和程度等进行检查。在检查过程中，应尽量依次靠近隧道结构的各个部位，注意观察并详细记录隧道结构部位衬砌裂缝形态和分布、混凝土外观缺陷、渗漏水等异常情况以及发展变化情况。而地质雷达无损专项检查则主要用于隧道主洞检查，主要采用纵向布线的方法，左、右洞隧道各布置左（右）边墙、左（右）拱腰、拱顶五条测线，病害严重位置进行测线加密（如隧道左洞出城方向），沿着行车方向进行衬砌质量雷达探测。现场检测采用连续检测方式，每隔10 m 打一个标记，在实际测量中，天线尽量匀速移动，桩号应标记清晰、准确。

表1 定期检查内容

表2 地质雷达无损专项检查内容

2 病害情况及成因分析

2.1 病害检查结果

2.1.1 定期检查结果

在定期检查中，通过步行目测方式发现隧道左右洞洞口、洞门、路面以及标志、标线、轮廓标等情况良好，均未见明显病害。然而，隧道的衬砌结构、检修道、排水系统、吊顶及各种预埋件等出现不同程度的缺陷和损伤。

检查衬砌结构发现，隧道衬砌出现裂缝、渗水泛碱、衬砌破损、破损露筋、衬砌脱空等病害。其中隧道衬砌裂缝为主要病害，具体统计结果如表3 所示。

表3 隧道衬砌裂缝病害统计表

检查检修道发现，隧道左洞检修道出现2 处盖板缺失；隧道右洞左边墙检修道出现1 处盖板滑落和1 处盖板缺失。缺失情况如图1 所示。

图1 隧道左右洞检修道缺失情况

检查排水系统发现，隧道左洞排水边沟出现2 处排水沟破损，累计l=3.7 m；右洞排水系统出现1 处排水沟破损，l=2.3 m。破损情况如图2 所示。

图2 隧道左右洞排水系统破损情况

检查吊顶及各种预埋件发现，隧道左洞出现6 处消火栓漏水、2 处消火栓箱门缺失、3 处消火栓箱门脱落，右洞出现1 处消防设备漏水、4 处消火栓漏水，1 处消火栓箱门缺失。

2.1.2 地质雷达无损专项检查结果

（1）外观缺陷检查结果。检查结果显示，隧道左洞K234+432（施工桩号YK9+115）右拱腰距拱顶2.5 m，存在1 处衬砌破损（呈锥形，即脱落层周边薄中间厚），厚度0.5~5 cm，脱落后衬砌外漏钢筋（初步判断为拱架间连接钢筋）长度约10 cm，自衬砌剥落位置附近存在3条缝宽1 mm 以上的环向裂缝，裂缝局部位置存在张裂现象。隧道右洞K233+830（施工桩号ZK9+705）右拱腰存在1 处楔形掉块，距拱顶2.5 m，面积约0.8 m×0.8 m，层厚2~4 cm，掉块后新鲜混凝土截面存在疑似塑料薄膜物质。

（2）二次衬砌厚度扫描结果。隧道左洞（出城方向）：根据地质雷达检测结果二衬厚度范围为7~58 cm，其中衬砌最薄的地方位于病害处右拱腰上测线（即病害所在位置），且根据病害所在位置加密测线得出来的结果，该区域内右拱腰位置前后2 m，厚度范围为7~14 cm（设计厚度为35 cm）。病害区域（衬砌裂缝、破损漏筋位置）与衬砌厚度最薄的地方高度重合。

隧道右洞（进城方向）：根据地质雷达检测结果二衬厚度范围为13~56 cm，其中衬砌最薄的地方位于K9+756 左边墙，距病害所在位置断面8 m（病害所在断面右拱腰位置二衬厚度合格率为91.0%且未见小于0.5 倍设计厚度的极值点）。

2.2 主要病害成因分析

2.2.1 衬砌裂缝成因

根据检查情况，结合病害分布位置和数量，该隧道衬砌主要病害为环向裂缝。衬砌裂缝主要成因如下：

（1）裂缝特征。隧道左洞裂缝长度介于0.6~15.8 m，宽度介于0.06~2.40 mm，主要出现在边墙；隧道右洞裂缝长度介于1.0~20.0 m，宽度介于0.10~1.80 mm，主要出现在边墙侧；就单洞来分析，左右边墙出现无明显对称性，无一定规律性；就左右洞来比较，右洞多于左洞。

（2）主要原因。结合裂缝特征和施工工艺、隧道受力，分析出现裂缝的主要原因如下：

①由于边墙脚处混凝土与衬砌混凝土之间浇筑有时间差，导致两者的收缩速率不一致，最终导致衬砌混凝土的收缩在先浇混凝土的约束下出现由下往上的裂缝。

②衬砌混凝土在浇筑过程中出现水化热，养护中因降温而产生收缩，受到先浇混凝土的约束，拉应力大于养护中形成的混凝土抗拉强度，而出现裂缝。

③拱部环向裂缝产生原因主要是衬砌纵向出现地压不均，一模衬砌两端出现不均匀沉降，致使衬砌自拱顶开始，受弯断裂。

④从地基基础学分析，将地基看作均匀地基，每模衬砌看作弹性条形基础，其上作用均布荷载，此时衬砌中部沉降比边缘大，衬砌越长，差异越大，导致衬砌从模中底脚开始拉裂并向上延伸，缝宽表现为下宽上窄[1]。

2.2.2 衬砌渗漏水成因

衬砌渗漏水成因主要有两种：一方面，是因为止水带安装位置不准确或因止水带老化导致防水性能变差导致施工缝处渗水。另一方面，是由于施工过程中处置不当，出现防水板破裂、墙背排水盲管堵塞等，导致衬砌排水不畅，进而从二衬中渗出。

2.2.3 隧道左洞衬砌破损成因

由于施工期间二次衬砌施工质量把控不到位，导致局部二次衬砌厚度不足10 cm，二次衬砌承载能力不足，从而引起二次衬砌从最薄弱的位置开始破坏[2]。

2.2.4 隧道右洞衬砌剥落成因

由于二次衬砌施工期间，建筑垃圾未及时清理或者二次衬砌台车未及时封闭，从而塑料薄膜进入二次衬砌浇筑模板台车内，导致二次衬砌局部形成楔形独立块体的现象。

3 病害治理意见

3.1 既有病害治理方法

根据隧道病害成因，结合隧道病害的具体情况，对既有病害采取以下处置方法：

（1）衬砌裂缝治理方法：对于宽度小于0.3 mm 的裂缝，在治理时应主要采取封闭、观察等措施；对于边墙环向、斜向裂缝，即便为缝宽0.3 mm 以上的裂缝，若无明显发展，也可用上述方法进行处理。注意：因隧道所在地区季节温差大，封闭材料必须选用收缩率小并具有一定柔韧性的材料。以往的表面普通砂浆涂抹易再度开裂或脱落；对于宽度0.3 mm 以上的纵向裂缝和贯通裂缝以及半圆形裂缝，需对其进行观察，可采取环氧树脂低压注射。

（2）衬砌渗漏水治理方法：表面浸润性渗水可暂不处理，若在雨季出现涌流等较大型渗水，可在衬砌表面开凿埋管，将水引入排水边沟。

（3）衬砌破损露筋治理方法：该病害主要是外层钢筋保护层厚度不够所致，对破损区域采取表面喷射混凝土或涂抹砂浆处理。

（4）衬砌裂缝、剥落漏筋治理方法：尽早对该区域进行专项检测，在处治尚未完成之前，建议加强日常巡查，并对该区域进行挂网防护，防止二次衬砌破损进一步发展导致的掉块现象。

此外，还应针对其他病害采取相应的处理方法，如针对检修道病害，可对缺失的盖板进行补全，对破损的盖板进行更换或局部修补；针对排水沟破损，可局部修复排水沟破损部位；针对消火栓箱门缺失，可更换消火栓箱门缺失部位。

3.2 加强公路隧道养护

通过该次定期检查，对日后养护工作提出如下建议：

（1）加强日常巡查，尤其雨季来临之前注意隧道内部原渗水位置的涌水状况及是否有新增渗水点。冬夏季节，衬砌裂缝有无因热胀冷缩出现较大发展、变形。

（2）定期进行清洁维护，保持隧道整洁、美观，防止垃圾、杂物进入排水沟，堵塞排水系统。

（3）根据公路隧道相关规范要求，在隧道运营过程中应加强对隧道结构已破损部位进行监测或检查，准确掌握隧道结构和性能状况[3]。

3.3 强化日常巡查工作

为加强公路隧道安全养护工作，全面掌握隧道各项设施设备运行情况，消除安全隐患，确保公路隧道安全畅通，应强化日常巡查工作。在日常巡查中，应强化对重点部位以及重点病害的巡查。

4 结语

从目前公路隧道运营现状来看，衬砌裂缝和衬砌渗漏水是常见病害，严重影响公路隧道运行质量以及过往车辆的行车安全，因此在公路隧道后期运营中必须做好养护工作。为此，上述以某高速公路定期检测为研究背景，通过对隧道展开定期检查工作，明确该隧道病害部位、严重程度以及病害成因等，并结合相关经验，对既有病害提出可行性的治理方法，通过加强公路隧道养护和强化日常巡查工作，保障公路隧道的运行质量和行车安全。