浅谈城市隧道的科学养护

摘要： 文章以梅子洲过江通道隧道为例，目前，针对隧道在养护和管理中常出现的问题， 详细阐明了隧道的各种病害以及它的直接危害，通过对隧道病害的分析，指出了目前治理隧道病害的问题所在。阐明了在运营阶段，如何运用技术和对策，结合工程实际和新规范防治隧道病害。

Abstract： In this paper， through a case of Meizizhou river crossing tunnel， the author analyzes the problems of tunnel in the conservation and management， and expounds the various diseases of the tunnel and their direct hazard. Through the analysis of the tunnel disease， the problems of managing the tunnel disease. It clarifies how to use technology and countermeasures in the operation phase and combine the engineering practice and the new standard to control the tunnel disease.

关键词： 梅子洲过江通道隧道；隧道养护管理；病害防治

Key words： Meizizhou river crossing tunnel；tunnel maintenance management；disease prevention and control

中图分类号：U457 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）23-0067-02

0 引言

随着城市化进程的加快，城市发展规模不断扩张，部分城市的地上空间已趋近饱和，全社会对地下空间开发与利用的关注度日益高涨。随着隧道交通的不断发展，在为不断城市提供便利的同时，其相应的养护和管理等相应问题也随之而来。尤其是针对隧道渗漏水、衬砌开裂等情况，如若养护不到位，便会阻碍交通，甚至会造成交通瘫痪的严重后果。隧道的日常养护管理以及病害检查，既是地下工程结构又是道路工程构造物。它涉及测量学、工程地质、结构力学、光学、空气动力学、工程机械和自动控制等多种学科，属于较为复杂的技术。

江苏省南京市的南京梅子洲隧道，其结构复杂，匝道众多，包括梅子洲过江通道主通道隧道和C、D、E、F、G、H共6条匝道的连接线工程、青奥轴线地下交通系统（滨江通道下穿通道和I、J、K、L、M共5条匝道），主线设计车速为80km/h，匝道设计速度时速为40km/h。

1 梅子洲过江隧道的病害以及检查

检查梅子洲过江通道隧道，对隧道目前的现状进行全面的掌握，对已经发现的影响隧道安全和功能的病害，除了进行合理的养护和管理以外，还需收集整理累积资料，将养护和维修数据提供给数据库，为以后采取什么样的措施，如何确保隧道安全和通畅做出正确的决策提供维修养护的基础数据。隧道的检查有四类，分别是日常检查（与道路巡回检查同时进行）定期检查、专项检查以及特别检查。其主要目的是为了及时发现隧道中可能出现的各种异常情况，比如结构早期破损等。《公路隧道养护技术规范》中也有规定：频度在最少1次/月的日常检查中，雨季或冰冻季节检查频度应增加。隧道衬砌的起层、裂缝、错台、剥落以及排水设施的堵塞、破损、积水和结冰等都是检查的内容。

养护工作计划的基本内容是对隧道结构以及基本状况进行全面检查，根据规定的周期进行，定期检查并全面掌握隧道的基本技术状况。检查时应配戴相应的工具以及设备并徒步目视检查，除了以上提及的病害，还应包括隧道的正常运营以及通风、环保、照明、通信、噪音、排水、消防、路面抗滑系数等的检查，1次/年为最适宜检查周期。春季或秋季适宜安排检查，检测记录的资料以及定期检查结果报告都要在定期检查完成后立即提交。

特别检查是在隧道遭遇地震、洪水、火灾、重大交通事故等异常灾害及事件后进行的，其目的是对隧道结构进行全面检查并掌握其受损情况后做出相应的养护。

专项检查是在定期检查、特别检查以及通过其他檢查途径判断，仍有难以辨明原因的破损和程度时，从而进行的更深入的检测以查明情况。所以它的存在尤为必要。 例如隧道地震后，通过特别检查仍不能对隧道损伤全面掌握，就需要进行专项检查。首先邀请经验丰富的专家携带专业的检查设备对其结构损伤进行评价与检查，完整掌握病害资料后，为其提供技术依据并采取正确的处治以及治理措施。

2 梅子洲过江通道隧道的病害分类

冻害、水害、衬砌裂损是隧道病害三种最主要的类型。多发在断层破碎带、风化变质岩地带、岩溶地层、裂隙发育的岩体以及软弱围岩地层等；从地形上说，也会多发在斜坡、滑坡构造地带、岩堆崩坍地带等。

冻害、水害、衬砌裂损中水害是最首要的病害形式，在三者互相作用，相互影响下还会引发其他病害，不会其中一个单独存在。隧道水害严重时十分危险甚至会危及运输安全，因为它最会增加隧道内的湿度， 造成电路短路的情况发生。渗漏水时间长会造成积水，会使隧道内衬砌开裂甚至加重原有裂缝的裂损。若渗漏水不断并伴有侵蚀性时，会对衬砌混凝土造成侵蚀甚至更加严重。在寒冷地区，水害则会演变成冻害，使隧道围岩冻胀和衬砌开裂。

衬砌的变形、开裂和错台是隧道衬砌裂损的主要表现。衬砌开裂，致使地下水开始外渗，会侵蚀衬砌混凝土。严重时可能会造成隧道的水害，若发生在冬季便会演变成冻害。若天气回温，产生冻害的衬砌部位开始解冻融化成水，并又开始渗漏，进而使衬砌混凝土不断的变形开裂。若围岩中的渗漏水富有侵蚀性，将造成衬砌混凝土的疏松、剥落，加重衬砌的裂损程度。冻害反复发生的话，会导致衬砌承载力不足并继续降低，给隧道埋下严重的安全隐患。

3 防治梅子洲过江通道隧道病害的方法及处理办法

3.1 水害的防治方法 若要形成隧道防治水的完整体系，就要使防、排、堵相结合，既要刚柔相济，综合治理，又要因地制宜。并且使这些防害措施即能相互配合，又能自成体系。主要处置水害的方法有：①补充地表和地下截水直至完善；②在隧道薄弱的地方尽量将水截留或引排以避开；③保持隧道内原有排水系统的通畅；④用砂浆对衬砌背面进行回填；⑤为防止衬砌渗漏水，设置包括引水管、泻水管和引水渡槽等排水设施；⑥在衬砌内贴防水层；⑦采用密封防水材料将施工缝和变形缝进行封堵（止水带或遇水膨胀橡胶等；⑧对漏水严重的隧道采取套拱加固措施。

3.2 防治冻害的方法 如何防治冻害，首先要了解，围岩地下水冻结是其根本原因，之后采取综合治理的办法以达到防治冻害的目的。采取治水措施防治冻害的主要方法有：①严防衬砌漏水， 确保衬砌圬工不受冻害；②采用抗冻性和防水性优良的结构层和接缝；③如果已经发生冻害，要保证冻结圈外排水系统畅通并将水排除，严防地下水向衬砌冻结圈内迁移；④将衬砌背后的空隙用砂浆回填密实；⑤保证排水设施以及泄水沟在任何季节与条件下不会冻结并保持通畅；⑥在严寒地区可采用中心深埋泄水洞的措施；⑦要加强结构、更换土壤，采用保温材料以防止冻害和融坍。

3.3 治理衬砌裂损的方法 消灭已有衬砌裂损并防止其扩大以及使用稳固岩体与加固衬砌相结合的办法，整治衬砌裂损病害，消除其对结构及运营的危害。稳固围岩的工程措施有： 治水稳固岩，支挡加固、注浆加固、锚干加固岩体等，还有对衬砌背后的空洞压浆、回填和换填等措施。衬砌的更换和加固有：压浆加固、嵌补加固、喷锚加固、套拱加固以及更换衬砌等方法。

4 病害的整治与预防

4.1 预防措施 ①在施工过程中，彻底清基、严防地表水漫流下渗，使整体基底和顶面干燥；增建或改建排水沟，以防止有地下水浸蚀造成基底面软化和掏空。②对I，Ⅱ，Ⅲ级围岩地基，针对膨胀性、冻胀性围岩以及断层破碎带和地段松软地基必须采用钢筋混凝土的曲墙仰拱衬砌进行仰拱加强；针对IV级围岩以及软岩地基，在采用双侧深沟以及布设钢筋网板式整体道床的同时彻底清基，无需设仰拱。

4.2 整治措施 增设施工简单、侧向支撑强、便于维修清理的密井暗管式侧沟，以疏干基底降排水设备。因其排水效果好，挖沟断面小，对各种岩质条件的地段都适用，直墙、曲墙和衬砌可深埋在仰拱下，并无需加深隧道边墙基础。

平面的布置可采用对边墙影响稳定小的中心暗沟或者双侧沟以及单侧沟。

多年的实践经验证明，采用排水结构型式和技术经济效果里最好的密井暗管式深侧沟降排地下水，不仅能够有效预防和整治隧道整体道床下沉裂损等一系列病害，并且还能够大幅度提升隧道整体道床工程的质量。由于它具有便于施工和维修作业的优点，所以对稳定隧道浅基边墙十分有利。采用钢筋混凝土的板式整体道床对已经破损的整体道床进行翻修，而使用横向轨束梁法或轨下支墩法进行翻修整体道床则更为安全可靠。

5 隧道变形观测

5.1 观测目的及意义 梅子洲过江通道接线段隧道建成运营后很长一段时间，沉降变形是不可避免的。若已经危及到隧道的安全问题，则变形一定超出了规定的限度。因此，在隧道的运营期间，必须对其进行安全观测，以便及时掌握变形情况，发现问题，采取措施，保证隧道运营期间安全有效。定期掌握梅子洲过江通道接线工程结构系统的稳定性和安全性，为隧道维护提供基础数据，对保证通车的安全及交通的畅通具有重要的意义，同时也为今后在软土地质中进行隧道设计、施工等提供科学的依据。

5.2 观测方法及内容 根据本工程特点和相关规范的要求，通过与业主方、设计方商议，共同确定观测内容，包括：采用精密水准方法对隧道结构进行垂直位移观测，采用全站仪对选定隧道断面进行三维坐标测量，对结构收敛变形、拱顶沉降進行观测，对隧道开敞段各出入口处悬臂挡墙顶部水平位移进行观测。

5.3 数据采集及处理 将数据进行现场采集并检核无错漏后，计算闭合差，若大于规定限差或测站的观测限差超限，应立即进行重测。若迁站后发现超限时，应从水准点开始重测。测段往返测限差超限，应先就可靠程度较小的往测或返测进行整测段重测。当数据符合相应的规范要求时，便可进行严密平差处理，利用科傻数据软件得到这个观测点的本期值，将每个点的本次变化量、变化速度和累计变化量算出。

观测数据的平差计算，应符合以下规定：①起算点应选择稳定的基准点。②使用可靠的软件系统以及严密的平差方法。③平差计算所用的起算数据以及观测数据要确保准确无误。④挑出精准的观测数据。⑤平差计算出沉降参数值，并提高沉降参数的精度。

5.4 异常数据的处理 在观测的过程中，如果观测点的变形值出现较大波动时，应先将测量是否存在问题进行首要核实，核实无误后再进行上报，否则应重新测量。若设计方提供报警值，那么变形速度或变形值超过报警值时，应立即汇报给甲方，分析其原因，并立即采取措施。若观测部位有严重裂缝或者出现大量不均匀变形时，应立即对观测部位加密进行连续观测。

6 结束语

通过对城市隧道的日常管理及养护措施不难看出，隧道交通对一个现代城市来说愈发重要。而安全运行永远是一个现代城市不变的主题。做好城市隧道的日常养护管理工作具有一定的现实意义，所以隧道维养单位对城市隧道安全及病害要做到精心的养护、管理和预防，从根本上确保隧道的安全畅通。

参考文献：

[1]jtgh12-2003，公路隧道养护技术规范[S].

[2]方利成，等.隧道工程病害防治图集[M].北京：中国电力出版社，2001.

[3]杨新安，黄宏伟.隧道病害与防治[M].上海：同济大学出版社，2003.