【正文】 襯砌開裂破損是隧道中主要的病害之一，其危害主要表現(xiàn)為： (1)隧道凈 空變小，界限受侵，影響貨物的運(yùn)輸； (2)襯砌對圍巖的支護(hù)能力降低，不能有效地約束巖體變形與保持圍巖穩(wěn)定； (3)襯砌碎裂失去整體性，隨時(shí)可能發(fā)生掉塊，打車傷人，嚴(yán)重者會突然發(fā)生坍塌而中斷 行車，并存在造成交通事故的隱患； (4)沿裂縫漏水，帶來其它病害； (5)仰拱或路面開裂破損，直接影響隧道的穩(wěn)固狀態(tài)，危及行車安全； (6)修建在含瓦斯地層中的隧道，襯砌開裂破損容易出現(xiàn)瓦斯?jié)舛瘸蕖? 1 95 當(dāng)然，工程上出現(xiàn)的襯砌開裂更多的則是由于施工管理不當(dāng)或是因?yàn)橐r砌厚度不足，或 是因?yàn)榛炷翉?qiáng)度不夠造成的。 新奧法原本是種動態(tài)設(shè)計(jì)理論，根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)施工，在施工中完善設(shè)計(jì)，它需要設(shè)計(jì)、施工緊 密接合，及時(shí)溝通。 (4)伸縮縫、施工縫防蝕 為了達(dá)到防水、防滲目的，目前在高速公路隧道中的伸縮縫、變形縫和施工縫間都設(shè)有 止水帶，從而達(dá) 到了防蝕目的。在防蝕的措施中，堅(jiān) 持運(yùn)用以排為主，排、堵、 截并用，綜合治水仍是主導(dǎo)思想。 1 94這種破壞與凍融次數(shù)有關(guān)，滲水、漏水部位及墻腳排水不良部位，較易充 水受凍，也是最常見的腐蝕部位。墻腳附近最 為嚴(yán)重，漏水的拱頂、襯砌接縫、各種施工缺陷和裂紋的周圍也較普遍。有的用手可捏成粉末，嚴(yán)重者成豆腐渣 狀。洞內(nèi)外、山上地下，有病害與暫無病害的 段落，都應(yīng)分析，作出全面的整治規(guī)劃。 1 93 就是防止和杜絕襯砌 外圍的水 自由地從有害的路徑進(jìn)入隧道內(nèi)。 隧道治水應(yīng)實(shí)行以排為主，排、堵、截相結(jié)合的綜合整治措施。 ． 3．治水措施 治水就是要預(yù)防和消滅圍巖地下水對隧道的危害。 1 92 2)襯砌周圍積水 隧道建成后，地表水或地下水向隧道周圍滲流匯集，如不能迅速排走，會引起病害。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前國內(nèi)公路隧道完全沒有滲漏的寥寥無幾，絕大部分隧 道都存在著不同程度的滲漏問題，滲漏部位遍及隧道全周。地下水無孑 L不入，當(dāng)水壓較大，防水工程質(zhì)量 欠佳時(shí)地下水便會通過一定的通道滲入或流入隧道內(nèi) 部，對行車安全以至襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 構(gòu)成威脅。此外，長期或大量的滲漏水，還會對隧道內(nèi)的機(jī)電 設(shè)備、動 力及通訊線路構(gòu)成威脅，同時(shí)還會發(fā)生結(jié)構(gòu)腐蝕病害。 4．需要運(yùn)營照明 高速公路上高速行駛的車輛在白天接近并穿過隧道時(shí)，行車環(huán)境要經(jīng)歷一個(gè)“亮一暗一 亮”變化過程， 司機(jī)的視覺在此過程中，也要發(fā)生微妙的變化以適應(yīng)環(huán)境。 響，一般有害氣體的濃度不會積聚太高，不會對司乘人員的身體健康和行車安全構(gòu)成威脅。 斷面扁平容易在拱頂圍巖內(nèi)出現(xiàn)拉伸區(qū)，眾所周知，巖土之類天然材料，其抗拉強(qiáng)度較 低，因此，施工中隧道頂部容易崩落，威脅人身安全。因此公路隧道圍巖受擾動范圍較大，其輪廓對圍巖塊體的不利切割增 多，圍巖內(nèi)的拉伸區(qū)與塑性區(qū)加大，導(dǎo)致施工難度增大。 我國幅員遼闊，多山多水，公路隧道建設(shè)方興未艾。 在發(fā)達(dá)國家和我國香港，用隧道“涉水”連接江河兩岸的路線已十分常見，從 80 年代末 開始，隨著施工技術(shù)的提高，我國內(nèi)地也出現(xiàn)了“涉水”隧道，如上海延安東路隧道和廣州珠 江隧道等水下隧道。中梁山 隧道與晉云山隧道群的建成，不僅在設(shè)計(jì)與施工方面取得了重大突破，而且極大的鼓舞了公 20 世紀(jì) 80 年代中后期，首先在我國經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)出現(xiàn)了長度超千米的 公路隧道，如深 圳的梧桐山隧道長 2km，首次在我國采用全橫向通風(fēng)。浙江、福建、吉林、貴州、云南等省 部分路段的情況也與之類似，隧道成群出現(xiàn)。許多路 段由于采用了隧道方案，改善了路線指 標(biāo)，縮短了路程和行車時(shí)間，提高了運(yùn)營效益。第五章 隧道工程質(zhì)量通病防治 第一節(jié) 概 述 隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國的公路建設(shè)也蓬勃發(fā)展，特別是高等級公路建設(shè)更是 FI 新月異，全國性高等級公路路網(wǎng)格局正在形成。例如：成渝高速公路重慶段總長 104km，較原 成渝公路重慶段 156kin 縮短路程 52kin，其中尤以中梁山隧道和晉云山隧道縮短路程最為顯 著，且隧道建成后高速公路線形順暢，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。由于隧道造價(jià)較高，運(yùn)營管理相對復(fù)雜，所以 各地對隧道建設(shè)都十分重視。進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年 代，公路的迅速發(fā)展對公路隧道提出了越來越高的要求，隧道的建設(shè)意義與作用也愈來愈多 地被人們所認(rèn)識和重視。 1 89 采用隧道下穿江河有許多優(yōu)點(diǎn)，它既不影響航運(yùn)，也不影響地面景觀， 有利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，與兩岸接線十分方便。然而隨著公路隧道工程數(shù)量的增加 和建設(shè)速度的加快，由于經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識等諸多原因及設(shè)計(jì)、施工的水平限制，在已修建的隧道中， 都不同程度地出現(xiàn)了質(zhì)量問題，有的甚至出現(xiàn)了嚴(yán)重的質(zhì)量事故，造成較大經(jīng)濟(jì)損失。若公路隧道位于土層或軟弱巖體 內(nèi)，施工難度更大，通常需要特殊的施工方法來建造。正是因?yàn)閿嗝娉时馄綘?，在斷面積相同 條件下，公路隧道較之鐵路隧道、水工隧道和礦山巷道施工難度較大。 但是對于 較長及特長隧道，自然風(fēng)和交通活塞作用對隧道內(nèi)空氣的置換作用相對較小，如不 采用其它措施，隧道內(nèi)有害氣體的濃度就會逐漸升高。為了減輕通過隧 道時(shí)司機(jī)的生理和心理壓力，消除車輛進(jìn)洞時(shí)的黑洞效應(yīng)，清除出洞時(shí)的眩光現(xiàn)象，從有利 于安全行車角度考慮，高等級公路上的隧道一般都根據(jù)具體條件，對隧道進(jìn)行合理有效的照 明。因此，公路隧道對防水工程 的要求愈來愈高。例如甘肅七道梁隧道、遼寧八盤嶺隧道、吉林密江隧道都是在建成后不久，隧道 內(nèi)便出現(xiàn)大量滲漏，春、夏、秋三季隧道變成了“水簾洞”，冬季洞內(nèi)則變成了“冰湖”。 ’ 1)隧道漏水和涌水 隧道圍巖的地下水以滲漏方式或涌出形式進(jìn)入隧 道內(nèi)造成危害。如： (1)因水壓較大壓破襯砌； (2)軟質(zhì)巖因浸水發(fā)生泥化和軟化失去承載力或產(chǎn)生塑性流動，對襯砌的壓力增大，導(dǎo) 致襯砌破壞； (3)圍巖的結(jié)構(gòu)面及軟弱夾層因浸水發(fā)生軟化、滑移失穩(wěn)，對襯砌壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致襯砌破 壞； (4)膨脹性圍巖浸水發(fā)生體積膨脹，導(dǎo)致襯砌破壞； (5)寒冷及嚴(yán)寒地區(qū)的隧道發(fā)生冰脹和圍巖凍脹。 (7)襯砌發(fā)生裂損破壞； (8)修建隧道時(shí)沒采取防水措施或防水措施選用不當(dāng)，施工質(zhì)量不良及已失效等原因； (9)無排水設(shè)備或排水設(shè)備孔徑不足，水被堵塞 (包括淤塞和冰塞 )。對各種隧道病害進(jìn)行整治時(shí)，如果 水是其中的致害因素，都要先治水。 所謂“排’’，就是因勢利導(dǎo)，給地下水以排走的出路，將水迅速地排到洞外。 排、堵、截均不宜單獨(dú)使用。 中，安排地下水流沿著無害通道排走。每一段所用的排、堵、截設(shè)施均應(yīng)有主有次，既能自 成體系，又能互相配合，形成全隧道完整的治水系統(tǒng)。腐蝕病害能導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低，襯砌厚度變薄，滲水、漏水日趨嚴(yán)重，落石掉塊而打車傷 人，襯砌失去對圍巖的支護(hù)作用，其它病害也會接踵而來，危及行車及人身安全。對于鋼筋、 ?昆凝土襯 砌結(jié)構(gòu)，水蝕可以導(dǎo)致鋼筋銹蝕，而鋼筋銹蝕體積膨脹，又會加快混凝土的破壞和裂紋的發(fā) 展，周而復(fù)始，惡性促進(jìn)。 (4)骨料溶脹 ‘ 使用遇水能發(fā)生溶解和體積膨脹的巖塊作為粗細(xì)骨料，在水的作用下而發(fā)生腐蝕。 2)對石塊襯砌的腐蝕 石塊襯砌的腐蝕，按發(fā)生部位分為： (1)灰縫腐蝕，表現(xiàn)為失去粘結(jié)力和抗壓強(qiáng)度，因而發(fā)生灰縫脫落，砌塊松動，嚴(yán)重者可 導(dǎo)致襯砌變形，沿灰縫開裂和掉塊，失去支護(hù)圍巖的能力。 (2)設(shè)置防蝕層 ‘ 用各種耐腐蝕的材料敷設(shè)在混凝土襯砌的表面，作成防蝕層是較常用的方法。 (三 )襯砌裂損病害與防治 作用在隧道襯砌結(jié)構(gòu)上的壓力，與隧道圍巖的性質(zhì)、地應(yīng)力的大小以及施工方法、襯砌 修建的時(shí)間等因素有關(guān)。它最適合設(shè)計(jì)施工總承包項(xiàng)目。例如寧夏某隧道，由于種種原因，隧道襯砌作完后，襯砌混 凝土出現(xiàn)了大量裂縫。 道的安全運(yùn)營構(gòu)成了潛在威脅。 2)常見的襯砌裂損 (1)拱頂 出現(xiàn)下彎形內(nèi)緣受拉開裂居 多，裂紋走向多與隧道縱向軸向平行。多沿施工接縫開裂，產(chǎn)狀與施工縫面一致，也有內(nèi) (外 )緣淺表 開裂，其裂面多與襯砌表面垂直； (2)施工中出現(xiàn)不利的支承受力組合，襯砌成環(huán)太遲，用先拱后墻法施工，各個(gè)工序緊跟 不上，遲遲不能成環(huán)，如落中槽挖馬口時(shí)拱腳的懸空段過長，支承段長度過短，或支撐的穩(wěn)定 條 件和強(qiáng)度不足，常常造成不均勻下沉或拱腳內(nèi)移，在拱頂和拱腰出現(xiàn)開裂； (3)襯砌厚度不足； (D邊灌注邊拆支撐或支撐不強(qiáng)，毛洞或支撐變形造成厚度不足； ②局部欠挖，或遺留的支撐侵入襯砌外輪廓； ③小塊巖土坍落，混入圬工體內(nèi)； ④測量放樣發(fā)生差錯(cuò)； ⑤初期支護(hù)噴射混凝土不均勻，侵入二次襯砌內(nèi)，導(dǎo)致二次襯砌厚度不足。 2)運(yùn)營后出現(xiàn)開裂的原因 隧道運(yùn)營后出現(xiàn)的開裂有三種情況：一是施工過程中形成的開裂沒有得到整治，仍繼續(xù) 發(fā)展；二是已呈暫時(shí)穩(wěn)定或經(jīng)過整治的開裂出現(xiàn)了新的變化；三是完好的襯砌出現(xiàn)了新的開 裂。如果襯砌背后沒有回填和回填不好，對地壓的大小及其增長規(guī)律將產(chǎn)生不 利影響?，F(xiàn)階段，隧道設(shè)計(jì)的計(jì)算，襯砌類型的選擇，均是以圍巖分類為 基礎(chǔ)。如果該段襯砌仍用深埋隧道的標(biāo)準(zhǔn)襯砌，最易發(fā)生實(shí)際荷載過大而導(dǎo)致的開裂，遇這 種情形時(shí)，地表多有沉陷、變形和開裂等現(xiàn)象。 (2)地壓分布圖形出現(xiàn)了意外的不利情況。 是難免與實(shí)際地壓分布圖有出入，而一旦這種出入超出襯砌剛度和強(qiáng)度的實(shí)際承載能力，隧 道襯砌就會發(fā)生開裂。 a．單斜構(gòu)造偏壓。 b．褶皺構(gòu)造偏壓。 d．巖性不均偏壓。 ④出現(xiàn)了局部集中荷載作用 (3)發(fā)生了圍巖整體滑動和錯(cuò)斷活動。 (5)保留的支撐腐朽倒坍，坍方范圍較施工時(shí)有所擴(kuò)大。 (9)襯砌周邊的支承條件與設(shè)計(jì)假定不符。整治裂損病害則是要消滅已有的裂損帶來的一切危害。 (3)根據(jù)觀測資料，對 各裂損節(jié)段和部位的變形、移動和裂損的基本形態(tài)和組合形態(tài)進(jìn) 行分析，判斷其受力性質(zhì)與發(fā)展趨勢。 2)穩(wěn)固巖體的工程措施 (1)穩(wěn)固巖體的工 程措施應(yīng)達(dá)到以下效果： ①控制圍巖塑性變形區(qū)的擴(kuò)展，使作用在襯砌上的地層壓力不會超出一定限度。 ⑤除去圍巖地下水對襯砌的動靜壓力作用和潛流沖刷作用。 (3)矽化固結(jié)巖體 通過向破碎松動的巖體內(nèi)壓入水泥漿液、水泥水玻璃漿液或其他化學(xué)漿液，使隧道襯砌 結(jié)構(gòu)背后一定深度范圍內(nèi)形成一個(gè)人工的固結(jié)圈，能有效地穩(wěn)固巖體，甚至使作用在襯砌上 的地層壓力大小和分布圖形產(chǎn)生有利的轉(zhuǎn)化。不能全部填充者，可以采取與支護(hù)和加筑襯砌 (包括采 因此對松散破碎的巖體，甚至堆積體采用錨桿加固，不僅可以有 效地控制巖體的變形和提高其穩(wěn)定性，而且可以使巖體對襯砌的壓力大小和分布圖形產(chǎn)生 有利的轉(zhuǎn)化。也要采用鋼筋混凝土 梁跨越，使該不穩(wěn)固的巖體對襯砌的穩(wěn)固與支承條件不發(fā)生影響。 (1)壓漿加固 ①圬工體內(nèi)壓漿加固。在拱后壓漿增加 拱的約束要以提高襯砌剛度和穩(wěn)定性，如果同一環(huán)襯砌同時(shí)存在外鼓和內(nèi)鼓部位，首先采取 臨時(shí)措施控制內(nèi)鼓繼續(xù)變形，然后在外鼓變形的部位壓漿加固之后再對內(nèi)鼓采取加錨，最后 才對全斷面進(jìn)行整體加固較為合適。如果隧道內(nèi)凈空條件不足，鋼拱 架可以嵌入被加固的圬工體內(nèi)。此時(shí)宜用錨桿，既可沿內(nèi) 緣張裂紋的走向兩邊布置，作為局部加固，也可以按全斷面加固，在所有內(nèi)緣張力區(qū)布置。這是目前普遍采用的多快好省的加固 形式。 (10)增設(shè)仰拱或更換鋼筋混凝土仰拱 如底部土壤軟弱、路面上鼓、節(jié)段下沉等可增設(shè)仰拱。 (四 )隧道凍害及其防治 1．季節(jié)凍土中的隧道 ： 1)凍害現(xiàn)象 常見的隧道凍害現(xiàn)象有： 201 (2)冰塞。 ’ (4)冰楔。它比冰楔破壞作 用大，常見的開裂狀況有： ①襯砌變形開裂； ②路面破壞； ③隧道排水設(shè)備破壞，排水溝破壞； ④洞門墻、翼墻前傾開裂； ⑤洞口仰坡邊坡凍融坍塌； (6)襯砌材質(zhì)凍融破 壞。 2)產(chǎn)生凍害的因素和性質(zhì) (1)寒冷氣溫的作用 由于氣溫降低，使得隧道凍結(jié)，氣溫升高則會融解，周而復(fù)始，導(dǎo)致隧道發(fā)生凍害，其具 有以下特點(diǎn)： ①季節(jié)性的出現(xiàn)和消失； ②凍害的輕重程度、范圍大小和持續(xù)時(shí)間長短，取決于 冬季日平均最低溫度，并受寒天 日數(shù)大小的直接影響； ③凍害出現(xiàn)與消失的發(fā)展速度與日平均負(fù)溫的過程線形狀有關(guān)； ④隧道凍害先在洞口處出現(xiàn)，逐漸向洞內(nèi)發(fā)展，由于冰的融化而引起的凍害先從洞內(nèi)向 外發(fā)展，后期則由外向內(nèi)與由內(nèi)向外同時(shí)出現(xiàn)； ⑤位于嚴(yán)寒地區(qū)的較長隧道，可能存在常年正溫段屬于無凍害段落。襯砌周圍超挖大小 不等、超挖 較長的隧道，兩端部各有一段長度能形成凍結(jié)圈，而中部一段多