浅析隧道维修加固施工及方法运用

摘要：本文分析了当前已有的隧道维修加固的几种常用方法，并针对常见的隧道病害提出了加固的对策，旨在于提高我国对隧道进行维护加固的水平，保障隧道工程更好的为社会服务。

关键词：重要意义；现有方法；维护措施

近些年来，随着隧道建筑行业的不断发展，新建隧道的数量不断增加，关于隧道的维护加固工作量日益突出。由于施工设计以及保养不到位的原因，隧道在使用一段时间之后必修进行维护工作，否则容易出现各种病害问题，例如掉块、裂缝、漏水等，严重的危害了隧道的安全性能，因此，必须重视隧道的维护加固工作。

1.隧道维护加固工作的概述

我国交通领域的不断发展，使得隧道工程技术日益成熟，我国新建的隧道数量在逐渐递增，做好隧道的维护与加固工作已经成为交通部门的重要工作内容之一。利用发达的检测技术对隧道衬砌进行检验灵敏度较高，且准确度好。因此，在国外发达国家，例如德国、法国，率先开展了利用地质雷达、红外线测试以及光谱分析等技术手段对隧道的性能进行综合检验。德国的隧道建设技术较为先进，德国最早提出了综合设计隧道的概念，隧道建设不仅需要重视隧道建设初期的支护喷射混凝土以及钢拱和钢筋格栅的支撑，还需要重视锚杆的选择以及施工设计对岩石变形度的影响。德国倡导在建设隧道时要做好初期的支护工作，避免进行二次衬砌，这样有助于保障隧道工程的安全性。日本在隧道维护加固方面也做了充分的研究，在经过长期针对公路隧道研究调查的基础上，形成了专门的《公路隧道维护管理便览》，对日本国内公路隧道的管理与加固具有重要的参考意义。 目前，我国在关于隧道的病害防治方面较为落后，多种病害防治方法还停留在比较传统的做法上。因此，开展关于隧道维护与加固工作的研究具有重要的现实意义。隧道作为重要的公路交通系统，各方面性能会受到多种因素的影响，例如，地质条件、建筑质量以及运营环境等。我国的大量隧道在投入运营之后都会相机的出现不同程度的病害，例如位于宁夏固原市境内的G312六盘山隧道，自1997年建成通车以来，分别于2002年、2012年以及2014年发生了严重的局部衬砌坍塌事故。隧道坍塌后果严重，轻者造成交通堵塞，严重造成人员伤亡，对社会产生了严重的不良影响。因此，在日常中，要做好隧道的维护与加固工作。在对隧道进行维护与加固时，要把握好“一次处理、不留后患”的理念，将隧道残留的安全隐患彻底清除。

2.既有隧道维护加固的研究方法 2.1模型试验

在地下工程的研究中普遍采用模型试验的研究方法，依据相似理论，通过对模型的研究来判断实际工程的情况。通过模型试验，研究人员可以直观的观察到隧道各部位受力情况，判断需要改进的地方。实际中有许多通过模型试验进行隧道综合建筑技术的研究，浙江金丽温连拱公路就是一个成功的模型试验。 2.2计算机模拟

随着互联网技术的发展，计算机技术应用到地下工程的建设中，大大加快了隧道工程的发展进程。目前已经出现了多种计算机模拟技术，各种数值模拟方法也已经进入到了实际应用阶段，例如有限单元分析法、有限差分法以及离散单元法等，都是比较实用的数值模拟计算方法，在地下工程的建设中发挥着重要的作

用。

2.3现场试验

现场试验方法是最为可靠的一种研究方法，通过在实际施工现场安装不同类型的测量仪器，可以实际的反映出施工现场的真实情况，具有重要的参考意义。通过将仪器测量的各种数据进行分析，可以真实、全面的反映出工程建设是否可行。由于隧道建设工程具有复杂性，需要准确的测量出各受力点的受力情况。在现场主要的试验内容包括以下几点。首先是围岩检测，测量维修加固处的围岩稳定性、构造情况等；其次是力学参数测定，测量各处的抗压强度、变形模量以及粘聚力等，还有支护结构处的应力，应变及围岩与各支护处的接触应力等；最后是位移测试，包括围岩位移、地表沉降以及支护倾斜度等。要根据研究目的的不同，选择不同的测试项目。 3.隧道主要病害情况分析 3.1衬砌表观病害

衬砌表观病害主要表现在衬砌劣化严重、衬砌裂缝发育以及漏水现象严重。以某隧道为例，当时检测发现隧道内部衬砌混凝土出现明显的劣化现象，且劣化有进一步加深的趋势，由于隧道内部漏水的情况，导致水中的硫酸根离子对内部岩石出现了严重的腐蚀情况，腐蚀最严重区域甚至深达35厘米，腐蚀最严重的地区钢筋暴露，围岩参差不齐。通过对该断隧道的排查发现，衬砌开裂情况严重，共计出现683条裂缝。如图1所示。

图表 1

除了开裂以外，由于存在漏水问题，水分从衬砌表面渗出，在气温较低时形成冰挂，对车辆的运行造成了安全隐患。 3.2衬砌结构病害

以广东省某城市地铁隧道为例，根据当时塌方位置，结合各种仪器检测结果，选取了隧道中80个断面分别于左边墙、左拱腰、拱顶、右拱腰以及右边墙，通过衬砌钻孔取芯技术，发现该处隧道存在明显的衬砌欠厚现象。用激光测距仪测量钻孔取芯的孔道后的深度，通过测量发现，衬砌背后存在巨大的空洞，空洞主要集中在拱部的位置，大面积的空洞是造成塌方现象的重要原因。采用超声-回弹综合法对衬砌的混凝土进行检测，分别于上述五个位置取样检测，合格率仅为55.6%，这说明隧道劣化现象比较严重。通过激光断面仪对隧道净空洞面进行检测，发现衬砌侵入原设计内部轮廓现象比较明显，这导致了衬砌严重变形。 3.3隧道路面病害

隧道表面主要存在路面破损、纵向裂缝以及横向裂缝等，由于长期在路面行车的影响，部分路面由于受力不均导致隧道表面中心车道上出现了错台现象以及隆起现象。如图2中的路面错台现象。

图表2

4.隧道维护与加固对策分析 4.1嵌缝加固

隧道的病害最终反映到二次衬砌上。衬砌的加固首先需要消灭原有的衬砌裂损带来的危害，还要采用一定的手段防止裂损的进一步加大。在解决衬砌病害的措施较多，要根据不同的情况选用不同的加固方法。关于隧道维护加固方法常用的有嵌缝加固、局部断面加固、喷射混凝土等。嵌缝加固主要适用于裂缝数量较少、裂缝的宽度不大，深度不大，带来的危害较小时。可以采用嵌缝加固。通过

嵌缝加固措施，不会影响衬砌结构的完整性。在进行加固时，要采用高强度的砂浆，沿着裂缝延伸的范围凿成一个楔形槽，宽度以大于5厘米为宜，楔形槽的深度要接近裂缝的宽度，槽的内部宽度要稍微大于内部宽度，用水冲洗，紧接着注入高强度的水泥浆、膨胀性水泥浆以及环氧树脂砂浆作为嵌补剂注入，这样就完成了嵌缝加固的整个工艺流程。 4.2局部断面加固

衬砌若出现断面情况，应当采取局部断面技术进行加固。针对小范围的断面，可以用掺有高分子材料的砂浆进行填充修补。针对大面积的断面，高分子材料已经无法发挥作用，进行修补时应该采用金属网、锚栓、钢板这种较为坚固的材料结合有机修复材料进行修补，要注意接口处与修补处要形成一体化，这样有利于提高断面处的整体承载力。 4.3回填压注

在填补衬砌背后的空洞时，要选用回填压注的方式，通过将修补液填入空洞中，使得周围破碎的围岩得以胶连，连接以后，岩体之间的摩擦力加大，这样围岩与衬砌结合更为紧密，围堰周围整体的受力状态得以改善。衬砌背后形成了一个支撑环，由于支撑环的存在使得衬砌发生二次开裂或者变形的概率大大降低。因此，回填压注的修补方式通常作为此种维护与加固的基本措施。

进行回填压注操作最关键的步骤在于要充分掌握好衬砌背后空洞的大小。因此，在进行回填压注之前，要采用科学的手段充分测量好围岩周围的情况，做好现场测量工作。当水量较大，浆液很难被压入空洞时，不适宜采用回填压注的方式进行维护。当衬砌材质不良，灌入压力可能导致隧道病害时也不首选回填压注的方式。

4.4喷射混凝土加固

某些隧道会出现较多的裂缝，但是裂缝深度并不大，针对此种情况可以采用混凝土加固的方式对出现的裂缝进行加固。对裂缝喷射混凝土可以使已经破损的路面进行重新的连接，除此以外，由于采用高压喷射的方式，混凝土嵌入到裂缝中一定的深度，使得裂缝从深部开始闭合，原有衬砌的整体性得到提高，隧道的整体承载性也得到了加强。当裂缝较为严重时，通常将混凝土与钢筋网、锚索混合使用。由于钢筋网的存在，可以防止裂纹的收缩，提高加固结构的抗震性。实施这项工艺的主要步骤为首先将裂缝的二衬凿去适宜的深度，将表面凿毛，在用压力水冲洗以后镶入膨胀螺栓，喷射钢筋网以及混凝土。 4.5隧道打穿修复加固

由于部分隧道结构埋深较浅，周围在进行钻探施工过程中，极易打穿隧道结构，其会对隧道的正常使用产生不利影响，甚至危及使用者的生命安全。隧道被打穿后，会导致其管片结构出现整体性破损，可能会诱发隧道周边水文地质的改变，此时就需要先对隧道被打穿前后各50米范围内对隧道结构指标及隧道表观质量进行监测，并及时采取有效措施进行修复加固处理。可以从下述几个方面着手：（1）借助临时封堵材料来对隧道打穿部位进行及时的封堵，然后采用压板临时固封。（2）借助原钻孔对穿孔位置实施表面回填灌浆加固处理，并根据钻探钻孔直径及隧道埋深确定灌浆深度和加固段长度。（3）待地表水泥回填灌浆结束后，需要待凝5～8小时，该阶段可以对隧道内穿孔位置进行修复处理。（4）将EAA环氧界面剂涂刷在孔内壁，并要求捣制密实，砌在与孔口相距2～3cm的位置选择早强水泥对埋管进行封闭处理，并要求压贴密实。（5）注浆完成后，还需要借助压板对孔口再次临时固封，以确保其加固质量。

5总结

隧道工程是我国公路交通中的重点工程，要严密注意隧道状况，及时做好维护与加固工作。隧道加固的方法多种多样，例如本文提到的嵌缝加固、局部断面加固、回填压注以及喷射混凝土加固等，每一种加固方案均有适用性，要根据实际操作地的实际情况，综合分析，选用最佳方案。 参考文献：

[1]张承林.浅谈公路隧道加固维修施工技术[J].黑龙江交通科技，2013，（6）：107-107，109.

[2]杨文方.浅谈公路隧道病害维修与加固[J].商品与质量，2016，（16）：344-345.