水工隧道衬砌结构加固方案探讨

黄春光

摘要：隧道施工的技术人员探索出了一系列的隧道加固方案。其中最主要的两种方案就是套拱加固和整体换拱进行加固。套拱加固简单来说就是就是在原有的隧道衬砌上面加上一个套进行加固防护。整体换拱加固是将原有的衬砌材料进行全部的清除，重新采用新的材料进行隧道的加固工作。根据施工安全性、施工造价和环境友好度，对这两种加固方案进行适当的方案比选。

关键词：套拱加固；整体换拱加固；方案比选

1套拱加固

作为一种常用的隧道衬砌加固方法，套拱加固简单来说就是在原有的隧道衬砌上面加上一个套进行加固防护，目前最常用的加固套拱的材料是钢筋混凝土。在进行加固的施工时，需要首先对水工隧道的衬砌结构中出现的破损情况进行检查，记录不同的病害程度，然后再使用特定型号的钢筋构成钢制的骨架安装在隧道的衬砌之中。

在套拱加固的施工过程中也有许多需要注意的地方。对于破损较为严重的衬砌结构的混凝土必须要及时的进行混凝土的替换，在替换时，需要根据现在的施工环境和衬砌结构的破损情况重新进行混凝土的级配设计，最好不要再次使用原有的混凝土级配设计。在水工隧道的病害中，最常出现的情况有衬砌结构的裂缝和地下水问题。在隧道施工加固的时候，需要根据裂缝的大小程度采取相应的采补措施。由于隧道施工的环境复杂，许多时候会穿越山脉中的水系，并且随着水工隧道使用时间过长，原有衬砌中的防水材料常常会老化失效，进而产生严重的地下水泄漏现象，影响施工隧道的正常使用。在这种情况下，需要施工人员首先需要安装必要的排水设施如排水泵等进行积水的清除，之后在进行漏水点的排查，对于老化的衬砌防水材料进行及时的更换。在施工过程中，有时因为隧道施工的环境问题，许多的隧道施工会很低，这样就不利于衬砌加固，对后续的加固施工非常不友好。因此为了更好的施工效果，在具体的施工过程中往往采取的是降低施工地面高程的方法。整体换拱加固。

上述加固方案主要是对隧道衬砌结构的局部进行加固施工，而下面介绍的这种加固方式是将原有的衬砌材料进行全部的清除，重新采用新的材料进行隧道的加固工作。同样，在这种加固方案的具体施工过程中，也有许多需要注意的地方。在隧道的加固施工中为了提高施工效率，节省施工时间，通常采用的是一边拆除一边进行衬砌加固的方法。由于隧道施工环境非常复杂，在同时施工之前需要进行严格的检查，特别是对于不同隧道段的破碎程度必须要进行实地的勘察，以此来避免同时施工的相互干扰，造成不必要的施工事故。此外，根据隧道衬砌出现的空洞的大小程度，分别对应采取不同的加固方法。对于破损空洞较小的衬砌材料，普遍只是采用特定型号的混凝土进行加固处理。而对于破碎空洞较大的衬砌材料，单纯的混凝土加固是无法满足施工的要求。因此在将原有的衬砌材料清除干净之后，首先需要安装钢筋进行拱架加固，之后再通过一些注浆的设备进行后续的混凝土的加固工作。同样，与第一种施工方案一致，整体换拱的加固方案也是需要着重注意隧道的酸度和积水的问题，在具体的隧道加固过程中需要做好防止腐蚀的措施，并及时的进行施工排水，隧道的衬砌加固材料也必须要采取高防水的材料。

2方案比选

在上文我们主要介绍了了两种不同的隧道加固方案，对它们的施工流程和注意要点进行了详细的阐述，下面我们将根据不同的施工情况，对这两种加固方案进行优缺点的讨论，进行适当的方案比选。

首先针对最重要的隧道施工的安全性问题，进行比较。套拱加固采用的是局部施工的方法，在施工过程中相互干扰的程度较小，因此相对来说施工的安全性要高。而对于整体套拱加固的施工方法，往往采用的是边拆除边加固的方法，两边同时施工。这样在施工的过程中就不可避免的会产生相互干扰的情况。同时由于隧道施工环境十分复杂，不同隧道段的破碎情况不尽相同，因此加固拱桥承载力就存在着很大的差异。隧道施工也极易造成如隧道塌方等的施工事故，严重的威胁施工人员的人身安全。因此，从这个角度来说，为了保证更高的施工安全性，最好选择的是套拱加固的施工方法。

同时从施工造价的方面，套拱施工不仅降低了材料成本，还在很大程度上节省了时间成本。由于套拱施工采用的是隧道局部加固施工的方法，在施工的过程中并不需要将衬砌材料全部清除，可以使隧道的衬砌材料得到最大程度的利用。极大的节省了施工材料的投入。此外，由于套拱的施工方案拆除加固的隧道段较少，也就在某种程度上缩短了施工时间，节省了时间成本，提高了施工企业的市场竞争力。

除了上述提到的两点，为了践行“可持续发展”的理念，我们在隧道加固施工的过程中，需要考虑到环境的友好性问题。从施工的拆除度和废弃材料的产生量来看，相对于后者的加固方案，前者具有绝对的环境优势。前者由于施工的加固方法，拆除的废料大约只有后者的三分之一。这样在废弃材料的处理中就会有很大程度上节省废料的堆积场地，节省处理成本，降低环境的污染度，具有很高的环境友好度。因此，从这个方面来说，在施工过程中也是较为推崇第一种的加固施工方式。

总而言之，虽然整体换拱的加固方法虽然在一定程度上能够提高加固施工的质量，但是从上述的几个方面来考察，我们可以发现套拱施工的优势十分明显。因此通过方案比选，在以后的隧道的加固施工过程中，推荐使用套拱施工的方案。

3隧道衬砌裂缝及渗漏水病害的治理措施

3.1衬砌裂缝预防措施

就目前而言，衬砌裂缝并出现渗漏水病害的治理主要采用事后修补、加固的方式。虽然经过一定程度的修补加固能够起到明显的治理效果，但会对隧道的美观以及运营产生一定程度的影响。因此，必须重视衬砌裂缝的预防工作，而预防和控制这类病害出现的关键在于设计和施工过程中采用行之有效的措施。例如，加强衬砌结构设计以及隧道开挖的施工管理，切实提升技术水平，尽可能降低后期隧道衬砌出现裂缝的可能性。在对隧道工程进行施工的过程中，通过施工质量的提升以及施工管理的加强，能够明显提升隧道后期运营的效率和质量，这也是整治隧道衬砌裂缝以及渗漏水病害的根本方式。

3.2衬砌裂缝修复技术

针对那些已经出现衬砌裂缝的隧道工程，必须采取合理的修复技术予以整治。依据衬砌裂缝类型的不同，选择相应的裂缝修复技术。如果病害过于严重，则需要考虑采用衬砌拆换或者局部拆换的方式加以整治。具体说来，衬砌裂缝修复技术多种多样，比如套拱加固、钢带加固、锚杆加固等。针对隧道衬砌出现严重损且剥落掉块的情况，则需要运用套拱加固的方式予以有效整治。这主要是由于套拱加固方式具有较好的耐久性和承载能力，是当前一种常见且有效的结构加固方式。如果隧道局部出现裂缝规模较大且具有较高的危害性时，则需要采用衬砌拆换的方式加以整治。

结束语

随着隧道使用时间的增长，不可避免的会产生一定的衬砌破损的情况。针对这些情况，为了更好的完成隧道的加固处理，施工技术人员也进行了不懈的探索，研究出了上述两种隧道的加固施工方案。相信随着隧道施工加固的研究继续深入，新型的更为优秀的施工加固方案也会随之产生，隧道的施工加固也会发展到一个崭新的阶段。

参考文献：

[1]郝才平，周立德，许鹏飞，等.沪蓉西扁担垭隧道二衬补强加固处理方案的探讨及实施[J].交通科技，2011（2）：66-69.

[2]邓星理，张翔杰.云南省祥（云）-临（沧）公路红土坡隧道变形原因及加固方案[J].中国地质灾害与防治学报，2005，16（2）：74-79.

[3]赵庆阳.运营期老旧隧道渗漏水病害成因与治理方法研究[D].济南：山东大学，2010.