总第２８３期 ２０１７年第４期 交通科技 Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｓｅｒｉａｌ Ｎｏ．２８３ Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１７ 隧道病害处治方案设计及施工质量控制 李忠校 （海南路桥工程有限公司 三亚５７２０００） 摘 要为延长隧道的使用寿命，保证高速公路隧道的可靠性和耐久性，结合工程实例，针对隧道 常见的病害（如洞口病害、渗漏水和裂缝等）进行处治设计，从隧道病害处治方案设计和施工质量 控制等方面进行分析。 关键词 隧道病害 处治方案设计 施工质量控制 作为隐蔽工程的隧道工程，由于地质复杂多 变、不可预见性强、施工条件等问题，常常出 现多种病害，如由于衬砌不合理或施工不规范造 成衬砌裂缝，排水系统不畅造成的渗漏水，以及洞 口纵坡或防护不到位产生的洞口病害等［１ ］，更严 重的是在施工过程中由于施工不当或者质量控制 不到位产生的围岩扰动，最终造成坍塌等严重后 条，裂缝总长为３．８ １２＂１，单条裂缝最长为２ １２１，裂 缝最宽为０．０３ ｍｍ。右洞共有裂缝５条，裂缝总 长为２９．８ ＩＴＩ。其中环向裂缝３条，裂缝总长为 ７．８ ｍ，单条裂缝最长为３．５ ｍ，裂缝最宽为０．０７ ｍｍ；纵向裂缝２条，裂缝总长为２２ ｍ，裂缝宽度 最大值为０．１２ ｍｍ，而裂缝长度最大值为１８ ｍ。 ２病害处治方案 ２．１洞口病害处治设计 果［４］，故隧道病害处置方案设计和施工质量控制 是隧道施工的关键环节。 １隧道病害实例 １）隧道洞顶排水沟病害处治。隧道左右两 端洞顶排水沟存在破损、下陷病害，导致洞顶排水 沟呈现中间低、两头高的特点，产生排水不畅等病 害。同时洞顶排水沟存在杂物淤积现象，导致排 水功能失效；且在东门墙处排水沟截断，未与洞外 排水系统连接，导致排水沟出水直接冲刷东门墙 基础。基于该种病害现象，需要对洞顶排水沟拆 现有一工程实例，据原始设计资料，平均路基 宽度为２６ ｍ，按照４车道高速公路标准设计，设 计车速８０ ｋｍ／ｈ。在建设期内，该隧道施工采用 的是复合式衬砌结构，按照新奥法原理进行施工。 初期支护采用的是喷网联合支护，而二次衬砌采 用的是模筑混凝土，主要材料是Ｃ３Ｏ素混凝土及 Ｃ３５钢筋混凝土结构，通车时间为２０１０年底。 近期通过现场技术状况评定，发现隧道左右 除并重，具体方法如下。 ①拆除现有洞顶排水沟，为满足新建洞顶排 水沟设置要求，开挖回填层后按照１：０．５进行 放坡。 ②对排水沟基地进行人工夯实，且表层压实 度不小于９２ 。 洞排水沟在洞口处有中断和堵塞现象，未与洞外 路基排水沟衔接，同时隧道路面排水沟内多处有 淤积杂物，且洞内排水边沟沉沙井全部未安装铁 篦子，纵向管检查井内多处淤积有杂物且无盖板。 左洞隧道渗漏水主要是沿施工缝渗漏，共有施工 缝渗漏水１８处。隧道右洞洞顶排水沟存在破损、 下陷病害，导致洞顶排水沟呈现两头高、中间低的 特点，产生排水不畅等病害。此外，左洞洞顶排水 沟还由于堵塞导致排水功能失效。隧道左洞共有 裂缝２条，裂缝总长为３．８ １ＴＩ。其中环向裂缝２ 收稿日期：２０１７－０４－２４ ③在原位紧挨洞门墙处新建Ｍ７．５浆砌片石 排水沟。 ④用粘土分层回填排水沟与开挖轮廓线之间 的空隙，要求每层回填厚度不大于２５ ｃｍ、压实度 不低于９２ ，施工后应保证洞顶回填纵坡为 １：１０，确保坡面水能顺畅流人洞顶排水沟。 ⑤接既有洞顶排水沟末端修建边坡排水沟， 边坡排水沟按台阶式急流槽形式修建，要求边坡 排水沟在施做前底部密实，施做后排水沟底部与 １ｌ２ 李忠校：隧道病害处治方案设计及施工质量控制 ２０１７年第４期 边坡平齐。连接边坡排水沟和洞顶排水沟，边坡 排水沟出水口连接洞外路基排水沟。 ２）洞口边坡处治。在隧道洞口出现落石坡 体。需要首先清理边坡危石，在边坡岩土裸露范围 挂设主动防护网，如图１所示施做锚杆，自上向下 铺挂钢绳网，钢绳网间重叠宽度不小于５ ｃｍ，２张 钢绳间的缝合用１５号铁丝按１ ｍ间距进行扎接。 在边坡地步平台种植攀爬植物以美化边坡。 图１ 隧道主动防护网防护设计 ３）隧道仰坡滑塌处治。原隧道左洞仰坡未 防护，仰坡土体存在轻微滑塌现象。洞口处仰坡 主要为含碎石粉质粘土，坡率为１：１，施工时先 对仰坡进行顺坡，然后采用Ｍ７．５浆砌片石护坡 进行防护。 ４）隧道洞顶回填不足病害处治。在隧道右 洞洞顶回填不足，明洞及套拱裸露，明洞外表无防 水板。通过新建明洞侧面挡墙，并对洞顶进行土 石回填、新建Ｃ２Ｏ混凝土排水沟，将坡顶地表水 引出隧道范围处治。 ①新建明洞侧面挡墙，要求与洞门墙侧面保 持平齐，挡墙施做前应清理并夯实挡墙底部表层 覆土，然后用直径２２ ｍｍ连接钢筋与原挡墙基础 及洞门墙连接，确保挡墙下部地基稳固。 ②对明洞外表面缺失的土工布和防水板按两 布一板方式进行铺设，然后再回填１１０ ｃｍ土石并 人工夯实，每层回填厚度不大于２５ ｃｍ，要求表层 压实度不低于９２ 。 ③土石回填完成后在其表面施做５０ ｃｍ厚粘 土隔水层和洞顶排水沟，最后进行地表植草防护。 施工要求隧道洞顶回填纵坡坡率不小于３ ，以 便坡面水能顺畅地流入排水沟中。 ２．２渗漏水处治设计 １）排水系统疏通。对于衬砌渗漏水隧道，应 先进行排水系统的整体疏通。首先对淤积的杂物 进行清除，然后用市政高压水对准堵塞处用高 压水进行疏通，对洞内外排水系统无法有效衔接 的部位进行开槽连通，同时维修排水边沟破损处， 补全缺失的铁篦子。 ２）凿槽埋管引排。对衬砌纵、环、斜向裂缝、 点面状渗水采用“凿槽埋管”及“面状止水”措施 予以处治，处治方法如下。 ①在衬砌上沿渗漏水位置凿１４ ｃｍ×１０ ｃｍ 的环向倒梯形槽，凿槽埋管长度应向未漏水裂缝 一侧延伸长度不小于１０ ｃｍ，向下至电缆槽；在槽 中间钻设直径４０ ｍｍ的引水孔；在槽中心用 ２ ｍｍ厚弧形铝合金管卡固定直径１００ ｍｍ聚氯 乙烯半圆排水管，并将半圆管与直径１００圆管连 通，将水排到暗沟。而对于集中的点状渗水、面状 渗水纵向长度大于７ １ＴＩ时，可采用多道排水管， 设置间距以５ ＩＴＩ为宜。对靠近环向裂缝处的局 部裂缝渗水、点状渗水应就近将水导人施工管槽 内，但两者纵向间距不应大于２ ＩＴＩ，间距较大时独 立成环设置。 ②渗漏水衬砌表面涂刷高效防水材料厚为 ２ ｍｍ。对于环向渗漏水涂刷宽度不小于４０ ｃｍ， 并应覆盖渗水范围；对于面状渗漏水，涂刷范围应 向渗水边缘线外延伸１０ ｃｍ。 ③同一侧衬砌的凿槽间距不宜小于５．０ １ＴＩ， 避免过多破坏衬砌结构。并应对施工造成的电缆 槽破损结构进行修复，装饰层修复力求与既有装 饰颜色一致。 ④考虑施工中的渗水效果检查及后期的局部 疏通，凿槽埋管处治中设置了检查孔，检查孔宜设 于检修道上方２５０ ｃｍ处，但当凿槽埋管高度低于 或等于２５０ ｃｍ时，检查孔设于检修道上方５０ ｃｍ 处，其两侧需设置铝合金管卡固定件。 ３）拱脚增设泄水管。隧道部分工作段渗水 情况严重且排水系统功能不完善，在凿槽埋管排 水方法的基础上，对隧道左洞左右侧距进口１４９～ １６８ ｍ段及左洞右侧距进口０～３Ｏ，１５３～１６５ ｍ 段，采用在边墙底部钻直径１００ ｍｍ泄水孔排水， 通过不锈钢管将水倒入排水暗沟中，通过排水暗 沟将水排除洞外。 ４）新增横向排水管。隧道排水系统疏通过 程中，若发现未设横向排水管或者横向排水管无 法疏通的情况下，按原设计增设横向排水管。具 体工艺如下。 ①横向排水管路面各结构层开挖宽度取０．５ ２０１７年第４期 李忠校：隧道病害处治方案设计及施工质量控制 ｍ，以利于施工。 ②横向排水管采用直径１１０ ｍｍ ＨＤＰＥ波纹 管，外裹４００ ｇ／ｍ 无纺土工布。 ③拆除过程中，应尽量保护检修道盖板及排 水暗沟盖板完整，以便恢复时重新利用；横向排水 管坡率向出水口一侧不小于２ 。 ２．３裂缝补强设计 产生的裂缝为衬砌裂缝，主要原因有３点： １）局部段落衬砌厚度可能不足，或衬砌强度 不足，承载能力下降，导致拱部纵向开裂。 ２）隧道防排水设施不完善，排水能力弱，导 致衬砌背后积水，衬砌结构承受较高水压。 ３）衬砌厚度不均匀，且局部段落存在明显的 脱空、空洞、不密实等缺陷，导致衬砌受力不均，产 生应力集中而开裂。 对于宽度≤０．２ ｍｍ的裂缝，对裂缝表面涂 抹裂缝修补胶进行封闭；对于裂缝宽度＞０．２ ｍｍ 的裂缝，进行裂缝凿槽注浆结构补强 ］。采用的 胶液为可在潮湿环境下固化的改性环氧树胶，注 胶压力为０．１～０．３ ＭＰａ，可以通过高压透明管进 行控制，表１为裂缝补胶基本性能指标。 表１ 裂缝补胶液基本性能指标 性能项目 性能指标 抗拉强度／ＭＰａ ≥２Ｏ 胶体 抗拉弹性模量／ＭＰａ ≥１ ５００ 性能 抗压强度／ＭＰａ ≥５０ 抗弯强度／ＭＰａ ≥３Ｏ，且不得呈脆性破坏 钢一钢拉伸抗剪强度标准值／ＭＰａ ≥１Ｏ 不挥发物含量（固体含量）／ ≥９９ 裂缝封闭前，必须从上而下将两侧５ ｃｍ范围 内的灰尘、浮浆处理干净，为防止灰渣阻塞，采用 高压空气吹洗，同时使用丙酮清除裂缝周围的油 污。裂缝封闭时，从上至下沿裂缝涂抹封缝胶，涂 抹宽度为２～３ ｃｍ，厚度为２ ｍｍ，涂刷应尽量沿 缝顺直涂刷，保证涂刷后的表面美观。 ３施工质量控制 ３．１洞口病害处治质量控制 １）洞口防排水系统修复质量应符合以下要 求：洞顶排水沟、截水沟排水顺畅，无淤泥堵塞；保 证浅埋地段洞顶和洞口附近不积水且地表平整， 针对钻孔和坑洼地带应进行分层夯实且用粘性土 回填。新建排水沟时应先对排水沟底部进行人工 夯实，表层压实度不小于９２ ，排水沟与开挖轮 廓线之间空隙应采用不大于２５ ｃｍ的分层填筑法 回填，且压实度应大于９２ 。洞顶缺失的防水层 按“两层土工布夹一层防水板”型式进行补充时， 新旧防水层之间注意搭接，搭接长度不小于 ２５ ｃｍ，搭接位置新防水层置于旧防水层之上，防 水板搭接缝应进行焊接。 ２）混凝土挡土墙施工质量控制参数应符合 表２规定。 表２混凝土挡土墙施工质量控制参数 项目 规定值或允许偏差 检查方法 强度 在合格标准内 术蓑 筹 署蓉 技 表面平整度／处 ５ ２ ｍ尺测量且要≥５处 坡度／ ０．５ 吊垂线：每边≥４处 平面位置 结合设计要求及现场 埋置深度／ｍｍ ±２０ 仪器测量：每边≥４处 断面尺寸 不小于设计 总高／ｍｍ 士５０ ３．２渗漏水处治质量控制 渗漏水处治质量验收中，外观控制要满足处 理后衬砌内表面不渗水；引、排水系统不淤积、不 堵塞；防水层密实、平整、无脱落、麻面等缺陷且粘 结牢固。采用的聚合物水泥砂浆应采用粒径不大 于２．５ ｍｍ的石英砂配制的中砂，其细度模数不 应小于２．５，其安全性能指标见表３。 表３聚合物水泥砂浆安全性能指标 ＭＰａ 性能项目 性能指标 劈裂抗拉强度 ≥５ 笺 抗压强度 ≥４Ｏ 抗折强度 ≥１Ｏ 与混凝土正拉粘结强度 ≥２．５，且为混凝土破坏 渗漏水处治质量验收的施工质量控制见 表４［ 。 表４渗漏水处治施工质量控制 控制项目 规定值或允许偏差 控制措施 ４结语 通过上述处治措施和施工过程质量控制，最 终经过验收，挡土墙强度和平整度、坡度等均满足 １１４ 李忠校：隧道病害处治方案设计及施工质量控制 ２０１７年第４期 要求；经过渗水处治措施处理后，不再出现渗漏水 情况，原有漏水的地方长期处于干燥环境中。经 际工程具体情况进行分析，以便达到最佳效果。 参考文献 过注胶处治裂缝，表面封缝材料固化后无脱落、无 裂缝且平整均匀，通过密封效果检查，密封效果良 好；同时对已经满足７ ｄ固化期的裂缝修补胶部 分进行心样检验，注胶部分饱满，未出现缺漏现 象；劈裂抗拉强度也满足要求，注胶效果明显。 为延长隧道的使用寿命，保证高速公路隧道 ［１］ 石建勋．连拱隧道渗漏水病害机理与防治技术研究 ［Ｄ］．重庆：重庆大学，２０１２． ［２］ 刘会迎．公路隧道病害成因机理及防治措施研究 ［Ｄ］．成都：西南交通大学，２００７． ［３］ 卢颖明，陈礼伟．既有隧道病害现象分类及原因分 析ＥＪ］．铁道建筑，２０１０（１１）：４６—４９． ［４］ 杨金泉．山西公路隧道修筑的关键技术和面临的难 的可靠性和耐久性，结合工程实例，针对隧道常见 的病害（如洞口病害、渗漏水和裂缝等）进行处治 设计，主要从隧道病害处治方案设计和施工质量 控制等方面进行研究分析，以期隧道衬砌加固相 题［Ｊ］．山西交通科技，２００３（５）：３７—４１． Ｅ５］ 杨书江．隧道衬砌混凝土裂缝的成因与防治［Ｊ］．西 部探矿工程，２００２（增刊１）：１６９－１７１． 关问题起到一定借鉴作用和参考价值。相关部门 在采用类似方法进行隧道病害处治时，应结合实 ［６］ 建筑结构加固工程施工质量验收规范：ＧＢ ５０５５０— ２０１０［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１０． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｔｕｎｎｅｌ Ｄｉｓｅａｓｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｐｌａｎ ａｎｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌ Ｉ Ｚｈｏｎｇｘｉａｏ （Ｈａｉｎａｎ Ｒｏａｄ ８Ｌ Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｓａｎｙａ ５７２０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｐｒｏｌｏｎｇ ｔｈｅ ｓｅｒｖｉｃｅ ｌｉｆｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｄｕｒａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｅｘｐｒｅｓｓｗａｙ ｔｕｎｎｅｌｓ，ｃｏｍｂｉｎｅｄ ｗｉｔｈ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｌａｎ ｆｏｒ ｃｏｍｍｏｎ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｓｕｃｈ ａｓ ｔｈｅ ｈｏｌｅ ｄｉｓｅａｓｅ，ｌｅａｋａｇｅ ｏｆ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｃｒａｃｋｓ，ｅｔｃ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ， ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｄｉｓｅａｓｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｄｅｓｉｇｎ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃ— ｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌａｒｅ ｍａｄｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ ｄｉｓｅａｓｅ；ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｐｌａｎ ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ （上接第１１Ｏ页） Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｕｓｔ Ｒｅｍｏｖａｌ Ｓ ＹＵＡＮ Ｑｉａｎｇ （Ｘｉａｍｅｎ Ｒｏａｄ￣－Ｂｒｉｄｇｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｘｉａｍｅｎ ３６１０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｕｎｎｅｌ ｉｓ ａ ｓｅｍｉ—ｃｌｏｓｅｄ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｉｆ ｖｅｈｉｃｌｅ ａｉｒ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｂｅ ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ ｉｎ ｔｉｍｅ，ｉｔ ｗｉｌｌ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ ａｎｄ ｈｅａｌｔｈ ｏｆ ｄｒｉｖｉｎｇ ｐｅｒｓｏｎｎｅ１．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｉｆ ｔｈｅ ａｉｒ ｐｏｌｌｕ— ｔａｎｔ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｉｔ ｗｉｌｌ ｈａｒｍ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｅｎｔｓ ｃｏｎｓｔａｎｔｌｙ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｉｓ ｐｒｏｂｌｅｍ，ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｕｓｔ ｒｅｍｏｖａｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｌｙ ａｄｏｐｔｅｄ ｉｎ Ｘｉａｍｅｎ Ｘｉａｎｇ ａｎ ｔｕｎｎｅｌ ｐｒｏｊｅｃｔ．Ｔｈｉｓ ｓｙｓｔｅｍ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｔｈｅ ｄｉｓ— ｃｈａｒｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌａｎｄ ｒｅｄｕｃｅ ａｄｖｅｒｓｅ ｅｆｆｅｃｔｓｏｎ ｔｈｅ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＸａｎｇａｎＴｕｎｎｅＩ；ａｉｒ ｐｏｌｌｕｔａｎｔ；ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ ｄｕｓｔ ｒｅｍｏｖａＩ
