關于隧道結構安全性能的研究分析

包啟明

中國建筑第七工程局有限公司，河南鄭州 450000

隧道結構的安全影響到交通網絡化的運營安全，因此，重視對隧道結構安全性的研究，不僅對工程建設的質量有重要的影響，更直接影響到交通安全等，在對隧道結構安全性能研究的過程中，需要認真分析隧道結構病害的類別，并對其產生病害的原因進行分析，針對這些問題，必須結合工程建設的實際情況，制定科學的設計和施工方案，并重視新技術的引進，加強對隧道結構施工方法的研究，減少工程質量問題，最終確保整個結構安全性能符合施工要求。

1 隧道結構安全影響因素及原因分析

隨著經濟社會的不斷發展，隧道施工的技術也在不斷更新，同時，社會發展對交通運輸的壓力也在隨之增加，這就對隧道結構的安全性能提出了更高的要求。分析隧道結構安全的影響因素，主要包括了常見的三種結構病害，這三種結構病害會在不同程度上對隧道的安全帶來影響，影響其正常的運行。

1.1 隧道病害

（1）滲漏水。施工中所使用的管片，多是預制完成，其本身具有良好的防水性能，滲透水多發生在環縫、或者是新出現的裂縫部位，也有一些滲漏出現在注漿孔、螺栓孔等部位。裂縫滲漏水會直接滲透到隧道外部的土層中，還有一些部位發生的滲漏水或漏砂等問題，都會隨之發生。

（2）開裂問題。具體包括管片裂縫、環與環、塊與塊之間產生很大的錯臺等，隧道施工期間，盾構推進施工中出現了受力不均勻的問題，就會出現新的裂縫。

（3）變形。隧道變形問題，主要包括縱向和橫向兩種變形問題，如果出現輕微的變形問題，在初期不會影響到整個的隧道結構，但是如果不引起重視，變形累計變多，后期出現不均勻變形，變形的速度也會加快，當達到一定的數值時，最終會導致整個隧道的結構出現明顯的變形，給隧道的安全帶來很大威脅。

除此之外，還有很多潛在的因素，會對隧道的結構安全帶來很大的影響，如自然環境的變化、排水管設計施工的影響、樁基施工影響等，都會不同程度地給隧道的安全帶來影響。這些隧道病害的出現，一般多集中在車站附近，周圍有泵站等范圍，有的高架地面和地下過渡的地段，或者是地質條件比較差的區域，發生隧道病害的頻率較多；在一些施工過程中，出現的事故，受其他工程施工的干擾和影響，最終導致隧道兩邊土層壓力發生變化，或者是出現不均勻的沉降等問題，會導致隧道結構出現問題。

1.2 隧道病害出現的原因分析

首先是自然因素的影響。土層的含水量會對隧道的結構和病害帶來影響。在黏性比較強的土層，其含水量比較高，穩定性比較差，土層一旦受到破壞，整個土層強度會降低，且在長時間內發生固結，會出現土層沉降的問題，當土層長時間受到外力的影響，達到一定的應力水平時，土層會出現變形和發散，土層發散和沉降，隧道也會隨之發生沉降，這種沉降變形可能會持續很長的時間。還有一種是含水砂性土層。土層中粉砂、細沙含量較大，一般出現在河流集中地區，會出現流砂問題，伴隨著滲水漏水等問題的出現，直接給隧道結構安全帶來很大威脅。

其次是隧道設計施工存在的問題。一些施工單位為了追求施工的效率，在施工中缺乏操作經驗，或者是設計方案存在不合理因素等，在施工中受人為因素的影響，最終隧道施工的質量不能達到規定的標準；還有的是隧道施工完成后，后期沒有做好相應的養護工作，一些部位出現問題不能及時被發現，最終導致結構出現安全問題；有的隧道自身設計施工沒有問題，但是所在地周圍其他工程施工中，會對隧道的施工帶來影響，最終給隧道結構安全帶來威脅。

2 加強隧道結構安全性能的措施探討

隧道結構施工與一般施工存在差異，尤其是盾構隧道，其主要特點是大量接縫的存在，這也導致很多隧道常常容易發生滲水和漏水的問題。在隧道施工中，要結合隧道結構自身的特點和施工要求，做好施工設計，并積極引進新的施工技術，確保隧道施工的質量符合標準。

2.1 重視隧道結構與構造的設計

首先是在管片的選擇上，要按照要求，選擇厚度適中、寬度合適的隧道管片，確保其抗滲等級符合要求，這樣能降低滲透水問題發生的概率。施工中，隧道所在地區的地質條件無法改變，因此，隧道設計中，必須全面分析所在地的自然環境，尤其是地質條件、土層土壤條件等，有的較差的地質環境，設計時盡量避開，不能避開的地區，要提前對隧道外部做好防水或者是預留的措施，確保施工設計能符合高質量工程設計的要求，這是保證隧道安全的基礎。

其次是環縫構造的設計，主要是控制環與環之間的抗剪能力，減少環面出現破損的問題，并采用一定的防腐處理，環縫接頭處，要采用平整密貼等手段，確保能適應縱向變形能力，將隧道的變形控制在一定的范圍內，并提升隧道結構的受力和耐久性。

再次是重視對隧道變形特征的研究和分析，隧道施工和運營中產生的變形，都會給整個隧道結構的穩定帶來影響。因此，施工中需要按照設計的要求，在隧道拼裝施工中，隧道襯砌拼裝成環，確保接頭等符合施工要求，這樣才能確保其耐久性，并根據隧道全斷面，分析隧道不同部位的變形。了解不同受力結構狀態的變形問題，并采取針對性的措施，減緩隧道變形的進一步發生，將隧道的受力狀態控制在穩定的范圍。

最后，隧道結構安全設計，還要考慮沉降量、沉降坡度、沉降發生的速度等。因此，要設置多個監測和觀察點，定期對隧道周圍的環境和地質條件等進行監測，并發現其中的沉降變化規律，持續關注沉降問題，在不同的沉降區域，采取不同的處理措施。

2.2 做好隧道的養護和維修工作

隧道工程施工完成之后，要結合隧道的具體現狀，制定出完善的維修計劃，確保隧道的長期安全穩定。隧道施工和后期的運營，都會受到自然因素的影響，自然因素具有很大的不確定性，因此，必須加強后期工程的觀察和控制，在隧道建成后的3～5年時間內，很多隧道因施工對土層等產生的影響，會出現沉降的問題，這一時間段主要是做好沉降控制，集中精力防止隧道出現滲漏水的問題，并做好沉降控制作業。

2.3 做好砂性土的治理，減少滲水透水問題

對土層做細致全面的分析，砂性土滲水性較強，在接縫外部注漿，能形成一個有效的防水層，這樣能減少砂土滲透到隧道中的幾率；在整個施工中，隧道環縫外部防水是重點工作，尤其是隧道的底部，要提升防水效果，可以在接縫處開孔，在底部注漿，我國采用最多的是聚氨酯材料進行壁后注漿作業，這樣能起到良好的作用。

2.4 安全保護區施工影響變形的控制

除了隧道自身工程建設帶來的結構安全威脅等，還存在周圍工程的影響。有的隧道附近存在很多工程，這些施工會隨隧道的安全帶來長期性的影響干擾，常常會引起隧道的變形，且這種變形多為不可逆轉的變形，如果不能及時進行監控，會帶來很大的安全隱患。從監測控制的角度來講，最重要的就是對工程自身變形進行嚴格的控制，這樣才能將工程給結構帶來的影響降到最低程度。周圍的深基坑工程和近距離穿越工程，會給隧道帶來很大的影響，因此，在技術方案確定之前，需要對每個施工環節進行嚴格的控制，了解施工給周圍環境帶來的影響，并結合當地的地質條件，制定施工方案，并加強監護，將隧道變形控制在一定的范圍內。

3 結語

綜上所述，隨著我國工程建設的不斷發展，道路交通網也在不斷完善，隧道工程是道路工程建設中常見的工程，其工程施工會直接影響到整個交通線路的安全運營，隧道的結構安全，直接影響到整個交通線路的安全穩定。隧道工程施工會受到多方面因素的影響，在施工中，要結合隧道工程所在地區的環境，并在認真分析的基礎上，制定切實可行的施工方案，施工中嚴格按照具體的施工要求進行，確保整個工程施工的質量，同時，為了保證隧道結構安全性和穩定性，還要對隧道病害進行分析，分析其產生的原因，提出有針對性的治理方案，確保隧道結構的安全性。