某高速公路隧道病害檢測及成因分析
更新時間：2021-04-10 17:51
|
閱讀量：
公路隧道屬于地下結(jié)構(gòu)的一種形式，在運營因素和地質(zhì)條件等的干擾下，久而久之運營隧道勢必會受到一定的病害，對隧道內(nèi)行車的安全性與舒適度等造成不小的影響。下面該文章意在充分掌握高速公路隧道的病害特點，并針對隧道各種類型病害的成因展開了相應(yīng)的分析，主要選擇地質(zhì)雷達與人工檢查相互協(xié)作的方式對病害進行監(jiān)測，再與鉆孔取芯結(jié)合加以驗證，從而得到了背后空洞、排水溝和路面板等病害，并在此基礎(chǔ)上為治理病害提供了一些必要的參考意見。
關(guān)鍵詞 高速公路;隧道;病害檢測;成因分析
引言
最近這些年，我國的交通事業(yè)得到了迅猛發(fā)展，建設(shè)隧道工程的步伐也變得迅速了起來，一直到2013年，我國正在運行中的隧道數(shù)量已經(jīng)達到了一萬座。因為受到多種原因的約束，早期建成的隧道早已出現(xiàn)了或重或輕的病害，像背后空洞、隆起、襯砌開裂、路面開裂等病害，甚至還會出現(xiàn)隧道滲水等問題。由此可見運營隧道的病害開始呈現(xiàn)類別多且逐漸擴大的情況。根據(jù)隧道中出現(xiàn)的不同程度病害檢測可知，隧道中出現(xiàn)的病害原因各有不同，出現(xiàn)的形態(tài)也各式各樣。下面該文章主要以某隧道病害為例，詳細介紹了隧道病害的種類和特點，并針對其成因展開了相應(yīng)的分析。
1 工程概況
該隧道主要選擇速度80km/h、雙向4車道高速公路這一標準，隧道的斷面選擇三心園的曲墻半圓拱形式，拱半徑是5.4m，曲墻半徑是7.9m。
該隧道所處地區(qū)地形起伏相對較大，最高高程達到了1498m，最低的高程為1198m，最大相對差為300m。隧道內(nèi)地層巖性主要構(gòu)成要素為黃土狀粉質(zhì)黏土和馬蘭黃土、灰?guī)r等等。隧道所在地的地下水主要分為上層滯水和大氣降水補給。
2 隧道病害的檢測內(nèi)容
在運營過程中，隧道左線某段會發(fā)生路面開裂和跳車等現(xiàn)象，為將這一病害的形成原因弄清，立即處理出現(xiàn)的隧道病害，按照本市隧道的設(shè)計相關(guān)圖紙和技術(shù)，再根據(jù)相關(guān)規(guī)范、標準和流程等進一步制定檢測具體方案。檢測的主要內(nèi)容應(yīng)該包含有：檢測隧道襯砌厚度和不足、檢測隧道路面板構(gòu)造層、檢測 襯砌輪廓、檢測中央排水溝的匯水狀況等，在全面檢測隧道結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，詳細分析檢測結(jié)果，對隧道路面機構(gòu)和自動化監(jiān)測結(jié)果進行綜合化的分析，最后明確病害對隧道安全運行造成的影響，并制定好相應(yīng)的解決方案[1]。
3 分析隧道的檢測結(jié)果
3.1 隧道病害
?。?）襯砌裂縫。襯砌裂縫主要分布在邊墻處，拱頂和拱腰處的裂縫較少。隧道的左右洞一共有69條裂縫，左面37條，右面32條。其中位于邊墻地方的裂縫有57條，占比較多;拱腰處的裂縫一共有7條，占比較少。出現(xiàn)的裂縫主要以環(huán)向裂縫為主，縱向裂縫和斜向裂縫相對較少。
?。?）路面裂縫。路面裂縫和路面修補共有21處，其中右線有10處，左線有11處;路面斜向裂縫有4條，縱向裂縫有15條，橫向裂縫有4條。
（3）外部病害。襯砌混凝土掉落和襯砌露筋等病害相對較少，不是很多，襯砌露筋這一危害一共有四個，主要分布在隧道拱頂。發(fā)生襯砌混凝土掉落的一共有三個，都位于邊墻處。
3.2 背部空調(diào)和二次襯砌混凝土厚度病害
對本文中所列舉的隧道進行有效的檢測，通過檢測可知該隧道的左右線、五條測線位置二次襯砌混凝土厚度中一共存在著400多個斷面，其中在2020個雷達判釋點中，合格的占大多數(shù)，也就是合格率達到了95%，跟我國公路質(zhì)量檢測相關(guān)標準提出的要求是相?的，所以我們可判定，隧道的二次襯砌厚度是符合標準的，即合格的。根據(jù)分析雷達處理后的圖像和鉆孔驗證可知，左線中共有23處二襯背后脫空缺陷，右線則有25處二襯背后脫空缺陷。
3.3 探測隧道的中央排水溝
本文主要選擇探地雷達來檢測隧道的左右線中央排水溝的具體情況，一共分布有120條測線。左右線隧道通常從隧道變坡點之后的100m處開始朝大里程方向進行，發(fā)現(xiàn)通常在變坡點的200m處會出現(xiàn)水，其中右線隧道排水溝周圍清晰可見一些積水，根據(jù)隧道洞口排水溝流水情況可知，其水量并不是十分龐大[2]。
4 分析產(chǎn)生病害的原因
4.1 分析隧道產(chǎn)生襯砌裂縫的因素
根據(jù)對隧道的拱頂和個別處出現(xiàn)的襯砌裂縫進行檢測可知，發(fā)生的裂縫病害主要有環(huán)向開裂和二次襯砌混凝土縱向開裂，其中大多數(shù)是環(huán)向開裂，通常裂縫寬度維持在0-2.5mm處，根據(jù)隧道軸向裂縫的分布規(guī)律可知，左線隧道的襯砌裂縫主要分布在ZK115+320至YK116+140處，且分布的十分均勻;右線隧道則位于YK115+320至YK116+140處，裂縫也存在于該處附近。
根據(jù)受力機理可知，發(fā)生環(huán)向裂縫的原因主要有縱向荷載不均勻、圍巖地質(zhì)發(fā)生變化、沉降縫沒有正確處理等，環(huán)向裂縫主要位于隧道洞口或者巖石地層與不良地質(zhì)相交處;通常情況下隧道縱軸和斜向裂縫之間相交的角度是45度左右，造成的主要因素是縱向受力和環(huán)向應(yīng)力組合而成的拉應(yīng)力;縱向裂縫主要是因為拱頂襯砌受壓或者受拉，而縱向裂縫則主要是因為局部段落偏壓引發(fā)的。
4.2 分析鋼筋外露的原因
根據(jù)對實體現(xiàn)場和探地雷達展開調(diào)查可知，在YK115+825至YK115+827、YK115+920至YK115+921等段的拱頂處襯砌鋼筋都明顯發(fā)生了外露的現(xiàn)象。通過現(xiàn)場調(diào)查可知，鋼筋外露主要是因為混凝土的保護層缺乏厚度，鋼筋和混凝土溫縮不協(xié)調(diào)等因素所引發(fā)的。
4.3 分析隧道二襯背后出現(xiàn)空洞的因素
在隧道諸多病害中，隧道的二次襯砌背后脫空這一現(xiàn)象是十分常見的一種質(zhì)量病害，在對本文所列舉的隧道展開檢測中我們發(fā)現(xiàn)在不同的段落處都會出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，特別是隧道的拱頂處，在跟脫空情況相結(jié)合加以分析，筆者得出引發(fā)脫空的主要因素有下面幾點：首先是通過雷達檢測圖像來對隧道的初支混凝土平整進行分析，防水板的掛設(shè)相對松懈，不能牢牢地與基面相貼合。所以，防水板掛設(shè)的過于松弛，就會在對混凝土進行澆筑以后擠壓形成褶皺出現(xiàn)空洞;其次是端頭的模板沒有嚴密封堵，出現(xiàn)了空洞;第三就是在對混凝土進行澆筑過程中，因為泵送缺乏壓力，再加上振搗的不嚴密和澆筑方式的不恰當?shù)?，都會在混凝土?nèi)部造成氣孔，當結(jié)束拱頂?shù)臐仓院笤谧灾氐淖饔孟鲁霈F(xiàn)下沉，引發(fā)拱頂空洞現(xiàn)象;第四點就是在施工環(huán)節(jié)相關(guān)工作人員沒有嚴格按照施工要求進行操作，進而出現(xiàn)了拱頂空洞的現(xiàn)象。 4.4 分析隧道的路面病害
路面出現(xiàn)的病害主要是脫空病害，引發(fā)脫空病害的因素主要有以下幾點：首先結(jié)合地質(zhì)資料了解到，隧道的ZK115+333至ZK116+000段主要以中風化泥巖為主，巖體較破碎，結(jié)構(gòu)面沒有很好地結(jié)合，泥巖屬于軟巖，一碰到水就會軟化，地下水主要是點滴狀的或者是滲水，缺乏穩(wěn)固性。在ZK116+000至ZK116+800段，斷層和巖溶都很容易得到發(fā)育，且也屬于灰?guī)r跟巖石相接地帶;存在著斷層破碎帶，地表水順著破碎帶滲下去，地下水則順著斷層的破碎帶進行匯聚。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查可知，路面開裂比較嚴重的區(qū)域主要是在ZK116+160至ZK116+205和ZK115+906至ZK115+911的地段中，改地段具體位于兩斷層破碎帶之間。圍巖主要是中風化泥巖夾灰?guī)r，質(zhì)地偏軟，在跟水相遇后會立即軟化，大大降低了巖體的強度;第二，根據(jù)分析雷達探測的結(jié)果可知，有一些段落的結(jié)構(gòu)層其厚度與設(shè)計要求是不相符合的，且路面板下存在著脫空情況，根據(jù)分析雷達圖像可知，隧道底部并沒有富水情況;第三，按照鉆芯取樣的結(jié)果可知，填充層與仰拱芯樣相對破碎，有的填充層其混凝土質(zhì)量很不好，且有的芯樣還是不完整的。
4.5 分析中央排水溝匯水的原因
在結(jié)合檢測中央排水溝的匯水結(jié)果，在上述現(xiàn)象分析和隧道地下水與地質(zhì)情況基礎(chǔ)上進行分析，并和隧道襯砌開裂有沒有滲透等特點相結(jié)合，根據(jù)綜合判斷可知，首先隧道基地的地下水通常是基巖裂縫水，其貫通性并不是很強;其次在隧道右線的特定區(qū)域處發(fā)生堵塞的情況非常大，這就很容易引發(fā)嚴重積水的情況。
中央排水溝是一種直徑只為40cm的混凝土預(yù)制圓管，可是由于受到檢測方式的約束，雷達無損檢測的截面非常小，而且排水溝通常在路面以下的50cm到60cm之處，雷達信號就會相對弱一些，這對檢測結(jié)果是有一定影響的，我們盡量將實際情況和無損檢測相結(jié)合并互相進行驗證。
5 結(jié)束語
總而言之，對于高速公路的隧道出現(xiàn)病害，我們一定要秉持具體情況具體分析的原則，選擇最恰當?shù)姆绞絹碛行Ы鉀Q病害問題，而其中對引發(fā)隧道病害的原因進行分析是充分將隧道病害加以解決的關(guān)鍵，同時也是在根源上對隧道病害加以整治的一大理論依據(jù)，這樣一來不管是對于延長隧道的使用時間還是縮減隧道病害等方面都具有十分重要的現(xiàn)實意義。該文章在以本身某隧道為例的基礎(chǔ)上，主要對隧道病害檢測結(jié)果展開了一系列的探究，并就其中出現(xiàn)的問題和原因展開了相應(yīng)的分析，這對詳細分析以后的隧道病害治理問題相信會具有一定的參考依據(jù)和價值。
下一篇：
運營隧道常見病害處治及監(jiān)測技術(shù)
