公路隧道渗透病害现状及影响因素分析
王彪
山西路杰工程咨询有限公司 山西太原 030006
[摘 要] 公路隧道衬砌结构渗透水病害是公路工程中常见的病害类型之一，严重影响了公路隧道的正常、可持续运营；文章以省内公路隧道衬砌渗透病害为研究对象，详细分了常见的公路隧道衬砌病害类型，并针对性分析了其中的病害影响因素，拟为后期的公路隧道养护提供参照。
[关键词] 公路隧道；衬砌渗透；病害现状；影响因素
随着高速公路通行里程的不断增加，高速公路建设逐步从城市向山区推进，由于山区山体较多，连绵复杂，在山区高速公路建设过程中，势必会涉及到穿越隧道结构，既有公路在实现通行并开通运营一段时间以后，在车辆通行工况和外部恶劣环境的耦合影响下，隧道衬砌容易出现不同程度的隧道衬砌渗透病害，严重影响公路隧道结构内的正常通行，给道路结构埋下巨大安全隐患。文章以省内公路隧道结构为研究对象，详细分析了隧道结构衬砌渗透病害情况，根据隧道结构的渗透病害类型明确目前隧道衬砌结构的病害情况，并对不同病害类型的影响因素和具体成因进行了详细分析，拟为后续的公路隧道渗透病害处治提供参照。
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1 公路隧道渗透病害常见类型
1.1 公路隧道衬砌开裂病害分析
在公路隧道衬砌结构中，既有服役隧道结构在长期运营条件下容易出现衬砌结构开裂病害，通过工程养护现场调研发现，公路隧道结构出现渗透病害的位置会对应出现相应的隧道衬砌开裂病害，通过分析大量的工程资料可知，隧道衬砌结构内部的开裂常见于隧道拱腰部，隧道衬砌结构的开裂形式及走向一般可以分为纵向开裂和斜向交叉开裂两种，一旦衬砌结构局部出现病害开裂，势必会在短期内快速发展、延伸，通过工程调查发现，最大隧道衬砌结构裂缝宽度高达0．8-1．0mm范围内，严重影响衬砌结构的整体性和荷载稳定性，通过分析现场勘察结果可知，隧道衬砌全段内的开裂病害常见于隧道衬砌结构腰部，在长期渗透水分病害的影响下，导致隧道结构的整体性受到严重影响，衬砌的支护能力明显下降，部分渗透水透过衬砌结构进入隧道实体结构内部，使内部钢筋混凝土结构受到严重的锈蚀破坏，严重威胁隧道结构的安全运营能力[1]。
1.2 公路隧道衬砌结构水分渗漏病害分析
通过工程现场勘察发现，隧道衬砌结构不同位置的水分渗透病害情况较为普遍，且不同位置的渗透病害严重影响了隧道衬砌结构的稳定性，以省内某山区隧道衬砌结构调查为例，该隧道衬砌结构衬砌腰部及以下存在严重的渗透水情况，导致衬砌结构和内部隧道实体结构的钢筋混凝土剥蚀情况严重，衬砌渗透病害具体表现为全线范围内不同高度的渗透病害，由于水分渗透程度无法控制，导致隧道内路面不同位置出现明显的不均匀沉降病害，严重影响隧道衬砌和路面结构的荷载稳定性，部分渗透水分较大的区域，水分沿隧道衬砌结构横向外溢，最终集聚在隧道内路面上，导致隧道内部积水情况明显，严重影响隧道内的正常通行要求。
2 公路隧道渗透病害影响因素分析
2.1 公路隧道衬砌开裂对水分渗透的影响分析
在山区高速公路隧道运营实践中，由于施工难度较高，为了保证隧道选线的合理性和经济性，一般会伴随大量的填挖方施工和围岩开挖等施工作业，由于外部施工荷载的影响，导致隧道围岩结构和等级逐步下降，对应隧道结构内部的土体基础不稳定，局部位置存在严重的不均匀沉降问题，且在隧道开挖范围内存在明显的应力扰动区，在施工荷载的影响下容易出现明显的应力不稳定问题[2]。尤其是省内部分隧道结构穿越采空区和不良地质区域，在施工过程中，为了保证隧道内的密封性，会人为改变隧道结构的走向，进而影响地下水的走向，在施工过程中导致隧道围岩内部的节理发育明显，局部的隧道衬砌结构透水性明显增强。在节理水压力影响下，导致隧道衬砌结构内部水压力明显增加，一旦水压力超过衬砌结构的抗拉应力，将诱导衬砌结构出现明显的荷载开裂，严重影响隧道衬砌结构的荷载稳定性，此外，一旦隧道衬砌出现荷载开裂，如果不能及时加固处治，将诱发衬砌结构出现二次开裂，隧道衬砌开裂持续增加，造成严重的隧道衬砌开裂病害。在具体施工过程中，衬砌混凝土及衬砌混凝土喷射施工质量控制不当，没有认识到隧道衬砌结构在隧道防水方面的重要性，部分隧道衬砌虽然使用了防水等级更高的防渗透混凝土结构，但是，在后期运营过程中缺乏必要的养护和保养，施工总体质量把控不到位。
2.2 冬夏季冻融循环对水分渗透的影响分析
对于公路隧道衬砌结构而言，冬夏季的冻融循环诱发的公路隧道衬砌结构水分渗透病害的影响也不容忽视，尤其在省内山区公路运营隧道中，这种情况更为普遍和常见，在公路隧道衬砌冻融病害分析过程中发现，在春夏季，由于温度上升明显导致隧道衬砌结构出现了明显的水分融化和渗透现象，隧道截面围岩温度值明显高于冬季温度，在高温条件下，隧道衬砌结构出现明显的冻融循环，进而引发隧道衬砌结构的冻融病害。具体表现在以下几方面，第一，在冬夏季冻融循环过程中，隧道衬砌结构层出现明显的破损病害，在衬砌养护过程中，衬砌的渗透性明显下降，受到冻害影响，导致隧道衬砌结构出现明显的渗透病害；此外，在季节交替过程中，由于冻融因素影响，导致隧道衬砌结构内部的水分排出不利，在渗透水渗出后，一旦进入冬季，在严寒环境下，渗透水容易出现冻胀病害，内部渗透水分受到衬砌结构冻胀阻挡，导致继续外渗难度增加，在这一环节中，由于内部水分无法及时排出，导致隧道衬砌结构水压力增加明显，进而诱发隧道衬砌冻胀开裂病害，且不同开裂相互交叉影响，对衬砌结构的完整性造成恶劣影响[3]。
3 结语
通过以上文章分析可知，公路隧道衬砌渗透水病害对隧道结构的正常运营影响重大，必须采取相应的措施和方式对隧道衬砌渗透病害进行处理，保证隧道衬砌结构的稳定性、密封性和安全性，以最大程度提高公路隧道的长期、可持续运营能力，为公路交通运输发展提供安全、优质保障。
4)以上试验均为在干燥的实验室环境下完成，在井下湿度超过90%的环境中，木垫板对锚杆工作荷载的影响将会大幅增加，可进一步进行井下现场环境下的试验研究。
参考文献：
[1]粱志勤,李曜良．MPS多脉冲防水系统在地铁隧道的应用[J]．地铁与隧道防水,2014(5):32-35．
[2]张向宇．乌鞘岭公路隧道渗漏水病害整治技术研究[D]．兰州:兰州交通大学,2017．
[3]赵文斌．天坛山隧道渗漏水病害机理分析及防治技术[J]．山西建筑,2014,40(9):200-202．
[中图分类号] F540．3
[文献标识码] A
作者简介：
王彪（1986-），男，汉族，山西太原，本科，工程师，研究方向：工程监理。
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