公路隧道病害分类

摘要：公路隧道所穿越山体的工程地质和水文地质条件复杂多变，加上隧道建设技术和运营水平等方面的原因，导致公路隧道病害问题日益突出，运营隧道的渗漏水、冻害、衬砌裂损等病害也越来越多。隧道病害对车辆的安全造成严重危害，甚至可能导致安全事故。因此，合理地对隧道病害进行分类，了解病害的形成机理，对有效治理隧道病害至关重要。

关键词：公路隧道 隧道病害 安全事故 病害分类

1 引言

近年来，伴随着经济突飞猛进的发展，我国公路隧道建设也进入了黄金时期，国内隧道数量越来越多，建设规模已居世界前列。截止2012年底，全国公路隧道为10022处、805.27万米，比上年末增加1500处、179.93万米。其中，特长隧道441处、198.48万米，长隧道1944处、330.44万米[1]。

我国地域辽阔，地理条件复杂多变，隧道所穿越的地质条件和水文条件也不尽相同，加上隧道建设施工技术及运营管理水平等原因，使得我国隧道病害问题日益突出，已严重影响到了行车安全。合理地对隧道病害进行分类，可以了解隧道病害形成原因，进而指导病害治理。

2 公路隧道病害类型

隧道病害是指由于人为或者自然因素的影响，造成隧道使用功能受到影响或者导致隧道无法满足承载功能的要求，常见的隧道病害类型可进行如下分类：

2.1 衬砌裂缝

衬砌裂缝是公路隧道中一种常见的病害类型，衬砌裂缝主要包括在不利荷载、人为因素、温度应力及化学介质腐蚀等因素而产生的衬砌裂缝、错台，以及伸缩缝、沉降缝、施工缝产生的变形和错台。一般的衬砌裂缝是指在二次衬砌表面可以观察到的裂缝，该位置受力较为复杂，易引起衬砌结构的破坏，甚至可以威胁到隧道衬砌的安全和使用寿命。

衬砌裂缝较为直观（见图1），其宽度、长度和深度直观地反映了衬砌裂缝的状态，也是观察裂缝发展的重要依据，因此，衬砌裂缝的长度、宽度和深度是作为判断裂缝的常用指标之一。以前分析衬砌裂缝病害常用钻孔取芯的方法，这种方法对隧道衬砌造成损害，处理不好极易引起隧道渗漏水，而地质雷达可以对衬砌裂缝进行无损检查，且简便易用，目前该方法正在推广应用中。

2.2 衬砌厚度不足

隧道厚度不足也是一种常见的隧道病害，在隧道建设过程中，部分施工单位为经济利益而偷工减料或因施工技术原因而未达到设计要求，造成隧道衬砌厚度未达到设计要求厚度，导致衬砌结构承载力无法达到设计值，直接危害到结构的安全性。另外，受施工工艺的影响，使得隧道拱顶部位厚度一般都不能满足设计要求。

2.3 衬砌背后空洞

由于施工工艺、施工方法、施工质量、混凝土收缩等多方面的原因，公路隧道衬砌背后空洞问题比较严重[2]。当衬砌背后出现空洞时，则极易发生渗漏水现象，渗漏水会沿着空洞和裂缝进入衬砌，进而引起渗漏、冻害、钢筋锈蚀等病害。另一方面，围岩会失去应有的支护而松弛、变形，导致失稳、脱落、严重时会发生突发性崩塌。

对衬砌结构而言，脱空是较常见的病害类型，也是施工监理和建设管理部门特别关注的问题，

2.4 衬砌材料劣化

衬砌混凝土在荷载、空气、温度以及季节性地下水、反复作用下，微孔洞和裂隙不断联合、扩展，导致混凝土材料各项物理力学性能降低，即形成所谓的材料劣化。

材料劣化也是一种常见的衬砌病害，它主要包括隧道施工引起的混凝土材料不合格和隧道运营期间的材料劣化两类。隧道施工过程中混凝土材料的配比、拌和、运输、捣固以及养护不当，会引发混凝土异常凝结、膨胀、开裂、蜂窝麻面等问题，导致建成衬砌混凝土质量不合格，混凝土强度和结构承载能力无法达到设计值；隧道运营过程中，在外界的温度、水文、地质环境和荷载共同作用下，混凝土碱性骨料可能与地下水、空气发生物理或化学变化作用，混凝土碱度降低、水化产物分解或体积膨胀，引起混凝土开裂、剥落剥离、掉块，诱发钢筋锈蚀，使混凝土失去对钢筋的保护作用，降低衬砌结构的承载能力，导致运营隧道衬砌材料质量与承载能力达不到设计值而导致安全事故发生。

2.5 隧道渗漏水

在隧道方面，通常有“十隧九漏”之说，可见渗漏问题的普遍性和严重性。隧道施工过程中隧道线路可能穿越地下水丰富的区域，破坏地下水循环的平衡，使隧道成为附近地下水聚集的通道，当隧道围岩与含水地层连通，而衬砌的防水及排水设施不完善时就会引起隧道渗漏水病害。渗漏水病害包含衬砌的涌水和漏水、衬砌周围积水、潜流冲刷，该类危害主要包括以下几个方面[3]：（1）水压较大时会导致衬砌破损；（2）围岩浸水软化，承载力降低，对衬砌压力加大，导致衬砌裂损；（3）膨胀性围岩体积膨胀，导致衬砌裂损；（4）寒冷地区引发冻胀病害；（5）潜流冲刷对衬砌和周围围岩产生冲刷和溶蚀作用，可能造成衬砌基础下沉，边墙开裂或仰拱、整体道床下沉开裂；（6）围岩迁移错动导致衬砌变形开裂；（7）超挖围岩回填不实或未全部回填者，引起围岩坍塌，导致衬砌破坏。

隧道水害不仅增加隧道内湿度，造成电路短路等事故，危及运输安全，而且还引发其它病害。隧道由于渗漏水、积水，将会造成衬砌开裂或使原有裂缝发展变大，加重衬砌裂损；当地下水有侵蚀性时，会使衬砌混凝土强度降低或软化，钢筋也会发生锈蚀变形。此外，在寒冷地区，水是引起隧道围岩冻胀的重要因素，衬砌内部若积水较多，则会因冬季结冰，体积膨胀，挤压甚至挤坏衬砌层衬砌，因此，渗漏水严重必然导致冻害产生。

2结论

目前，我国高速公路事业蓬勃发展，越来越多的隧道工程雨后春笋般出现在祖国各地。然而，由于种种原因，隧道病害现象随处可见，已成为隧道建设和运营中的顽疾。本文对隧道病害进行了简单分类，旨在于在隧道病害治理时有章可循，针对不同病害类型提出切实可行的治理办法。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通部.2005年公路水路交通行业发展统计公报.北京，2005.

[2]周一勤，金云雷，1999；交通部基本建设质量监督总站，2004.

[3]吉林铁路局工务处.铁路工务技术手册（隧道）.北京：人民铁道出版社，1980.诊断计算模型.