经对技术状况较差的57座隧道进行专项检测，经分析，隧道病害主要原因如下：
（1）围岩软弱
甘肃区域内湿陷性黄土和泥质岩广泛分布，发生变形病害的隧道主要集中在黄土和泥岩、泥质砂岩、碳质泥岩等软弱围岩地层，而隧道衬砌墙脚下沉、路面底鼓及下沉变形等严重病害常发生在第三系泥岩、湿陷性黄土地层。
对甘肃第三系泥岩取样分析，结果表明，其遇水后具有明显的软化、崩解特性，该类围岩遇水后易造成隧道仰拱基底承载力降低，引起结构不均匀沉降变形，沉降变形发展到一定程度，引发衬砌结构开裂。
黄土内部矿物成分及微观结构具有遇水溶解和骨架破损特性，进而出现湿陷特性。黄土隧道洞顶地表冲沟陷穴一般较发育，排水沟易坍塌，地表汇水一旦进入黄土隧道结构松动圈，会造成围岩自身承载性能大幅降低，衬砌承担的围岩压力增大，通过衬砌传递至基底的压力大幅增加，造成隧道两侧墙脚形成应力集中塑性区，引发墙脚地基显著沉降变形，进而带动二衬整体下沉，其变形机制见图。
图 隧道衬砌墙脚沉陷、路面底鼓变形机制
（2）地下水影响
统计发现，曾发生路面明显变形病害的35座隧道均与水的影响存在关联，隧道基底围岩均存在不同程度的浸水、湿软、松散情况。部分隧道中心水沟与两侧纵向排水管存在破损、堵塞，造成地下水无法通畅排出，导致隧底积水；部分隧道地下水较发育，排水系统不完善（中心水沟设置在仰拱以上，无法排除仰拱以下的地下水），造成隧底积水，围岩长期浸泡，承载力降低；同时，个别隧道排水系统发生较严重结晶堵塞，加剧了结构渗漏水及变形病害。隧道变形段地下水情况见图。
（3）隧道质量缺陷
经统计专项检测结果，隧道主要质量缺陷类型及数量见图 ，可以发现隧道衬砌厚度欠缺与隧底结构层厚度不足是最主要的两种质量缺陷，在项目建设中应加强施工质量控制，切实减少该类问题。
图 隧道质量缺陷类型及数量统计
隧道结构病害变形及渗水病害专项处治结构变形及渗水专项处治措施主要有：粘贴钢板、喷射钢纤维混凝土、套拱等衬砌补强加固；局部、整体衬砌换拱加固；隧底注浆、群桩、仰拱增设、补强及拆换等隧底加固；止水、导水、喷射及降低水位等渗水处治方法。应根据结构变形程度及病害原因进行比选，优化专项处治方案。甘肃近年来大力开展结构变形及渗水病害专项处治，本文结合实际情况对其介绍如下：
（1）对衬砌破损变形严重且施工质量存在缺陷的部位，传统钢板补强不足以抵抗结构变形，在保证隧道建筑限界的前提下，采用套拱进行加固处治，能够提升衬砌结构整体抗变形能力，遏制病害进一步发展，当建筑限界富余较小时，可采用薄型套衬或新型材料套衬，代替传统的现浇混凝土套衬，见图。
（2）针对黄土隧道衬砌墙脚整体下沉、检修道倾斜变形病害可采用衬砌锁脚钢管注浆加固。在衬砌墙脚部位斜向下钻孔后安装钢管进行围岩注浆加固，提高围岩局部稳定性，同时通过注浆钢管的“挑梁作用”，抵抗部分衬砌结构整体向下的应力，阻止其进一步下沉，见图。
（4）隧道结构渗水处治措施多样，基本原则为“排为主，堵为辅”，主要方式为埋管引排和注胶封堵；寒区隧道衬砌渗水常伴随挂冰、混凝土胀裂等次生病害，传统处治方式效果差，而保温层、电伴热及电渗透等技术的综合性应用，有效解决了这一难题。对由中心水沟堵塞、断面偏小等原因造成的路面渗水问题，常规开挖处治措施具有结构不利、污染环境、废弃物多、施工风险高、资金投入多等诸多不利因素，已不能满足日益良好的交通运行现状。采用非开挖水平定向钻进行中心水沟疏通及重置，有效地解决了隧道原中心水沟堵塞失效问题，在甘肃部分隧道渗水病害处治中取得了良好效果，见图。
图 水平定向钻疏通隧道中心水沟示意
加强隧道薄弱环节设计
随着管理制度和规范标准的不断完善，以及对隧道认识的不断深入，甘肃公路隧道设计水平日益提高，保障了隧道建设品质。但是从隧道管养过程中仍发现了一些设计薄弱环节，建议如下：
①隧道中心水沟设置在仰拱之上，对于仰拱以下的地下水缺少疏排通道，导致仰拱底下积水，围岩性能劣化，产生变形病害。目前，部分新建和在建隧道已采用双排水系统，仰拱下设置排水盲沟，见图。但是由于甘肃部分地区地下水含盐量大，随着时间延长，管径相对较小的盲沟容易发生结晶堵塞，而目前仰拱下的盲沟缺少检查时的疏通设施，建议对于仰拱下的纵向盲沟，适当加密检查疏通设施，同时加大后期养护疏通力度和频率，保障排水功能。而对于湿陷性黄土、第三系泥岩隧道，可直接将中心水沟设计在仰拱以下。
图 隧道双排水系统示意
②附属洞室结构设计薄弱，容易造成结构变形病害。在多座隧道检测中发现，黄土泥岩地层人行横洞发生了道面隆起、边墙纵向贯通裂缝错台等病害，这与人行横洞结构设计薄弱有一定的关系。人行横洞目前沿用常规设计，没有考虑地层差异，岩石隧道和黄土泥岩等软弱围岩地层采用相同的结构，都是直边墙、无仰拱的结构形式，形成了结构设计薄弱环节，相反同类地层中的车行横洞，虽然尺寸较人行横洞更大，但是由于设计了仰拱，变形病害相对较少。鉴于此，可考虑在横洞底部增设仰拱来加强结构设计，见图。
③附属机电洞室防排水设计不足，没有形成系统，与主洞防排水系统衔接不到位，积水严重，造成安全隐患，可考虑在设备洞室两侧增设集水井，引排至主洞中心水沟，见图。
推广对交通影响较小的检测、维修技术与实施模式
为了更好的平衡隧道维修需求和社会出行需求之间的矛盾，一是要处理好养护施工与公路保畅的关系，改进施工组织模式，采用夜间施工、错峰施工、集中管养等方式，全力降低养护施工对公众出行的影响；二是进一步大力研发、推广应用快速维修新技术和新材料，例如既可以处治隧道路面底鼓又可以不中断交通或者中断交通时间很短的技术，衬砌裂损的快速装配化处治技术等；三是推广应用快速检测检查设备，减小检查对交通的影响。
配备隧道养护专业化设施设备
根据隧道养护现实情况和隧道养护规范要求，建议隧道设施和设备的配置按照如下原则考虑：
①隧道管养设施设备配置应在前期设计阶段就予以统筹考虑，并充分参考管养单位意见，真正实现可达、可检、可修。②按照隧道养护等级及区域分布，有重点地进行分类配置。例如隧道数量、长度规模均较大的地区，可多配置相关设备。③根据典型区域病害多发类型，差异化配置。例如黄土与泥岩地层发育分布广泛的地区，可加强隧道边仰坡、浅埋段的检查维护设备配置；隧道渗水病害较多的地区，可增加排水系统检查维护设备的配置。
加强隧道检查信息化和数字化建设
为更好的开展隧道信息化和数字化管养，除了按照隧道管养需求梳理、移交建设期间资料之外，在运营之前开展初始化检查，在重点隧道建立包含主要地质条件和支护结构信息的铭牌、隧道检查里程牌、复测路面纵断面高程等，作为检查基准，以方便后期检查维修对照。加大隧道检查数据的数字化录入，尤其是湿陷性黄土和泥岩地层隧道，除了继续大力开展隧道衬砌外观病害快速数字化扫描之外，采用无人机、管道机器人、三维激光扫描仪等先进设备对隧道洞口、排水系统、附属洞室以及隧道变形病害建立数字化信息档案。此外，采用大数据分析、深度学习等手段挖掘历年来的隧道检查数据，结合现行隧道管养规范标准的判定指标，判识目前隧道状态、预测隧道状态发展，为隧道养护决策的提供有效的数据支撑。结合湿陷性黄土、泥岩地层隧道建设，采用服役性多元智能感知新技术，开展相关关键技术研究，解决传统诊断技术“不能诊、不精准、不及时”瓶颈。结合隧道养护维修工程，开展维修效果跟踪监测和评估，尤其是针对湿陷性黄土和泥岩地层隧道病害向相邻薄弱段落扩展的问题，通过数据验证维修效果、研判病害转移扩展规律。
