探讨高速公路隧道病害整治技术

探讨高速公路隧道病害整治技术
第一篇：探讨高速公路隧道病害整治技术
探讨高速公路隧道病害整治技术
摘要：介绍和分析了高速公路隧道病害的种类和成因，探讨了隧道病害的治理技术，并通过工程实例进行了说明。

关键词：高速公路隧道病害整治技术前言
随着我国国民经济的快速稳定发展，对交通运输的需求量和等级要求越来越高，高等级公路、铁路的建设蓬勃发展，修建的隧道数量越来越多。

但是由于设计、施工、地质等各方面的原因，导致一些隧道产生结构变形、开裂、错台、渗漏水等病害，大大降低了线路的级别，并威胁到安全运营，情况严重的使隧道失去使用价值，给国民经济带来巨大损失。

重庆高速公路建设步伐很快，到2010年建成“二环八射”2000km高速公路。

仅2005年将完成投资100亿元，其中新开工项目总里程为478km，通车项目34km，续建项目计682kme到2020年，重庆将建成总投资1 990亿元的“三环十射三连线”共计3 600km高速公路。

重庆是丘陵山区，高速公路建设中桥隧的比重较大，减少新建隧道发生病害和及时对现有病害隧道进行有效整治，对重庆的高速公路建设有着非常重要的意义。

我国高速公路隧道病害种类和成因分析
据有关资料统计，目前高速公路隧道病害主要表现在：严重渗漏水、结构衬砌的腐蚀裂损、仰拱或铺底的变形损坏导致路面的破坏。

几乎所有的隧道病害都与渗漏水有着直接或间接的关系，隧道结构的缺陷给隧道渗漏水提供了通道，隧道渗漏水的长期作用又会加剧隧道侵蚀破坏，特别是在围岩有地下水并具有侵蚀性的情况下，对衬砌和隧道设备的腐蚀更加严重。

在运营期间，地下水常通过混凝土衬砌变形缝、施工缝、裂缝甚至混凝土孔隙等通道渗漏进隧道中，造成洞内通信、供电、照明等设备处于潮湿环境而发生锈蚀、霉烂、变质、失效，若使路面积水，就会改变路面反光条件，引起眩光，造成车辆打滑，危及行车安全。

2．1 隧道渗漏水成因分析 a．隧道开挖对地下水的影响
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。

b．混凝土施工中产生的渗漏水通道
①混凝土浇筑时水灰比过大，形成开放性毛细泌水管路；
②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；
③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；
④“三缝”处理不当，产生的漏水缝隙；
⑤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，等等。

2．2 隧道衬砌结构破损成因分析隧道衬砌结构破损是指隧道衬砌开裂变形、片块剥离以及大块坍落。

其原因概括起来有地质原因(如软弱围岩、地层偏压及山体滑坡等)、设计不完善、施工原因和其他人为因素(如在隧道附近取土、采矿等)。

其中反映在施工方面的问题比较普遍，如强度不足、厚度不够、模板变形、拆模过早及浇筑时机不合适等。

但地质原因在衬砌结构破损成因方面起主要作用，尤其是地基不均匀沉陷和山体滑移错动。

3隧道病害整治技术
人们早已认识到隧道病害对运营的严重威胁，只是限于条件，目
前对高速公路病害隧道的治理，由于受行车条件的限制，大都处于治表为主的状况，修修补补，一段时间后旧病复发的很多。

除非病害严重到危及结构安全才加以彻底整治，治理技术主要有以下几种。

a．注浆加固堵水技术
注浆作为加固围岩的一种手段，在隧道病害治理中所起的作用主要表现在加固地层以提高围岩的承载力和充填衬砌背后空洞使衬砌均匀受力，从而达到阻止衬砌结构继续变形或破坏。

同时，浆液能充填岩体裂(孔)隙(洞)，降低地层透水系数，同时能够修补衬砌混凝土结构裂缝达到加固和阻水的双重目的。

通常采用的浆液有普通硅酸盐水泥(或特殊)单液浆、水泥水玻璃双组份浆液及化学浆液等。

b．锚杆支护技术
锚杆具有悬吊作用、组合梁作用、紧固作用及均匀压缩拱作用(如图1所示)，在隧道结构产生病害部位安设锚杆，可有效提高围岩的整体承载能力，将已产生裂纹的衬砌混凝土与已加固的围岩结合在一起，阻止衬砌结构的进一步破坏。

c．套衬技术
病害治理中如衬砌产生的裂缝不密集，尚不足以危及隧道结构安全，经加固后仍有较强的承载能力，而且存在净空断面缩小的余地，在安设锚杆、注浆加固的基础上，可以考虑施作套衬。

套衬就是在既有衬砌内表面再灌注一定厚度的混凝土，与既有衬砌共同承担围岩压力。

套衬可以有效地阻止既有衬砌进一步裂损变形，同时可起到防水的作用。

d．结构抽换技术
隧道衬砌结构如果裂缝交错分布，密度较大，并伴有片块剥落，严重错台，侵入净空限界，使原衬砌失去使用功能，则应考虑拆除旧的衬砌结构，重新施作新的衬砌。

结构抽换过程中，必须采取如下措施，保证施工和隧道结构安全。

①架设钢架支撑，抑制结构变形发展；
②注浆加固围岩，并利用注浆管悬吊既有裂损衬砌；
③运用静态破碎及控制爆破技术拆除1日有裂损混凝土，并严格
控制开挖进尺；④及时进行初期支护并加强监控量测。

e．渗漏水引排技术
地下水在高速公路隧道病害成因中，是最活跃、最具破坏力的因素，隧道渗漏水病害治理难度最大，其治理效果能够综合反映隧道整治质量。

对于从衬砌表面(主要在“三缝”部位)渗漏出来的地下水，必须配合采用引排技术治理。

工程实例
重庆万梁高速公路亭子垭隧道和金竹林隧道由于建成后山体滑移，引起隧道拱顶、拱墙、拱底产生较大的纵、横、斜向裂缝，最大裂缝宽度为50mm。

金竹林隧道和三正隧道为双连拱隧道，与国内所有双连拱隧道一样特别是中隔墙和拱脚处的防水问题都或多或少的存在设计不够完善、施工工艺达不到设计要求等现象，从而造成该处严重渗漏水。

建设单位及早认识到隧道的病害将对隧道结构和以后的运营直接构成威胁，分析了病害的原因主要是地质原因和目前国内双连拱隧道修建技术水平问题，认为这几座隧道的病害治理是一个系统工程，必须由一支在隧道方面具有先进施工技术和丰富经验的专业单位进行设计和治理。

在此共识下，经多方选择，中铁隧道集团设计院和科研所承担了本项目的设计和治理任务。

经过三个多月的紧张施工，基本达到了一次根治、不留后患的整治目的，整治后隧道结构稳定，不渗不漏。

2003年12月26日通车至今一年多采，运营状况良好，尤其是对双连拱隧道中隔墙渗漏水的治理效果非常显着。

在隧道病害整治过程中，综合采用了注浆加固堵水技术、结构抽换技术、中空锚杆加固技术、引排技术和软基袖阀式注浆加固技术等。

尤其是对双连拱隧道进行注浆堵水过程中，采取普通水泥浆液和超细水泥浆液的配合使用，采用了注浆堵水结合引排水和单独引排水治理两种方案，目前来看，两种方案都达到了预期的效果。

结论
①隧道病害是国内外非常普遍的现象，其原因是多方面的，高速公路隧道病害一方面大大降低了“高速”，一方面直接威胁到隧道的结构和运营安全。

高速公路近年来的快速发展要求不断提高隧道修建技术水平，避免或减少隧道病害的发生；
②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；③高速公路隧道病害产生的主要原因有地质方面的、施工方面的、设计方面的和人为因素等，要认真地系统地分析；
④高速公路隧道病害整治要各种技术综合运用，由专业队伍来进行，治理的时机最好选择在通车前进行，要坚持“一次根治、不留后患”的治理原则。

第二篇：浅谈隧道漏水病害整治方法
浅谈隧道漏水病害整治方法
怀化职工培训基地
潘飞
摘要：隧道漏水与隧道所处的环境和结构以及施工质量有关，应在充分调查后，并掌握隧道所处的地质、衬砌构造、施工质量、水源、漏水位置及水量的大小等资料的基础上，再遵循“以排为主，防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则进行整治才能奏效。

关键词：隧道漏水
病害整治
铁路隧道是在修建铁路中，为了改善线路平、纵断面，减缓坡度，减少曲线和加大曲线半径，克服高程障碍，缩短线路长度，减少盘山绕行，避免深路堑，避开滑坡等不良地段和城市建筑物以及避免修建跨越山川、江、湖等大桥，而在岩石或土体内修建的地下建筑物。

隧道修建运营后，由于隧道所处的地理地质、结构特点、施工质量、衬砌竣工后受腐蚀以及平时对隧道的养护维修不到位等因素，致使隧道漏水病害时常发生。

隧道漏水会造成洞内潮湿，影响洞内设备的正常使用，缩短设备的使用寿命，从而增加了维修工作量。

严寒地区隧道漏水，会造成冻胀，损坏衬砌及防排水设施，漏水结冰也可能侵入限界，危及行车安全。

电力牵引区段和有电力配线时，会使绝缘失效，发生短路、跳闸、放电等事故，危及行车安全和养护人员作业的人身安全，因此，隧道漏水必须及时整治，消除安全隐患。

一、水源的判断
隧道漏水的水源不外乎地表水及地下水两种。

可根据平时和雨季
的漏水量变化和持续时间绘制漏水量变化曲线，并采用洞内漏水量观测与洞外地表水调查相结合的办法，具体分析进行判断。

即：
1、平时无论晴天或雨天都渗水、漏水，雨时、雨后都无变化或变化不大，则水源大多是地下水。

2、晴天洞内不渗不漏，雨天又渗又漏，且渗漏量与降雨量有密切关系，则水源大都为地表水。

3、平时渗水、漏水，雨时或雨后大渗大漏，则表明水源为地下水与地表水同在。

二、漏水原因分析
水是地下工程遇到的一个大问题。

由于施工时爆破围岩引起的震裂或围岩本身就有渗水通道，加上衬砌背后不可避免地存在空隙以及隧道开挖后引起原地下水系的变化，岩层中的水往往集聚在衬砌背后，当衬砌某处有贯通整个厚度的孔隙或裂纹时，洞内就会出现漏水，并逐步发展。

漏水的原因有以下几个方面：
1、由混凝土这一多孔性结构的特点造成漏水。

普通混凝土（而非密实的防渗混凝土）较防水混凝土抗渗能力低。

2、由于结构特点和施工质量不高而造成漏水。

混凝土衬砌施工中，配料不准，拌和不均，振捣不实以及浇筑厚度不足，都会使衬砌混凝土离析疏松，甚至有空隙蜂窝，抗渗漏能力大大降低。

在衬砌施工中横向、纵向接缝较多，如果这些接缝未作防水处理，即成为渗漏的薄弱环节，也是漏水的主要处所。

3、衬砌竣工后受腐蚀或某些截面强度不够引起的剥落、开裂，也会造成隧道漏水。

三、整治漏水的方法
在运营期间整治隧道漏水，首先要充分发挥原防排水设施的作用，再采取在行车条件下施工的适当措施，使积聚在衬砌周围的水，不能随意渗入洞内，而有控制地引进侧沟或中心沟，再排出洞外。

漏水整治常用的方法有：截、堵、排、引。

1、截水常用的方法
截，就是将流向隧道的水源截断，防止水流渗入隧道，截水分地表截水和地下截水。

（1）、地表截水方法：
a.地表处理。

当围岩内的水主要由洞顶地表水补给时，应将洞顶表面进行处理，以隔断水源。

当隧道覆盖较薄，地表水容易渗入隧道围岩，造成隧道漏水时，可清理洞顶杂草丛树，开沟疏导，封闭积水洼地。

若覆盖土层易于渗水，可根据地形和土质条件，采取局部换土或铺砌浆砌片石等予以防止。

对洞顶岩石裂隙，可根据情况，采取水泥砂浆勾缝、抹面、喷浆或浆砌片石填塞。

b.洞顶天沟。

为防止地表水流入隧道、冲刷仰坡或洞口路堑边坡，一般应在洞口边、仰坡上方设置天沟。

（2）、地下截水方法：
a.泄水洞截水。

泄水洞一般应设在来水方向一侧，并保证泄水洞中最
高水位低于隧道水沟底。

泄水洞的纵向坡度不得小于3%。

b.钻孔截水。

长大隧道一般都有较长的平行导坑和为数不少的横洞，根据地下水的分布和地质构造条件，在平行导坑和横洞打一定数量的截水钻孔，伸到正洞之上围岩中，正洞衬砌周围的积水，通过钻孔从平行导坑排走，也可汇入隧道侧沟排走。

c.拦截暗河。

有些隧道与充水的溶洞和暗河相接近，因挖隧道，沟通了溶洞、暗河与隧道的水流通道，常发生季节性大量涌水冒砂病害。

在有可能的条件下，将向隧道分支堵死，恢复原来的流水径路。

2、堵水常用的方法
堵，就是防止和杜绝衬砌外围的水自由地从有害径路进入隧道内。

常用的堵水方法有以下几种：
（1）压注水泥砂浆，堵塞圬工缝及混凝土蜂窝。

（2）开挖拱顶，铺设外贴式防水层。

这种方法对于石质隧道施工时超挖未全部回填又未坍塌者尤为方便，对于覆盖层较薄的也较适用。

（3）增设内贴式防水层。

其做法是将隧道衬砌凿毛，清洗干净，然后喷射水泥浆或抹防水砂浆。

（4）聚氨酯堵水。

聚氨酯也称氰凝，是世界上当前认为效能较高的防水材料，采用聚氨酯浆液压浆，可以堵住较严重的漏水。

3、排水常用的方法
排，就是给水以出路，将隧道围岩的地下水及隧道内的水设法排走，不使其渗潜或漫流。

（1）疏通或增设排水管，使汇集于衬砌外围的水由排水管排除。

其
增设方法是沿表面凿深5～10cm，安好￠30～40mm的铁管或竹片，也有采用半圆形钢管、硬塑料管或竹片的，然后做防水层，抹砂浆与衬砌齐平。

（2）扇形钻孔群排水。

扇形钻孔群排水是指利用钻孔在隧道周围形成渗水幕，引排出地下水，并将其引入洞内水沟排走。

钻孔的位置、长度及角度，应根据地下水及围岩的具体情况确定。

（3）铁皮顶棚引排拱顶水。

在无衬砌的隧道中，如拱顶漏水严重，可在拱顶加设铁皮，将水引至边墙，然后由排水沟排除。

（4）引水归槽。

在漏水比较集中（如一点或一条缝漏水）的地方，寻找其水源，用凿岩机或钢钎将漏水孔眼扩大并穿透衬砌，使其背后积水通过此孔流入事先在衬砌中凿好的“U”形槽内排除。

引水归槽是隧道治理水害时被广泛采用的方法。

其主要优点是施工简单易行，效果较好。

缺点是劳动强度高，水流大时难以封口。

尤其是拱部漏水的引水归槽作业要占用较长时间，会给运输生产带来较大影响。

4、拱部或边墙漏水的整治方法（1）用快凝水泥或化学堵水材料封堵；
（2）围岩及回填层压注普通水泥或特种水泥浆液；（3）衬砌内灌注速凝止水化学浆液；
（4）涂抹防水砂浆等，禁止使用水玻璃浆液作永久堵水材料。

5、边墙淌水的整治方法
可采用边墙内间隔一定距离设竖向排水排水暗槽或边墙背后设
竖向盲沟排除。

为扩大积水范围，在不影响围岩稳定或引起盲沟填塞的前提下，可以盲沟为轴心，在垂直上、左、右三方面钻一些积水孔，以拦截水流，集中排出。

6、施工缝、伸缩缝、沉降缝渗漏的整治方法
对施工缝、伸缩缝、沉降缝渗漏病害，常用嵌填弹性防水橡胶条、防水膨胀嵌缝腻子条、粘贴橡胶止水带等，对施工接缝也可用压注水溶性聚氨酯等速凝止水浆液方法整治。

7、隧底冒水的整治方法
对于隧道基床冒水病害的整治方法，主要有：（1）压注水泥砂浆；（2）加深或增设排水沟；（3）翻修隧底仰拱或铺底；
8、衬砌漏水的整治方法
整治隧道衬砌漏水，宜采取“拱堵边排”方案，整治的部位均应设置临时堵漏、柔性防水、刚性防水等防水层，以防止堵水材料收缩而渗漏。

四、隧道防、排水设施质量要求
隧道内外应有完整的防排水设施，以保证结构和设备的正常使用，要求达到：
1、拱部不滴水，边墙不淌水，安装设备之孔眼不渗水；
2、道床排水畅通，不浸水；
3、在有冻害地段的隧道，拱部和边墙基本不渗水，衬砌背后不积水。

4、隧道全长范围内均应设置排水沟、导水盲沟、纵向盲管（沟）、环向盲管等，组成完整的排水系统，并符合下列规定：
（1）排水底沟及疏水盲沟中心的深度应在铺底或仰拱底面0.5m 以下，排水沟断面宽度应便于清淤。

（2）排水沟坡度应与线路坡度一致。

在隧道中的分坡平段范围内和车站内的隧道，排水沟底应有不小于1‰的坡度，流入排水沟的横向排水坡宜为2%，不应小于1%。

（3）排水沟间隔一定长度应设置检查井，以便清理和检查，沟顶应设有盖板。

（4）靠近道床一侧的侧沟墙身应增设构造钢筋，并留泄水孔，泄水孔直径为4~10cm，间距为100~300cm。

（5）寒冷及严寒地区的排水设备，应有防寒设施，或设有冻结线
以下的深埋水沟。

（6）运营中隧道因电气化改造落底时，其原有排水沟应同时下落，沟底至铺底或仰拱底面不得小于0.5m，必要时边墙基础亦应下落。

五、结束语
做好隧道的防排水设施，是保持隧道干燥，预防隧道病害，保证隧道正常运营的一个重要条件。

隧道内有漏水时，应查明水源、漏水位置及漏水量大小，遵循“以排为主，防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则进行整治，方可达到防水可靠，经济合理。

若采取单一的办法，就不会达到预期效果。

第三篇：铁路隧道常见病害分析及预防整治技术
铁路隧道常见病害分析及预防整治技术
摘要：介绍了铁路隧道在施工和运营中常见病害的种类及造成的危害，分析了各种病害的成因，提出了隧道病害的治理技术和防范措施。

关键词：铁路；隧道病害；防治技术
中图分类号：U457+.2 文献标识码：C 文章编号：1007—6921(2009)23—0093—02
隧道是铁路线路穿越山岭的主要手段，在运营中常常会出现对隧道安全运营有重要影响和威胁的病害。

因此，在隧道规划和设计阶段要预防可能的病害，进行合理设计；在施工阶段要采用合理的施工工艺、方法、措施和材料，最大限度地提升隧道的工程质量；在隧道运营阶段要及时检查、发现病害，分析病害成因，采用合理的整治和维护方法。

这样，才能保证铁路隧道工程的安全、畅通运营。

1 隧道常见病害种类和成因分析
隧道病害根据成因的不同，包括水害、衬砌裂损、衬砌腐蚀、隧道冻害等多种。

1.1 隧道水害
隧道水害是指在隧道修建和运营过程遇到的水的干扰和危害，是最常见的隧道病害。

主要指围岩的地下水和地表水以渗漏或涌出的形式进入隧道内造成的危害。

隧道渗漏水对隧道稳定、洞内设施、行车安全、地面建筑和隧道周围环境产生诸多不良影响，降低使用寿命，
威胁运营安全。

轻则造成洞内空气潮湿，影响施工人员身体健康，机械设备锈蚀，绝缘设备失效，电路短路，漏电伤人；重则导致人员伤害，冲毁洞内机械设备，形成塌方，淹没工作面，中断施工，造成重大经济损失。

造成水害的原因主要有以下几个方面：
1.1.1 隧道开挖对地下水的影响：①隧道开挖会引起围岩应力的释放和重分布，改变围岩的力学特性及水的泾流路线，造成四周的水向隧道内汇集和积聚，使隧道处于地下水的包围中，给隧道渗漏水创造了条件；②隧道四周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，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。

1.1.2 混凝土施工中产生的渗漏水通道：①混凝土浇筑时水灰比过大，形成开放性毛细泌水管路；②混凝土拌和物和易性不佳、混凝土质地不够均匀、水泥浆未能与骨料表面很好黏结、未能很好灌满捣实产生疏松层或留下各种外形的缝隙与孔洞，形成透水缝隙；③衬砌混凝土材料中有杂物，腐烂后形成缝隙或孔洞。

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；④“三缝”处理不当，产生漏水缝隙；⑤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。

1.2 衬砌裂损
隧道衬砌是承受地层压力、防止围岩变形坍落的工程主体建筑物。

地层压力的大小，主要取决于工程地质、水文地质条件和围岩的物理力学特性，同时与施工方法、支护衬砌是否及时和工程质量的好坏等因素有关。

由于形变压力作用、松动压力作用、地层沿隧道纵向分布及力学性态的不均匀作用、温度和收缩应力作用、围岩膨胀性或冻胀性压力作用、腐蚀性介质作用、施工中人为因素、运营车辆的循环荷载作用等，使隧道衬砌结构物产生裂缝和变形，统称为隧道衬砌裂损病害。

衬砌裂损是隧道病害的主要形式，隧道衬砌裂损破坏了隧道结构的稳定性，降低了衬砌结构的安全可靠性，影响隧道的正常使用，。