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关键词：公路隧道；病害治理技术研究
一、绪论
本文通过钟渤快速通道马鞍山隧道工程实例进行了说明、介绍和分析了公路隧道病害的现状、成因及隧道病害的治理技术，从而建立了一套完整且便于推广应用的公路隧道病害治理流程，通过对隧道病害进行检测诊断，分析病害成因，病害分类和等级标准的勘测，最后采取相应的病害治理技术措施，从而使隧道病害检测治理技术规范化、科学化和系统化。
二、研究背景
国内外调查研究表明, 相当比例的隧道衬砌结构存在裂损、变形、掉块和渗漏水等病害现象,病害的存在会影响交通质量, 威胁到隧道内行车的安全, 缩短公路隧道的维护周期和使用寿命。
以钟渤快速通道马鞍山隧道工程为例，马鞍山隧道在运营过程中出现局部隧道二衬开裂、仰拱隆起、开裂、施工缝渗水等，造成隧道停止运行，影响了当地人民的正常出行，2016年隧道ZK2+500受地下暗河涌水影响，加大了以上病害。隧道病害影响行车安全,易造成安全事故，需科学、有效的分析与研究治理方法, 分析评估病害产生对衬砌结构安全和使用性能造成的影响, 为病害治理方法与对策提供依据。目前隧道病害出现后, 工程师只能结合隧道病害的表观特征和隧道所在地区的地质、气候、水文等信息, 根据经验判断病害成因, 并制定相应的加固方案和措施。经验表明, 隧道病害处治缺乏系统和科学的隧道病害研究理论、方法与程序, 不可避免会导致不合理甚至错误的病害治理方案和措施, 造成不必要的浪费或灾害, 所以有必要展开系统、全面的隧道病害研究。
三、国内外研究现状
目前国外对隧道病害及安全性问题进行了大量的研究工作，主要表现在隧道病害的成因分析、分级 、判定 、治理等方面。如西方发达国家及日本等国主要侧重于隧道的材料、设计、施工等方面的质量控制和后期隧道运营的定期养护，把隧道病害治理归人隧道日常运营养护中，并从定性和定量的角度制定了相关的规范和标准，从而提高和延长了隧道的利用率和使用年限。而国内则偏重于防治方面的研究，目前，我国隧道病害检测治理技术存在的主要问题如下 。
(1)还没有真正地把隧道病害检测治理的理论和方法完全运用到实际的维修管理中，与国外的差距十分明显。(2)检测技术和手段相对落后且不够规范，缺乏早期发现病害的检查和检测方法 。(3)对既有隧道功能状态的判定和评价方法较。据有关资料统计，目前高速公路隧道病害主要表现在衬砌裂缝、剥落、变形、移动、下沉、材质劣化；严重渗漏水等导致路面的破坏。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。
四、项目研究目标、研究内容
本次项目研究的目标为准确分析隧道病害成因主要的原因（二衬开裂、剥落仰拱开裂离层破碎），为科学、有效的对准下药提供依据。经过检测、现场勘查及查阅施工期间的资料，本工程病害形成原有分为外因和内因两个方面。外因主要考虑外力、环境 ，主要从围岩压力、结构、水压、近接施工、车辆振动、自然灾害等因素的影响，内因则主要考虑施工时使用劣质材料、偷工减料、未按设计图纸施工等。
4.1 二衬开裂、剥落成因分析
二次衬砌裂损主要包括衬砌变形 、衬砌开裂和衬砌剥落掉块等3种情况。衬砌变形有横向变形和纵向变形2种，横向变形是指衬砌由于受力原因而引起拱轴形状的改变，是衬砌主要的变形形式。衬砌开裂是指衬砌表面出现裂缝，是衬砌变形的结果。裂缝按性质可分为张拉裂缝、受压 裂缝、受剪裂缝3种，裂缝是引起混凝土破坏的主要原因。衬砌剥落掉块是由于裂缝的切割和外力的作用而发生的衬砌混凝土掉落现象，是衬砌混凝土裂缝发育严重和承载能力不足的表现。对隧道的安全与稳定有较大的隐患。
4.2 仰拱开裂离层破碎成因分析
仰拱开裂离层破碎形成的主要原因有：仰拱施工时底部浮渣为清理干净；仰拱厚度不足；仰拱周围地下水系统的改变，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仰拱结构造成破坏。
五、病害治理技术研究
5.1 病害检测、成因分析、等级划分、治理方案
病害检测主要采用地质雷达-LTD2100及地质钻机（取芯）对病害范围段机芯检测，并出具检测报告，根据检测报告分析病害成因→病害分类→病害量化→病害等级→治理方案。
5.2 二衬开裂、剥落病害治理技术
二衬开裂、剥落病害治理分为两种治理方法：①二衬边墙开裂、剥落（路面上2.0m范围）采用锚杆对二衬及围岩进行加固病害治理，采用TY-28手持钻机钻孔，钻孔水平角度向下5°，锚杆人工安装；治理参数为Ф32砂浆锚杆，L=3.5m,环向纵向间距50cm。②二衬拱部（边墙以上）开裂、剥落范围采用在二衬净空内增加套拱加固方式进行病害治理，治理工艺流程：监控量测点布置→Ｉ14工字钢拱架加工→操作平台搭设→系统锚杆施工→防火涂料及二衬砼表面凿毛处理→Ｉ14工字钢拱架→裂隙注浆处理→裂隙注浆质量检查→钢筋网安装→锁脚锚杆施工→C25喷射砼支护。
5.3仰拱开裂离层破碎病害治理技术
仰拱开裂离层破碎治理方法为拆换仰拱。施工流程：监控量测布置→二衬边墙锁脚锚杆→拆除路面、排水系统、仰拱填充及仰拱衬砌→仰拱浇筑→端头注浆。
①为防止在仰拱拆换中二衬下沉及收敛造成安全事故，施工前在仰拱拆换段每5m布置一组监控量测点，隧道顶部1点，量测边墙各一点，顶部为二衬沉降观测点，采用水准仪进行监测，边墙为收敛点采用收敛仪进行监测。②施作3排Φ32砂浆锁脚锚杆，长3.5m，环向间距0.5m，纵向间距0.6m，施工角度为水平向下20°，加固边墙衬砌。③仰拱拆除前，锁脚锚杆砂浆必须达到设计强度，根据监控量测的数据分析，在确保原衬砌结构稳定、安全及避免不会造成二次病害的前提下，采取先中槽开挖10～20m，然后再进行跳槽开挖、浇筑，每次开挖控制在6m以内。拆除原则拆除作业时必须以监控量测结果为指导，保证整个二衬结构安全为前提；拆除时做好隧道既有管线的保护；拆除作业时控制合理的单次拆除进尺，尽量减小对二衬围岩的扰动；仰拱初支及仰拱浇筑、仰拱回填及时跟进，避免二衬长时间处于悬空状态。仰拱拆除采用CAT320挖机装备破碎锤进行破碎，对于二衬拱脚基础部位及基础开挖至设计标高20cm时，不得使用机械开挖，采用人工配合风镐，钎子等工具修整到位；装载机配合，自卸汽车运碴。在拱脚开挖造成二衬两边脚镂空，在镂空处采用I18的工字钢进行临时支撑，纵向间距为1m，待仰拱混凝土浇筑时拆除。开挖顺序：挖掘机以中心水沟向两侧开挖（预留拱脚基础位置）→ 基础预留20cm采用人工修整至设计标高→左右幅拱脚基础同时人工修整至设计位置。
④仰拱施工在开挖2个循环后浇筑一次，即每开挖完成5m完成一次仰拱浇筑，单次浇筑长度为5m。
（1）模板安装：模板安装仰拱施工采用100*200cm大面积钢模板，厚度5㎜，采用φ50*5㎜钢管进行加固，斜撑采用市售的螺旋顶杆。（2）植筋：安装在新旧混凝土交界处，采用φ22植筋，长50cm，钻孔深为25cm，与仰拱混凝土中的φ22主筋焊接，为防止新旧混凝土交界处混凝土浇筑不密实，在新旧混凝土交界处预埋注浆，高度超出仰拱回填砼顶部，注浆管采用Φ42无缝钢管，钢管四面钻设Φ5mm注浆孔，孔距10cm。（见仓内清理图片1；见植筋图片）
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六、结论与创新点
本文以钟渤快速通道马鞍山隧道病害治理工程二衬开裂、剥落、仰拱开裂离层破碎治理为例，对病害产生的原因，只有通过调查、检测、勘察与分析，找出主、次要因素，然后采取有针对性的工程措施，才能达到既治标又治本的效果。通过本次隧道病害治理技术研究，从而建立了一套完整的公路隧道病害治理流程，该工程病害治理已完工1年半，未出现治理段有新病害的发生，建议其他公路隧道出现类似病害，采取该措施进行治理。
参考文献：
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