某高速公路隧道病害检测及成因分析

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　　摘 要 公路隧道属于地下结构的一种形式，在运营因素和地质条件等的干扰下，久而久之运营隧道势必会受到一定的病害，对隧道内行车的安全性与舒适度等造成不小的影响。下面该文章意在充分掌握高速公路隧道的病害特点，并针对隧道各种类型病害的成因展开了相应的分析，主要选择地质雷达与人工检查相互协作的方式对病害进行监测，再与钻孔取芯结合加以验证，从而得到了背后空洞、排水沟和路面板等病害，并在此基础上为治理病害提供了一些必要的参考意见。
　　关键词 高速公路;隧道;病害检测;成因分析
　　引言
　　最近这些年，我国的交通事业得到了迅猛发展，建设隧道工程的步伐也变得迅速了起来，一直到2013年，我国正在运行中的隧道数量已经达到了一万座。因为受到多种原因的约束，早期建成的隧道早已出现了或重或轻的病害，像背后空洞、隆起、衬砌开裂、路面开裂等病害，甚至还会出现隧道渗水等问题。由此可见运营隧道的病害开始呈现类别多且逐渐扩大的情况。根据隧道中出现的不同程度病害检测可知，隧道中出现的病害原因各有不同，出现的形态也各式各样。下面该文章主要以某隧道病害为例，详细介绍了隧道病害的种类和特点，并针对其成因展开了相应的分析。
　　1 工程概况
　　该隧道主要选择速度80km/h、双向4车道高速公路这一标准，隧道的断面选择三心园的曲墙半圆拱形式，拱半径是5.4m，曲墙半径是7.9m。
　　该隧道所处地区地形起伏相对较大，最高高程达到了1498m，最低的高程为1198m，最大相对差为300m。隧道内地层岩性主要构成要素为黄土状粉质黏土和马兰黄土、灰岩等等。隧道所在地的地下水主要分为上层滞水和大气降水补给。
　　2 隧道病害的检测内容
　　在运营过程中，隧道左线某段会发生路面开裂和跳车等现象，为将这一病害的形成原因弄清，立即处理出现的隧道病害，按照本市隧道的设计相关图纸和技术，再根据相关规范、标准和流程等进一步制定检测具体方案。检测的主要内容应该包含有：检测隧道衬砌厚度和不足、检测隧道路面板构造层、检测 衬砌轮廓、检测中央排水沟的汇水状况等，在全面检测隧道结构的基础上，详细分析检测结果，对隧道路面机构和自动化监测结果进行综合化的分析，最后明确病害对隧道安全运行造成的影响，并制定好相应的解决方案[1]。
　　3 分析隧道的检测结果
　　3.1 隧道病害
　　（1）衬砌裂缝。衬砌裂缝主要分布在边墙处，拱顶和拱腰处的裂缝较少。隧道的左右洞一共有69条裂缝，左面37条，右面32条。其中位于边墙地方的裂缝有57条，占比较多;拱腰处的裂缝一共有7条，占比较少。出现的裂缝主要以环向裂缝为主，纵向裂缝和斜向裂缝相对较少。
　　（2）路面裂缝。路面裂缝和路面修补共有21处，其中右线有10处，左线有11处;路面斜向裂缝有4条，纵向裂缝有15条，横向裂缝有4条。
　　（3）外部病害。衬砌混凝土掉落和衬砌露筋等病害相对较少，不是很多，衬砌露筋这一危害一共有四个，主要分布在隧道拱顶。发生衬砌混凝土掉落的一共有三个，都位于边墙处。
　　3.2 背部空调和二次衬砌混凝土厚度病害
　　对本文中所列举的隧道进行有效的检测，通过检测可知该隧道的左右线、五条测线位置二次衬砌混凝土厚度中一共存在着400多个断面，其中在2020个雷达判释点中，合格的占大多数，也就是合格率达到了95%，跟我国公路质量检测相关标准提出的要求是相?的，所以我们可判定，隧道的二次衬砌厚度是符合标准的，即合格的。根据分析雷达处理后的图像和钻孔验证可知，左线中共有23处二衬背后脱空缺陷，右线则有25处二衬背后脱空缺陷。
　　3.3 探测隧道的中央排水沟
　　本文主要选择探地雷达来检测隧道的左右线中央排水沟的具体情况，一共分布有120条测线。左右线隧道通常从隧道变坡点之后的100m处开始朝大里程方向进行，发现通常在变坡点的200m处会出现水，其中右线隧道排水沟周围清晰可见一些积水，根据隧道洞口排水沟流水情况可知，其水量并不是十分庞大[2]。
　　4 分析产生病害的原因
　　4.1 分析隧道产生衬砌裂缝的因素
　　根据对隧道的拱顶和个别处出现的衬砌裂缝进行检测可知，發生的裂缝病害主要有环向开裂和二次衬砌混凝土纵向开裂，其中大多数是环向开裂，通常裂缝宽度维持在0-2.5mm处，根据隧道轴向裂缝的分布规律可知，左线隧道的衬砌裂缝主要分布在ZK115+320至YK116+140处，且分布的十分均匀;右线隧道则位于YK115+320至YK116+140处，裂缝也存在于该处附近。
　　根据受力机理可知，发生环向裂缝的原因主要有纵向荷载不均匀、围岩地质发生变化、沉降缝没有正确处理等，环向裂缝主要位于隧道洞口或者岩石地层与不良地质相交处;通常情况下隧道纵轴和斜向裂缝之间相交的角度是45度左右，造成的主要因素是纵向受力和环向应力组合而成的拉应力;纵向裂缝主要是因为拱顶衬砌受压或者受拉，而纵向裂缝则主要是因为局部段落偏压引发的。
　　4.2 分析钢筋外露的原因
　　根据对实体现场和探地雷达展开调查可知，在YK115+825至YK115+827、YK115+920至YK115+921等段的拱顶处衬砌钢筋都明显发生了外露的现象。通过现场调查可知，钢筋外露主要是因为混凝土的保护层缺乏厚度，钢筋和混凝土温缩不协调等因素所引发的。
　　4.3 分析隧道二衬背后出现空洞的因素
　　在隧道诸多病害中，隧道的二次衬砌背后脱空这一现象是十分常见的一种质量病害，在对本文所列举的隧道展开检测中我们发现在不同的段落处都会出现脱空现象，特别是隧道的拱顶处，在跟脱空情况相结合加以分析，笔者得出引发脱空的主要因素有下面几点：首先是通过雷达检测图像来对隧道的初支混凝土平整进行分析，防水板的挂设相对松懈，不能牢牢地与基面相贴合。所以，防水板挂设的过于松弛，就会在对混凝土进行浇筑以后挤压形成褶皱出现空洞;其次是端头的模板没有严密封堵，出现了空洞;第三就是在对混凝土进行浇筑过程中，因为泵送缺乏压力，再加上振捣的不严密和浇筑方式的不恰当等，都会在混凝土内部造成气孔，当结束拱顶的浇筑以后在自重的作用下出现下沉，引发拱顶空洞现象;第四点就是在施工环节相关工作人员没有严格按照施工要求进行操作，进而出现了拱顶空洞的现象。 　　4.4 分析隧道的路面病害
　　路面出现的病害主要是脱空病害，引發脱空病害的因素主要有以下几点：首先结合地质资料了解到，隧道的ZK115+333至ZK116+000段主要以中风化泥岩为主，岩体较破碎，结构面没有很好地结合，泥岩属于软岩，一碰到水就会软化，地下水主要是点滴状的或者是渗水，缺乏稳固性。在ZK116+000至ZK116+800段，断层和岩溶都很容易得到发育，且也属于灰岩跟岩石相接地带;存在着断层破碎带，地表水顺着破碎带渗下去，地下水则顺着断层的破碎带进行汇聚。根据现场调查可知，路面开裂比较严重的区域主要是在ZK116+160至ZK116+205和ZK115+906至ZK115+911的地段中，改地段具体位于两断层破碎带之间。围岩主要是中风化泥岩夹灰岩，质地偏软，在跟水相遇后会立即软化，大大降低了岩体的强度;第二，根据分析雷达探测的结果可知，有一些段落的结构层其厚度与设计要求是不相符合的，且路面板下存在着脱空情况，根据分析雷达图像可知，隧道底部并没有富水情况;第三，按照钻芯取样的结果可知，填充层与仰拱芯样相对破碎，有的填充层其混凝土质量很不好，且有的芯样还是不完整的。
　　4.5 分析中央排水沟汇水的原因
　　在结合检测中央排水沟的汇水结果，在上述现象分析和隧道地下水与地质情况基础上进行分析，并和隧道衬砌开裂有没有渗透等特点相结合，根据综合判断可知，首先隧道基地的地下水通常是基岩裂缝水，其贯通性并不是很强;其次在隧道右线的特定区域处发生堵塞的情况非常大，这就很容易引发严重积水的情况。
　　中央排水沟是一种直径只为40cm的混凝土预制圆管，可是由于受到检测方式的约束，雷达无损检测的截面非常小，而且排水沟通常在路面以下的50cm到60cm之处，雷达信号就会相对弱一些，这对检测结果是有一定影响的，我们尽量将实际情况和无损检测相结合并互相进行验证。
　　5 结束语
　　总而言之，对于高速公路的隧道出现病害，我们一定要秉持具体情况具体分析的原则，选择最恰当的方式来有效解决病害问题，而其中对引发隧道病害的原因进行分析是充分将隧道病害加以解决的关键，同时也是在根源上对隧道病害加以整治的一大理论依据，这样一来不管是对于延长隧道的使用时间还是缩减隧道病害等方面都具有十分重要的现实意义。该文章在以本身某隧道为例的基础上，主要对隧道病害检测结果展开了一系列的探究，并就其中出现的问题和原因展开了相应的分析，这对详细分析以后的隧道病害治理问题相信会具有一定的参考依据和价值。
　　参考文献
　　[1] 杨华.江西某高速公路试验段路面病害检测与成因分析[J].科技促进发展，2018，（s1）：183-189.
　　[2] 王学武，冯学钢，姜云，等.西南某高速公路隧道病害成因分析及处治设计[J].西南公路，2017，（03）：30-33.
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