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高速公路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施
发布时间:2018-5-8  作者:敖小兵  来源:《中国高新科技》杂志  浏览量:1252
摘要:相比普通工程而言,隧道工程要更具难度性、复杂性、技术性,在加上我国地质环境复杂多变,所以在高速公路隧道建设中衬砌裂缝病害问题较为突出。文章首先对衬砌裂缝病害进行了阐述,然后对高速公路隧道衬砌裂缝的成因进行了分析,有针对性地提出了高速公路隧道衬砌裂缝病害的治理措施,保证了高速公路隧道的正常运营。 关键词:高速公路;隧道工程;衬砌裂缝;自然环境 

我国的自然条件、地质环境、气候条件等都较为复杂多变,在很大程度上增加了高速公路工程的施工难度。隧道工程是高速公路建设中尤为重要的工程项目,近年来随着我国高速公路建设往西部山区延伸,隧道工程的数量也有了很大的增长。隧道工程施工具有一定的危险性、隐蔽性、技术性,所以在建设施工过程中容易遇到各种各样的技术问题。在加上受到隧道设计技术水平、管理水平、材料等因素的限制,高速公路隧道就很容易出现各种各样的病害,其中衬砌裂缝病害较为常见。衬砌裂缝病害会在很大程度上影响高速公路隧道的质量,因此,需要加强对病害的重视。只有分析和找出病害的原因,才能更加有针对性地制定整治措施,进而实现有效治理。

1 衬砌裂缝病害概述

衬砌裂缝是公路运营中一种十分常见的病害类型,图1所示为某高速公路隧道衬砌裂缝病害图。当公路隧道发生衬砌裂缝病害时,容易导致既有隧道发生渗漏水,如果裂缝严重,甚至会引起公路隧道结构的承载力急剧下降,进而导致公路隧道失稳,发生垮塌等安全事故。由此可见,衬砌裂缝病害对高速公路隧道容易产生诸多不利的影响。衬砌裂缝的分布形态较为多样化,比如有竖向裂缝、纵向裂缝、斜向裂缝、组合裂缝等,针对不同分布形态的衬砌裂缝病害需要不同的治理方法。为了达到更好的治理效果,需要对不同分布形态的裂缝有充分的认识。

竖向裂缝主要是指在高速公路隧道中发生的垂直轴线裂缝。该分布形态的裂缝更多地发生在施工缝、沉降缝以及不同地址地段相接处。比如,在每一板模筑混凝土的中间部位就容易发生竖向裂缝。竖向裂缝一般是从边墙底部开始产生裂缝,一直到拱腰结束裂缝,裂缝在左右边墙处基本对称,部分裂缝会向上延伸一直到与拱顶相接。纵向裂缝多发生在隧道拱顶以及拱腰的部分,相对来说,纵向裂缝的数量要比竖向裂缝的数量要少,但纵向裂缝的危害性却要比竖向裂缝大。随着纵向裂缝的进一步发展,很有可能引起隧道衬砌断裂甚至塌方。斜向裂缝更多的是发生在隧道拱腰和边墙的位置,斜向裂缝也具有一定的危害性。组合裂缝就是指以上所说3种裂缝中任意多种组合而成的裂缝,组合裂缝一般会呈现Y形和X形裂缝,当裂缝数量过多时,在加上裂缝分布较比就容易形成网裂。

 

1 隧道衬砌裂缝图

2 高速公路隧道衬砌裂缝的成因分析

导致高速公路隧道衬砌开裂的成因有很多,比如自然环境、材料、施工等都容易导致出现衬砌裂缝病害。为了更好地预防治理衬砌裂缝病害,必须了解衬砌裂缝产生的原因。下文从设计、施工、材料等方面对衬砌裂缝成因进行分析。

2.1 设计原因

与其他路面工程相比,高速公路隧道工程更加复杂,其在施工、设计、工艺等方面都有着更高的要求。就隧道设计而言,其包括整体线位布置、进出口设置、施工开挖方案等,其中任何一个设计环节有所纰漏,都会影响到隧道施工质量,进而导致发生衬砌裂缝病害。在高速公路隧道设计工作中,构造设计不合理的问题较为突出,设计人员常常重视结构受力和围岩稳定性的设计,从而忽视构造设计、细部设计等。比如,在隧道纵向排水管设计时没有考虑单独留出位置,容易导致水侵入发生衬砌裂缝。

2.2 施工原因

高速公路隧道施工对工艺、技术有着较高的要求,科学先进的施工工艺可以保证隧道施工的质量,进而提高整体隧道的可靠性。而就目前高速公路隧道施工来看,由于施工工艺水平、施工环境、施工技术的限制,施工过程中很容易发生一些不足和问题,而施工工艺不当就会造成隧道衬砌裂缝发生。施工质量直接影响隧道的整体质量和运营效率,如果施工出现质量问题,则容易导致隧道在后续运营过程中出现病害。

2.3 材料原因

在高速公路隧道工程建设中,材料是尤为重要的主体,材料的质量是否过关直接影响着隧道工程的施工质量以及后续运营效率。比如,在施工过程中,混凝土生产时原材料计量误差大,就会影响隧道衬砌的稳定性和可靠性,进而容易出现衬砌裂缝病害。

3 高速公路隧道衬砌裂缝病害的治理措施

3.1 衬砌裂缝预防措施

衬砌裂缝病害的治理更多的是事后采取措施进行修补、加固,虽然修补加固也可以取得有效的治理效果,但会在一定程度上影响隧道美观以及整体运营效率。因此,针对高速公路隧道衬砌裂缝,其治理关键就在于裂缝的预防和控制。预防和控制最重要的就是在设计、施工过程中就采取有效的措施。比如,从衬砌结构设计、隧道开挖方法方面就需要加强施工管理,提高技术水平,以此来减少后期隧道衬砌裂缝的发生几率。在高速公路隧道施工建设过程中,通过提高施工质量,加强施工管理,可以在很大程度上确保隧道后期运营的质量和效率,这也是治疗隧道衬砌裂缝的根本方法,即从源头控制和预防裂缝的发生。

3.2 衬砌裂缝修复技术

对于已经发生的衬砌裂缝病害,必须采取有效的修复技术进行治理,根据不同的衬砌裂缝类型,需要选取不同的裂缝修复技术。比如针对一些细小、无危害的裂缝,则可以采用喷混凝土加固的修复方式。而针对一些复杂宽大,并且具有一定危害性的裂缝,则需要根据实际情况选择最合理的修复技术。在病害严重的情况下,甚至需要考虑通过局部拆换或者衬砌拆换的方法进行病害治理。衬砌裂缝修复技术较为多样化,比如有钢带加固、套拱加固、锚杆加固、盆混凝土加固等多种方法进行修复治理。对于隧道衬砌结构出现严重受损、剥落掉块的现象,则可以采用套拱加固的方法进行病害治理。套拱加固具有良好的耐久性以及承载能力,是一种非常有效的结构加固方法。当隧道局部裂缝规模较大并且裂缝病害具有较高的危害性时,需要考虑通过衬砌拆换的方式进行病害治理。

3.3 加强对高速公路隧道的养护及维修

在高速公路隧道投入运营过程中,很多严重的衬砌裂缝病害都是由于没有早期控制而进一步发展形成的。因此,在高速公路隧道运营过程中,要加强对隧道的定期检查、维修、养护等,这样不仅可以提高隧道的运营质量,延长隧道的使用寿命,同时也可以及时发现隧道中存在的病害及问题,进而采取及时有效的措施进行治理。通过加强对高速公路隧道的养护、维修工作,可以有效防止衬砌裂缝病害进一步发展,将病害扼杀于萌芽期中。

4 结语

综上所述,高速公路隧道衬砌裂缝病害对高速公路隧道的正常运营以及整体质量都容易产生直接的影响。因此,为了更好地保证高速公路隧道运营安全和可靠,必须提高对衬砌裂缝病害的重视程度。隧道裂缝治理具有一定的难度,并且治理成本较高,如果施工队伍没有专业的治理技术,治理设备简陋,将很难达到理想的治理效果。因此,隧道衬砌裂缝病害的治理关键应该是加强建设期的施工与管理,同时注重隧道的构造设计。对于已经发生的衬砌裂缝病害,可以采取喷混凝土加固、钢带加固、套拱加固等方法进行治理。只有彻底解决了衬砌裂缝病害,才能保障高速公路隧道的正常安全运营。

参考文献

[1]陈东柱.高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究[D].长沙:中南大学,2012.

[2]李柱.隧道衬砌病害检测与处治措施的研究[D].重庆:重庆交通大学,2012.



收稿日期:2018-03-10

作者简介:敖小兵(1980-)男,湖北荆门人,大专,从事公路施工技术工作。

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