公路隧道衬砌裂损病害检测及治理措施

公路隧道衬砌裂损病害检测及治理措施

伍俊霖

四川金通工程试验检测有限公司  四川成都610000

摘要：公路隧道作为现代交通基础设施的重要组成部分，承担着连接城市和地区的重要使命。然而，随着时间的推移和交通负荷的增加，公路隧道衬砌裂损病害问题日益突出。这些病害不仅会影响隧道的结构完整性和使用寿命，还会给行车安全带来潜在风险。因此，对公路隧道衬砌裂损病害进行及时检测和有效治理至关重要。本文首先对隧道衬砌裂损病害的现象及原因进行分析，接着研究常见的检测措施，并在病害治理上给出了相应的建议措施，希望能对该问题起到一定的帮助。

关键词：公路隧道；衬砌裂损；检测措施；治理措施

引言

公路隧道衬砌裂损病害的检测是确保隧道运行安全的关键环节。通过采用各种先进的检测方法，如红外热像仪、超声波检测仪以及激光扫描仪等，可以对衬砌的裂纹、脱落、变形等病害进行准确快速的识别和定位，为后续的治理工作提供了重要的依据。针对公路隧道衬砌裂损病害的治理措施，需要综合考虑材料的选择、施工工艺以及养护管理等方面。例如，可以采用高性能纤维混凝土材料替代传统的混凝土，以提高衬砌的耐久性和抗裂能力。此外，适当的施工工艺也是确保衬砌质量的关键，如合理控制施工温度和湿度等。对于已经出现裂损的衬砌，及时采取补修、加固等措施，以防止裂纹的扩展和进一步破坏。

1. 隧道衬砌裂损病害概述

隧道衬砌裂损病害的主要现象是裂缝的形成和衬砌表面的破损。这些裂缝可以呈线状、网状或者局部剥落，严重时可能导致整个衬砌结构的失稳和破坏。同时，隧道衬砌破损也表现为表面脱落、空鼓、剥离等现象，在一定程度上减弱了衬砌的承载能力。

隧道衬砌裂损病害的形成原因是多方面的。首先，地层变形和地应力是导致隧道衬砌裂缝形成的重要原因。隧道开挖过程中，地层会发生变形和应力重新分布，导致衬砌受到不均匀的力学作用，进而出现裂缝。其次，设计和施工质量不合理也是引起衬砌裂损的主要原因之一。例如，衬砌结构材料选用不当、施工工艺不规范等都会对衬砌的强度和稳定性产生不良影响。此外，隧道使用过程中的车辆荷载、水渗透、冻融循环和化学侵蚀等因素也会加剧衬砌的裂损。

针对隧道衬砌裂损病害的现象和原因，需要采取相应的预防和修复措施。首先，在设计和施工过程中，应根据地层情况和应力分布合理选择衬砌结构和材料，并严格控制衬砌的施工质量。其次，在使用过程中，应加强巡检和维护管理，及时排除水渗透和局部损伤，避免因此导致的加剧裂损。此外，对于已经出现的裂缝和破损，可以采用补充材料、加固措施等进行修复，恢复衬砌的完整性和稳定性[1]。

2. 公路隧道衬砌裂损病害问题检测
   1. 变形检测

激光扫描技术是一种常用的变形检测方法。该技术使用高精度激光扫描仪对隧道内部的衬砌表面进行三维扫描，获取大量点云数据。通过对点云数据的处理和分析，可以实现对隧道衬砌的变形情况进行准确测量和评估。这种技术具有快速、高精度和非接触等优点，能够有效地检测出隧道衬砌的裂缝、位移等变形问题。

应力传感器的应用也是一种重要的变形检测技术。在隧道衬砌内部埋设应力传感器，通过监测传感器的应变变化，可以实时了解隧道衬砌的应力状态。当隧道衬砌发生变形时，应力传感器能够及时反馈变化信息，帮助工程师判断衬砌的结构安全性，并采取相应的维护和修复措施。

摄像监测技术也常被应用于公路隧道衬砌的变形检测。通过在隧道内部设置摄像设备，实时监测隧道衬砌的变形情况。图像处理算法可以对监测到的图像进行分析，提取出关键的变形特征，并进行定量评估。这种技术具有成本较低、监测范围广等优点，适用于大面积隧道衬砌的变形检测。

2.2开裂检测

巡查人员定期对隧道衬砌进行目视检查，寻找任何可能的开裂迹象。他们会仔细观察隧道壁面、顶板以及墙面等位置，特别注意裂缝、渗漏水、起壁等异常现象。利用超声波、雷达和红外线等高科技设备进行隧道结构的无损检测。这些设备能够探测出衬砌内部的微小裂缝，提前发现并评估结构的损伤程度。通过定期的测量，可以监测隧道衬砌的变形情况，包括垂直位移、水平位移等。这些数据可以帮助工程师判断结构是否存在开裂问题，并及时采取补救措施。还可以利用图像处理技术进行开裂检测。通过对隧道衬砌表面图像的分析和比对，可以发现微小的裂缝，并进行定量化的评估。这种方法在一些大型隧道中得到了广泛应用，提高了检测的准确性和效率[2]。

2.3渗漏水检测

在施工过程中，工作人员定期巡视隧道内部，并使用照明设备和相机进行检查。通过观察墙壁、顶部和地面是否出现渗漏水迹象，如滴水、湿润等，可以及时发现渗漏问题。压力测试也是一种常见的检测手段。该方法通过给隧道注入一定压力的水来测试渗漏情况。如果隧道衬砌存在渗漏，水压力会逐渐下降或显示异常。工作人员可以利用压力计、流量计等设备来监测和记录压力变化，以判断隧道是否存在渗漏。红外线检测技术也被广泛应用于隧道渗漏水的检测。这种方法利用红外线热像仪，通过检测隧道表面温度的变化来判断是否存在渗漏。如果有渗漏水，其会导致衬砌表面温度的异常变化。工作人员可以沿着隧道表面使用红外线热像仪进行扫描，通过分析图像来确定渗漏位置和程度。还有一些先进的无损检测技术可用于隧道渗漏水的监测，如超声波检测、雷达波探测等。这些技术能够通过发射和接收信号，探测到衬砌内部的裂缝、孔洞和渗漏问题，并提供定量化的数据供分析使用。

2.4结构性病害检测

针对公路隧道衬砌工程中的结构性病害，下面介绍几项具体的检测措施：

外观检查：通过对隧道衬砌外观进行目测，寻找表面开裂、剥落、渗水等异常情况。这需要专业人员巡视隧道内外，使用光源和显微镜等工具，确保发现细微的损坏并及时记录。

声学检测：利用超声波技术对隧道衬砌进行检测，可以发现混凝土内部的空洞、裂缝等问题。超声波检测仪器会发送高频声波，并通过接收器接收反射信号进行分析，从而评估隧道衬砌的完整性。

结构应力监测：通过安装应力传感器，实时监测隧道衬砌的应力情况。当结构应力超过设计范围时，可能出现病害，如开裂和变形。这项检测措施可以及早发现并解决结构受力问题。

精细化测量：通过使用全站仪等精密测量设备，对隧道衬砌进行几何参数的测量，包括偏移、变形等。借助高精度的数据分析，可以评估结构的稳定性，并判断是否存在病害问题。

无损检测技术：运用雷达、红外线成像等无损检测技术，对隧道衬砌进行全面而快速的检测。这些技术可以探测混凝土内部的缺陷、腐蚀和脆化现象，为病害的评估提供有力依据。

3. 隧道工程衬砌裂损的治理
   1. 衬砌背后空洞注浆

这种方法通过在隧道衬砌表面后方钻孔形成一定深度的空洞，然后注入一定压力的浆液，使浆液充满空洞，形成一个背后填充的注浆体，并对衬砌表面形成压力，从而达到背后支撑和加固的目的。空洞注浆不仅可以治理衬砌裂损，还可以改善隧道周边土壤的力学性质。在注浆过程中，浆液渗透到地层中，填充缝隙并增强土壤的强度和稳定性，减小了土壤对隧道结构的侵蚀，提高了隧道的整体稳定性。但空洞注浆也有一些局限性，如对注浆液体的成分和比例需求较高，施工过程中需要保持一定水平的施工技术和管理能力，避免出现浆液逸出或崩塌等问题。此外，注浆背景区域渗透压力的变化也可能会对治理效果产生影响，需要进行全面的施工设计和监测[3]。

3.2隧道衬砌补强层加固

选择高强度、耐久性好的材料进行加固。常见的加固材料包括钢筋混凝土、聚合物纤维复合材料等。根据不同的隧道工况和设计要求，选择适当的材料进行补强。在补强层中添加适量的补强剂，如纤维增强材料、增强剂粉末等。补强剂能够增加混凝土的韧性和抗裂性能，提高补强层的整体强度，防止裂纹扩展。在进行补强层加固之前，需要对隧道衬砌表面进行处理。首先清理表面的污物和松散部分，然后修复和填补已有的裂缝和损坏部位。可以采用喷浆、砂浆修补等方法进行表面处理，确保补强层与原有衬砌紧密结合。根据设计要求和施工方案，进行补强层的施工。通常采用分层施工的方式，先进行粘结剂的涂布，再进行材料的铺设和压实。施工过程中应注意层间的粘结质量和层与层之间的质量控制，确保补强层的整体稳定性和强度。

3.3补强层内增设排水系统

常用的排水材料有聚乙烯排水板、排水纤维布等。这些材料具有优异的排水性能和耐腐蚀性，能够快速有效地将水分从补强层中排出，防止积水对衬砌产生不利影响。排水方式可以采用垂直排水、横向排水或者组合排水，根据具体情况选择最适合的方案。补强层内排水系统的建设需要合理设计排水通道和出水口。排水通道应具备良好的流动性和通畅度，以便于水分顺利流出。出水口则需要设置在合适的位置，避免水分滞留在补强层内，造成破坏。在设计过程中，应考虑排水系统与隧道其他结构的协调性，确保排水通道和出水口的布置不影响隧道的正常使用。通过采取适当的防水措施，如加固隧道周边的渗水带、施工阶段严格控制施工工艺等，减少水分进入补强层的可能性。同时，在运营期间，定期检查和维护隧道的排水系统，及时清理排水通道和出水口的淤泥和杂物，保证排水系统的畅通性和稳定性。关于补强材料的选择，可以考虑使用高强度耐久性材料，如纤维增强复合材料、高性能混凝土等。这些材料具有良好的抗拉强度和耐久性，能够有效提高补强层的承载能力和抗裂性能，减少衬砌裂损的发生。

4.结束语

公路隧道衬砌裂损病害的检测和治理是保障交通安全和提升交通效能的重要环节。随着科技的不断进步，检测技术和治理手段也在不断创新和完善。然而仍需持续投入更多的研究和实践，以应对不断增长的交通负荷和隧道使用强度。在未来的发展中，我们应加强对公路隧道衬砌裂损病害的预防和维护，通过定期检测和及时修复，及时消除潜在的安全隐患。同时，应加强对检测技术的研发与应用，探索更先进、更高效的检测手段，提高检测的准确性和可靠性。

参考文献

[1]杨毅 . 公路隧道衬砌裂损病害检测与治理措施[J]. 交通世界,2021(07):106-107.

[2]陈林.公路隧道衬砌裂损病害检测与治理对策[J].西部交通科技,2020(07):94-96.

[3]刘瑞全.公路隧道衬砌裂损病害检测与治理对策[J].工程建设与设计,2020(07):131-132.