JTG／T 5440-2018  公路隧道维修加固实例集（中交瑞通路桥养护科技有限公司2019年4月版）

我国关于隧道修建的记载非常早，早在公元66年（东汉年间） 就在陕西省汉中市褒谷口内修建了第一座交通隧道 石门隧道

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随着我国公路隧道数量增多、规模增大，结构形式变得多

管接头标准公路隧道维修加固实例集

截至2018年底，我国已建成公路隧道16229座，总里程 17236.1km，其中特长隧道4706.6km/1058座，长隧道7421.8km/ 4315座。

1.2公路隧道加固维修

第1章 绪 论

有资料显示，我国自前大约30%的公路隧道处于病害发育的 亚健康状态，但公路隧道管理者没有给予足够的重视，仍普遍存在 “轻检查轻维护”的问题。往往是隧道出现轻微病害时得不到 及时、有效的维修加固，等到部分隧道发生局部失稳、掉块 塌、涌水等严重病害才进行处治，导致处治难度大、费用高昂

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对交通影响大、对社会影响大。因此，立足全寿命周期成本，建 立“预防为主、早期发现、及时维护、对症下药”的理念是非常 必要的。 “预防为主”是指经过日常或周期性检查，发现不利的前兆后， 通过经验预测可能出现的病害，并采取必要措施防止病害发生，是 最经济的运营管理方法。 “早期发现”是指在隧道病害发生的初期，及时发现病害并作 出科学判定，及时处治防正可能发生的病害，是当前各国进行维修 管理的基本前提，这一点对我们现阶段隧道发展状况有更重要的 意义。 “及时维护”，拖延处理只会使病害继续发展，最后可能导致隧 道病害加剧，甚至引起安全事故。隧道是修建在地下的线状结构 物，工程地质、水文地质条件是十分复杂的，隧道病害有发展趋势 的情况下，就必须采取有效措施进行处治。实践证明，在病害发生 初期阶段往往采取一些简单措施就可以解决问题，达到“事半功 倍”的效果：如果不及时处治任由病害发展，可能发展为严重病害 危及安全，处理的代价也是十分高昂的。 “对症下药”，隧道病害产生机理往往是十分复杂的，与之对应 的加固维修方法也是多种多样的，加固前必须通过各种检查、检 测，查清病害的产生原因和机理，从而采取针对性的维修加固方 法，以期获得良好的整治效果。 1.2.2公路隧道维修加固的特点 自前，我国公路隧道通车总里程已突破17000km，这是一笔 巨大的社会财富，管好、用好这些财富是运营管理单位的重要任 务。随着既有公路隧道运营时间的增长，病害逐渐增多，影响正 常使用，隧道维修加固问题也将日益突出，运营管理单位责任 重大。

在隧道结构物使用期间进行维修加固，防正隧道病害发展乃 至提高原结构性能指标，可保证隧道结构物具有良好的运营条件 和使用功能，不断延长结构物的使用寿命。由于隧道加固可以用 化新建隧道少很多的费用延长隧道的使用期限，从而带来很高的 社会效益与经济效益。 从维修加固角度来看，隧道结构物的性质与一般地上工程结 勾物有明显的区别，主要表现在以下几个方面： （1）隐蔽性 隧道结构与其他土建结构最大的不同在于其隐蔽性，出现病 害时往往无法迅速发现，且只能看到病害表象，增加了判明病害规 模和病因的难度。 （2）复杂性 造成隧道病害的原因通常是多方面的，可能涉及地形、地质 设计、施工、运营管理等多方面。工程师需要具备丰富的工程经 验知识，采用先进的检测手段，才能查明真相，采取针对性措施 故到“药到病除”。 （3）环境影响 隧道的运营环境问题，如车辆运行振动引起的结构疲劳、电力迷 流、空气中腐蚀性物质等，对结构物的影响等是不容忽视的。不仅如 比，隧道结构物还受到围岩缓慢变形和地下水水压、酸碱度的影响。 （4）可维修性 在工程维修加固领域，隧道加固空间狭小，加固维修代价 较大。 （5）可实施性 隧道的维修加固施工往往对运营影响较大，隧道加固施工前 需制订相应的交通管制措施和应急预案。、比如高速公路、一级公 路隧道通常为双洞隧道，维修加固时可降低服务水平，在一座单洞

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内采取双向行车方案，另一座单洞进行加固施工，这样就不至于中 断交通，但在交通量大的路段经常造成交通堵塞问题。二级公路 及低等级公路隧道加固施工时，一般没有临时可以代替的行车通 道，施工困难、风险大时，一般长时间中断交通进行施工：施工风险 小时，一般在夜间交通量较小时短时间中断交通进行施工。无 仑采取哪种交通管制措施，对运营的影响都是不可能完全消除的， 同时在突发情况下还需要启动事先制订的应急预案，这也是自前 部分隧道已经“伤痕累累”但仍然“带病服役”的原因之一。 1.2.3公路隧道维修加固面临的问题 早期，我们对公路隧道维修加固的认识不足，导致隧道病害在 初期往往得不到及时的加固处治，始误了最佳加固时机，即使后期 并行了有效加固，其效果也往往达不到最佳水平，此方面的问题主 要表现在以下几点： （1）对隧道维修加固的理念认识不足，未能做到对隧道病害 “早发现、早处理”，往往是病害危及结构或行车安全时才采取措 施。这种麻痹心理往往导致重大安全事故的发生，同时也导致病 害不断发展，处理难度加大、缩短隧道寿命。 （2）管养部门的隧道技术人员未能进行必要的培训，专业知识 债之乏，不能科学地开展隧道养护管理工作。 （3）对于《公路隧道养护技术规范》（JTGH12）所规定的日常 巡查、经常检查和定期检查执行不力，即使有技术服务单位进行了 相关工作，技术成果也往往不被重视。 （4）“重新建、轻养护”的思想仍然有较大市场，导致养护资金 技术人员等不足，不能进行有效的检查和维修加固。 （5）公路隧道加固对正常运营影响较天，且实施风险大，管养 部门对此十分谨慎

第2章公路隧道病害分类及成因

公路隧道维修加固实例集

第2章公路隧道病害分类及成因

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以上是儿种常见的裂缝形态，实践工程中有的是一种裂缝单 独出现，有的是儿种裂缝同时出现。一般由裂缝产生的部位、方向 和形状，结合水文地质、工程地质条件可以分析衬砌结构背后的受 力状态。 2.1.2.2衬砌变形 隧道衬砌的变形主要有以下两种形式：内轮廓变形、衬砌错台等。 （1）内轮廓变形 隧道内轮廓变形分为横向和纵向两种，横向变形是主要变形 形式，是衬砌由于受力原因而引起的拱轴形状的改变。衬砌移动 是指衬砌的整体或其中一部分出现转动（倾斜）、平移和下沉（或上 抬）等变化。衬砌移动也有纵向移动和横向移动之分，对于大多数 已发生裂损的衬砌，往往是纵向和横向移动同时出现。 若隧道内轮廓变形较大，可能会导致内轮廓“侵限”问题的 出现。 （2）衬砌错台 衬砌错台按其方向可分为凸出错台和凹进错台两种形式，一

第2章公路隧道病害分类及成因

2.1.2.3渗漏水 渗漏水也是隧道最常见的病害类型，有“十隧九漏”之说。按 水量的天小可定性将渗漏水分为浸渗、滴漏、涌流、喷射四个等级： 按渗漏水形状可分为点漏、线漏、面漏三种形式。 渗漏水是导致衬砌混凝王材料劣化的重要原因，还因会携带 背后砂土流出，使围岩松弛引起外荷载作用相关病害。同时渗漏 水本身也会产生一些直接病害，比如：使路面湿滑而影响交通安

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第2章公路隧道病害分类及成因

2.1.2.8底鼓 底鼓的直接反映是路面的隆起，造成路面开裂、错台，并有可 能危及车辆的运行安全。底鼓与上部衬砌结构的收敛有关时，往 生会危及结构安全。隧道基底岩土体具有膨胀性、底板强度和厚 度不足、底板水压过大等因素都会导致底鼓现象发生。 2.1.2.91路面积水、渗水、翻浆冒泥、结冰 路面积水一般是指衬砌渗漏水或排水边沟中水溢出，在路面 汇集的现象：路面渗水是指隧道基底下水流在压力作用下渗到路 面上，该类基底通常为石质；路面翻浆冒泥是指隧道基底下水流及 泥沙在压力作用下渗到路面上，该类基底一般为软岩或土（砂）质： 路面结冰是在寒冷地区路面上积水、渗水冻结的现象。该类病害 导致行车道湿滑，均对行车安全构成威胁。 2.1.2.10落石 落石是指隧道洞口安全影响区范围内，不稳定岩（王）体发生 坠落，对洞口段行车安全造成威胁。落石一般是在岩（土）体长期 风化发生剥离或既有防护措施失效时，可能产生。当隧址区发生

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震时，洞口也可能发生落石现象

2.2公路隧道病害成因

既有隧道病害形态根据其成因，大致可分为由作用在隧道上 的外荷载作用产生的，由材料劣化产生的，由渗漏水产生的，另外 还有在隧道建设时人为原因所产生的缺陷、病害。 2.2.1外荷载作用 公路隧道是修建在自然地层中的一种地下结构物，松弛地压 扁压，坡面蠕动，滑坡，膨胀性等围岩压力及水压力、地震等外荷载 由地层和衬砌结构共同承担，从而实现其功能。同时以上外荷载 过大或结构承载能力不足时，将导致病害发生。 2.2.1.1松弛地压 松地压是指围岩自然松弛，不能支持其自重而作用在衬码 结构上的荷载。多以垂直压力为主，容易导致隧道拱部沿纵向产 生张开性的裂缝。而垂直压力的大小沿隧道断面多为马鞍形分 布，所以拱腰处纵向裂缝一般较多。还有一种松弛地压，当隧道衬 彻上部有较大的空洞，而空洞上部围岩突然掉落冲击衬砌结构，衬 砌由于承载力不足就会发生突发性塌，这种病害的破坏性很大。 围岩产生松弛地压的情况如下： （1）施工中超挖部分回填不密实，衬砌结构与围岩之间存在空 洞或脱空现象。 （2）设计或施工不当导致衬砌承载能力不足。 （3）围岩自重、地震振动使围岩松弛。 （4）因长期风化降低节理面的结合力。 （5）砂质围岩中细颗粒成分流失使黏结力降低

2.2. 1.2 偏压,坡面蠕动

隧道衬砌在偏压、坡面蠕动条件下可能产生两种形式的病害：

第2章公路隧道病害分类及成因

种是当隧道走向与坡面平行时，在靠近山侧衬砌拱腰处产生水 平张拉开裂、错动，而另一侧拱腰处衬砌则产生压溃：另一种是当 遂道走向垂直坡面时，洞口段衬砌一般容易产生被动拉力或压力， 洞口衬砌产生环向裂缝，错台等。对于洞口工程而言，坡面蠕动则 可能造成洞口坡体珊塌、洞门墙开裂、错台、前倾等。 产生偏压、坡面动的情况如下： （1）设计时，偏压衬砌、开挖、防护、回填等因素考虑不周全，埋 深较小，侧边墙基础嵌入深度不足，没有设置仰拱等。 （2）在施工阶段，衬砌背后有空洞、施工开挖方式不合适、基础 回填不密实、衬砌强度或厚度不足、坡面防护措施不足等。 （3）理深较小侧发育河流，河流长期冲刷导致偏压加重。 （4）强降雨、地震等自然灾害也会增加病害发生的可能性。 2.2.1.3滑坡 滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，在重力作用下，受河流冲 刷、地下水活动、地震及人工开挖等因素影响，沿着软弱面或者软 弱带，整体或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。当隧道与滑坡 面平行时，衬砌在靠山侧拱部、边墙产生水平开裂、错动，拱顶压 溃、塌、边墙收敛、侧沟错动、路基变形、底鼓、地表下沉、开裂 当隧道与滑坡面垂直时，洞口会产生被动拉力或压力，洞口衬砌产 生环向裂缝，错台，拱顶压溃、塌，地表下沉、开裂等。 隧址区存在滑坡的原因如下： （1）地质勘察工作深度不足，未发现滑坡体的存在。 （2）选址不当，设计阶段应尽量避绕滑坡体等较大不良地质地 段：但若避绕困难或因此导致工程造价大幅度提高时，可视为 合理。 （3）滑坡治理措施不合理，未达到预期效果。 （4）施工质量不良，未达到设计要求。

一种是当隧道走向与坡面平行时，在靠近山侧衬砌拱腰处产生水 平张拉开裂、错动，而另一侧拱腰处衬则产生压溃：另一种是当 隧道走向垂直坡面时，洞口段衬砌一般容易产生被动拉力或压力， 洞口衬砌产生环向裂缝，错台等。对于洞口工程而言，坡面蠕动则 可能造成洞口坡体珊塌、洞门墙开裂、错台、前倾等。 产生偏压、坡面端动的情况如下： （1）设计时，偏压衬砌、开挖、防护、回填等因素考虑不周全，埋 深较小，侧边墙基础嵌入深度不足，没有设置仰拱等。 （2）在施工阶段，衬砌背后有空洞、施工开挖方式不合适、基础 可填不密实、衬砌强度或厚度不足、坡面防护措施不足等。 （3）理深较小侧发育河流，河流长期冲刷导致偏压加重。 （4）强降雨、地震等自然灾害也会增加病害发生的可能性

滑坡是指斜坡上的土体或者岩体，在重力作用下，受河流冲 刷、地下水活动、地震及人工开挖等因素影响，沿着软弱面或者软 弱带，整体或者分散地顺坡向下滑动的自然现象。当隧道与滑坡 面平行时，衬砌在靠山侧拱部、边墙产生水平开裂、错动，拱顶压 溃、珊塌、边墙收敛、侧沟错动、路基变形、底鼓、地表下沉、开裂。 当隧道与滑坡面垂直时，洞口会产生被动拉力或压力，洞口衬砌产 生环向裂缝.错台，拱顶压溃、册塌，地表下沉、开裂等。 隧址区存在滑坡的原因如下： （1）地质勘察工作深度不足，未发现滑坡体的存在。 （2）选址不当，设计阶段应尽量避绕滑坡体等较大不良地质地 段：但若避绕困难或因此导致工程造价大幅度提高时，可视为 合理。 （3）滑坡治理措施不合理，未达到预期效果。 （4）施工质量不良，未达到设计要求

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（5）强降雨，地震等自然灾害增加病害发生的可能性

2.2. 1. 4膨胀性压力

隧道承受膨胀性岩土的膨胀力，会造成边墙或者拱腰水平开 裂、边墙挤出、净空收敛天、底鼓、拱顶压溃等病害现象。膨胀力 的一般特征是围岩位移和压力随时间而增长，进而产生衬砌 破损。 膨胀性压力在以下情况下可能导致隧道产生病害： （1）设计或施工原因导致隧道衬砌结构上有缺陷，如衬砌厚度 或强度不足、无仰拱、背后有空洞、直边墙； （2）初期抑制围岩变形的措施不当，如对地下水的处理、初期 支护措施等。

2.2.1.5 水压力

隧道处于地下水水位以下时，隧道将承受一定的水压。当地 下水水位高出隧道设计高程较多，同时地下水连通性好时，隧道承 受的水压力就很大，可能造成边墙或者拱腰水平开裂、边墙挤出 净空收敛大、底鼓拱顶压溃等病害现象。 水压力在以下情况下可能导致隧道产生病害： （1）设计或施工原因导致隧道衬砌结构上有缺陷，如衬砌厚度 或强度不足、无仰拱或仰拱强度不足、直边墙。 （2）排水设施堵塞，水压增大。 （3）未考虑堵水措施或施工质量不良

我国现有的公路隧道相当多位于高烈度区，强震产生的偶然 荷载对隧道工程的破坏相当天，而且很多是毁灭性的破坏，所以地 引起的隧道病害也应得到充分的重视， 地震引起的隧道病害主要的表现形式有： （1）衬砌裂损、错台、变形、边墙断裂、基线移动、崩塌、掉块

第2章公路隧道病害分类及成因

（2）衬砌背后围岩松动掉落而挤压支护结构，使钢筋屈曲 变形。 （3）路基发生底鼓，基底挤压破坏，土砂流人，翻浆冒泥。 （4）洞口山体滑坡，洞门开裂、前倾，墙端破损，严重的会崩塌 埋没，特殊地层塌陷。 （5）引发次生灾害，如火灾、水害、毒气等。 公路隧道是道路的控制工程长大隧道更是国家生命线工程 为防正止和减轻隧道震害，必须将“综合治理、防范为主”的思想贯穿 到选线、设计、施工、维修养护等各个阶段。根据有关规范进行防 震设计，对处于区度以上地区的隧道必须进行专门的地震安全性 评价工作。 2.2.2材料劣化 衬砌材料劣化引起的隧道病害，视其施工条件、环境、使用条 件等因素而各不相同。一般而言，材料劣化种类很多，且并不是单 独产生，很多情况下儿种病害现象同时发生，相互助长使病害加 重。这些病害的发生、发展与隧道的地理环境、水文情况、地质条 件、防水设施、混凝土品质，混凝土配合比、通风条件等有密切的关 系。导致材料劣化的原因很多，主要为常年老化、冻害、盐害、水 害、碱集料反应、火灾、尾气、使用材料、施工工艺等。 常年老化：混凝土中的碱性物质与天气中的二氧化碳长期接 触反应，失去碱性而碳化。混凝士碳化不仪损害混凝土的密实性 还会腐蚀钢筋。 冻害：混凝土中的水分冻结并伴随着体积膨胀，集料和砂浆间 剥离，应力超过混凝土抗拉强度时混凝土产生开裂，特别是反复的 冻融，使混凝反复拉压最终疲劳破坏。在寒冷地区的隧道，冻害 是衬砌劣化的主要原因，冻害引起混凝土产生麻面，表面集料膨胀 飞出，导致砂浆、混凝土剥落等。

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盐害：多发生在海底隧道或近海隧道，含盐分的水渗入衬砌 中，助长碳化，并产生碱集料反应、混凝土钙化反应，腐蚀钢筋，导 致混凝土多孔、开裂、体积膨胀、表面剥离，钢筋腐蚀等。 水害：水中含有对衬砌有害的成分，特别是为酸性时，是衬研 劣化的重要原因，使与水接触的表面衬砌劣化，强度降低。 碱减集料反应：混凝中存在的碱性物质和水发生化学反应，使 昆凝王开裂，反应物析出，导致结构错动、衬砌承载力降低。 火灾：隧道内发生火灾时，由于对封闭，洞内温度上升很快 高温导致混凝土出现开裂、剥离、蔬松，钢筋强度降低等。 尾气：汽车尾气主要是CO，SO.和NO等气体，对混凝土腐蚀 化较严重，其中SO和NO，气体在隧道内与潮湿空气或衬砌表面的 参水结合，形成酸性腐蚀，可导致衬砌开裂、混凝土集料离析、混凝 土碳化、钢筋腐蚀等。 使用材料：施工所采用材料不适合，当地环境或材料品质不 良，导致混凝土送不到耐久性要求。 施工工艺：施工工艺不合适，导致结构强度或密实性不足，达 不到耐久性要求。 2.2.3地下水作用 修建隧道破坏了山体原始的水系平衡，改变了原有地下水的 运移规律，隧道成为所穿过山体附近地下水排泄的通道，地下水在 遂道周围富集。当隧道围岩与含水地层连通，而衬砌的防水及排 水设施、方法不完善时，隧道水害就可能发生。在运营隧道中渗漏 水是常见的病害，隧道内路面积水、渗水、翻浆冒泥现象也多有发 生。由于地下水的原因导致各种病害，危及行车安全。造成隧道 水害的原因可分为客观和主观两个方面，具体如下。

2.2.3.1客观原因 （1）隧道处于富水地层中，比如砂类土、漂卵石类土、断层破碎

第2章公路隧道病害分类及成因

带等。 （2）隧道处于石灰岩、白云岩等可溶性地层，当有水的溶槽、溶 洞或暗河等与隧道连通时。 （3）浅埋隧道地段，地表水可沿覆盖层的裂隙、空隙渗透到隧 道内。

2.2.3.2主观原因

（1）设计或施工原因，导致既有隧道防水、排水设施不完善。 （2）混凝土衬砌施工质量差，蜂窝、空隙、裂缝多，自身防水能 力差。 （3）防水层施工质量不良或材质耐久性差，使用数年后失效。 （4）混凝土衬砌的施工缝、伸缩缝、沉降缝等未做好防水处理。 （5）衬砌变形后产生的裂缝渗漏水。 （6）既有排水设施年久失修堵塞，如衬砌背后的盲沟、排水管 排水沟等，无衬砌的辅助坑道、排水孔、暗槽等。 隧道建设分为勘测设计、施工、验收等阶段，在任一个阶段或 材料供应等关键环节出现问题，都可能引发隧道水害。例如，设计 阶段对水文情况调查不仔细、对地下水的运动规律认识不足、工程 防水标准不合理、受力分析不够、结构细部防水设计不详细等均会 造成隧道渗漏水。施工阶段中常出现的附加防水层接缝处理不好 导致漏水，防水材料品质不过关导致防水失效，防水材料与基面黏 结不良或不适应等均会产生水害现象。 另外，隧道渗漏水与其他病害是密切相关的。考虑水的可流 动性和水压的传递性，隧道的衬砌结构往往要承受较高的水头压 力。在这样的条件下，衬砌中的任何缺陷和病害都可能成为渗漏 水的通道。当隧道发生渗漏水时，其会加速各类病害的发生和发 展，影响隧道的使用性能和使用寿命。因此，隧道渗漏水实际上是 隧道各种病害的综合反映

第3章公路隧道维修加固方法

照度标准1公路隧道维修加固原贝

对于隧道病害应尽可能早处理，根据以往经验隧道维修加固 的原则可以总结为以下几点： （1）预防为主 定期进行详细的检查，发现可能导致隧道病害的情况时，采取 必要的对策防正病害的发生，同时预防性维修加固通常也是最经 济的。自前，管养单位或人员对公路隧道预防性养护的重要性尚 认识不足，在未发生病害时一般仅进行简单的常规检测，往往不能 发现隐惠。 （2）早期发现 隧道病害的发生一般都有前兆，需要我们早期发现这些前兆 并作出正确判断及时处理可能发生的病害，将其消灭在萌芽状 态，这一点对于运营安全和防止病害发生是非常重要的。 （3）及时加固 隧道出现了病害，应及时处理，在其初期阶段往往只需采取 些简单的措施就可以解决问题，这样会收到事半功倍的效果：拖延 处理，只会使病害继续发展，最后导致治理难度加大、费用增加，甚 至可能导致各种事故的发生。 （4）对症下药 隧道病害是多种多样的，其成因往在非常复杂或具隐蔽性，同 时即使同一种病害其成因往往是不同的。维修加固时只有正确判 断其成因，才能做到“有的放矢”“药到病除”；若不能正确判断成 因，采取的加固措施往往是徒劳的

第3章公路隧道维修加固方法

3.2一公路隧道维修加固方法

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采用粘贴纤维复合材料加固，对结构的刚度提高不大，对于以 控制衬砌结构变形为主要自的的加固是不适宜的，主要应用于衬 彻开裂并趋于稳定的受拉区域，也可以作为局部较轻缺陷的防护 借施。粘贴纤维复合材料加固应符合以下要求： （1）采用粘贴纤维复合材料进行隧道加固时，原衬砌混凝土强 度等级应不低于C20，且混凝土表面的正拉黏结强度不低于 2.5MPa。否则受拉区域应力较大时容易导致衬砌混凝土发生脆性 的剥离破坏，导致纤维复合材料不能充分发挥作用。 （2）在选择胶黏剂时，应注意胶黏剂与纤维复合材料、衬砌混 凝土相适宜性，并进行基底处理，比如断面修复裂缝和渗漏水处 治、表面整平等，保证黏结牢固。 （3）用于衬砌加固的纤维复合材料主要是碳纤维复合材料和 玻璃纤维复合材料。 （4）采用纤维复合材料进行衬砌加固时，纤维复合材料宜黏结 成条带状，其沿纤维受力方向的搭接长度不应小于100mm，搭接部 立应避免设置在衬砌开裂部位。 （5）纤维复合材料加固可采用多条或多层的方式，其搭接位置 应相互错开，错开距离不宜小于100mm。采用多层纤维复合材料 加固时，宜将其逐层截断，并在每层截断处最外侧加压条，黏结形 式为内层短、外层长。 （6）碳纤维是电的良导体，胶黏剂为易燃物品，故采用纤维复 合材料加固后其表面应进行必要的防火处理，可采用水泥砂浆抹

第3章公路隧道维修加固方法

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