高速公路隧道主體結(jié)構(gòu)養(yǎng)護優(yōu)化研究

宋遠(yuǎn)

摘要：本文基于筆者的實際工作經(jīng)驗，首先概述了預(yù)防性養(yǎng)護理論和當(dāng)前高速公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)養(yǎng)護的問題，然后針對隧道主體結(jié)構(gòu)養(yǎng)護問題進行了針對性的優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：隧道養(yǎng)護;襯砌結(jié)構(gòu);優(yōu)化措施

一、序言

當(dāng)前我國經(jīng)濟飛速發(fā)展，帶動著我國基礎(chǔ)建設(shè)開始了進一步的擴張。以公路的交通量和里程數(shù)來看，根據(jù)《2019年交通運輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》顯示，我國于2019年年末公路總里程數(shù)達到了驚人的501.25萬公里，同比上年增長了16.60萬公里。但越來越發(fā)達的公路交通系統(tǒng)也暴露出不少的問題，以隧道方面來說，越來越多的隧道出現(xiàn)了襯砌變形、背后空洞、厚度不足、開裂破損和腐蝕等襯砌病害問題，為隧道內(nèi)的交通安全帶來了不少隱患。本文基于筆者的實際工作經(jīng)驗，結(jié)合預(yù)防性養(yǎng)護理念，對襯砌結(jié)構(gòu)養(yǎng)護優(yōu)化問題進行了研究，希望能為相關(guān)隧道養(yǎng)護項目提供借鑒。

二、預(yù)防性養(yǎng)護理論

預(yù)防性養(yǎng)護理論最早出現(xiàn)于發(fā)達國家的建筑理論，后來經(jīng)過不斷地摸索與完善最終形成了一套使用的養(yǎng)護體系。預(yù)防性養(yǎng)護理論主要是針對隧道的病害所采取的養(yǎng)護措施，在控制病害的基礎(chǔ)上延長隧道的使用年限。隨著時代的進步，預(yù)防性養(yǎng)護的方式也要隨著技術(shù)的更迭二進行相應(yīng)的優(yōu)化。比如傳統(tǒng)的預(yù)防性養(yǎng)護的步驟較為簡單，放到當(dāng)前的隧道環(huán)境中無法發(fā)揮出延長隧道壽命的功能，所以需要針對當(dāng)前的技術(shù)來對現(xiàn)有預(yù)防性養(yǎng)護進行調(diào)整。預(yù)防性養(yǎng)護的本質(zhì)是對隧道病害問題進行提前預(yù)警，讓相關(guān)管理人員能夠盡快開展相應(yīng)的隧道病害治理工作，遏制病害問題的進一步惡化。我國當(dāng)前基建工程飛速發(fā)展，相較于其他國家來說隧道的數(shù)量要更多，種類也非常繁雜，所以從宏觀層面看，制定一個適用于所有類型的預(yù)防性養(yǎng)護體系顯然不現(xiàn)實，所以需要針對不同地方的特點來進行相應(yīng)的體系構(gòu)建，進而制定出科學(xué)完備的養(yǎng)護方案。

預(yù)防性養(yǎng)護體系的構(gòu)建主要基于以下幾點原則：首先是全面性原則，即通過定期的監(jiān)測來獲得隧道安全方面的全面數(shù)據(jù)，進而在全面數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上制定出相應(yīng)養(yǎng)護方案，并且針對數(shù)據(jù)的變化對方案進行實時的更新;其次是技術(shù)性原則，技術(shù)性原則主要是指相關(guān)的信息技術(shù)來建立起相應(yīng)的隧道養(yǎng)護平臺，一方面用技術(shù)手段對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)進行處理，另一方面基于信息化時代的互聯(lián)網(wǎng)思維對平臺效率進行優(yōu)化;最后是自動化原則，自動化原則是基于技術(shù)性原則的延伸，主要目的在與對隧道養(yǎng)護工作實現(xiàn)全面的自動化，節(jié)省人力成本的同時加快管理效率。

三、隧道襯砌結(jié)構(gòu)養(yǎng)護優(yōu)化措施

基于預(yù)防性養(yǎng)護理論，筆者認(rèn)為在建立起信息化管理系統(tǒng)的同時，還需要對不同的襯砌結(jié)構(gòu)問題進行針對性的優(yōu)化，具體可以分為以下幾點：

（一）襯砌厚度不足優(yōu)化

襯砌厚度問題通常情況下是因為施工質(zhì)量問題或者設(shè)計問題所導(dǎo)致，所以針對襯砌厚度不足主要也是從加固和提高施工質(zhì)量兩個方面進行考慮，一方面對施工過程中出現(xiàn)的種種問題進行整改，另一方面在現(xiàn)有的襯砌結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加補強加固措施。

首先是設(shè)計方面的特點，襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計參數(shù)更為嚴(yán)格，如果在設(shè)計階段出現(xiàn)參數(shù)錯誤或者施工階段出現(xiàn)施工質(zhì)量不足等問題，就很容易埋下后續(xù)的隱患。所以科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計是襯砌結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，基于不同隧道項目的實際需求，相關(guān)設(shè)計人員應(yīng)該對施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件和環(huán)境情況進行周密的勘測，并且根據(jù)不同的實際情況、相關(guān)建筑項目的要求和國家規(guī)定來擬定襯砌結(jié)構(gòu)的位置、厚度度和其他參數(shù)。襯砌結(jié)構(gòu)的設(shè)計是基于襯砌結(jié)構(gòu)的低可塑性進行的，所以在具體設(shè)計時要基于到相關(guān)荷載實驗數(shù)據(jù)之上進行，筆者在進行相關(guān)的設(shè)計時使用的是BIM軟件來對襯砌結(jié)構(gòu)的位置、承載力和其他參數(shù)調(diào)整，并從中取最優(yōu)解。在進行軟件仿真時要輸入確切的勘探成果，進而求出襯砌結(jié)構(gòu)的地面深度。另外需要根據(jù)建設(shè)需求和使用規(guī)范性進行原材料的選擇和配比。最為混凝土材料中最重要的原材料，水泥發(fā)揮重要作用。水泥的選擇需根據(jù)工程成本進行性價比的考核，選擇質(zhì)量有保證的供貨商進行合作。同時在水泥的保存上應(yīng)注意防潮，選擇干燥易存儲和放置的地點進行堆砌。在使用順序上，遵循先入先出的原則，在施工過程中，定期對水泥情況進行檢查，潮濕天氣注重防潮，避免水泥結(jié)塊而影響使用，損失工程成本。最后混凝土的攪拌上注意配比，經(jīng)多次試驗后得到混凝土的最佳配比。

其次是現(xiàn)有的隧道補強加固措施的運用，現(xiàn)有的隧道補強加固措施可以分為注漿回填、拆除重建、掛網(wǎng)噴漿和套襯砌補強四類措施。其中注漿回填適用于因襯砌背后空洞而引起的厚度不足情況，拆除重建適用于襯砌失去支護能力的情況，可適用于上述的施工管理優(yōu)化方案，掛網(wǎng)噴漿適用于襯砌內(nèi)部補強的需求，同時掛網(wǎng)噴漿還能夠修補襯砌的裂縫，套襯砌補強適用于襯砌結(jié)構(gòu)厚度不足范圍較廣的情況，大面積的修補厚度問題。

（二）襯砌背后空洞優(yōu)化

隧道襯砌背后空洞病害嚴(yán)重影響著襯砌結(jié)構(gòu)的安全性。因此，針對襯砌背后空洞病害的治理顯得尤為重要。當(dāng)襯砌背后空洞較小時，一般采取對空洞位置進行打孔注漿的方法，將空洞部位填充密實。在施工過程中應(yīng)當(dāng)注意混凝土收縮問題，可以在混凝土中添加減水劑或是泵送劑來降低混凝土的水灰比，適當(dāng)加入膨脹劑來控制混凝土的收縮性。施工時還應(yīng)注意空洞的排氣，在襯砌背后空洞位置打一個排氣孔，當(dāng)排氣孔有漿液流出來時及時堵塞排氣孔，并持續(xù)注入混凝土加壓一定時間。而當(dāng)襯砌背后空洞較大時，可以采取與治理襯砌厚度不足相同的方法。

（三）襯砌漏水問題優(yōu)化

首先是襯砌內(nèi)防水注漿和襯砌壁后防水注漿加固方法，當(dāng)襯砌與圍巖之間存在空隙而造成襯砌結(jié)構(gòu)滲漏水情況時，可采用襯砌內(nèi)注漿的方法對其進行治理，既可以提高襯砌強度和抗蝕防水能力，也能夠起到分段趕水的作用;對于襯砌壁后圍巖條件較差所引起的嚴(yán)重裂損滲漏水情況，特別是針對單式襯砌的滲漏水，可采用將漿液注入襯砌壁后的方法進行防水治理，使圍巖加固和密實。

其次是襯砌內(nèi)貼式防水方法，混凝土施工后因為混凝土的質(zhì)量或者人為所造成的失誤，經(jīng)常會出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫現(xiàn)象。裂縫問題不僅會對外觀和后續(xù)施工產(chǎn)生影響，更會對建筑整體的施工質(zhì)量造成負(fù)面影響。所以一方面施工人員需要針對所在地方的氣候環(huán)境、地理條件等情況進行混凝土施工的調(diào)整，更需要對混凝土的各個施工步驟進行嚴(yán)格監(jiān)控，針對原料采購、搗拌和攪和的過程制定嚴(yán)格的監(jiān)管措施和相應(yīng)的施工對策，預(yù)防混凝土在施工完成后出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象。施工前還應(yīng)對襯砌進行濕潤處理，再涂不少于兩層預(yù)先配置好的防水砂漿即可。

四、總結(jié)

本文主要是針對高速公路隧道主體結(jié)構(gòu)養(yǎng)護措施進行了相應(yīng)的優(yōu)化。作為隧道安全的基礎(chǔ)，襯砌結(jié)構(gòu)施工的任何一個失誤都可能造成嚴(yán)重的后果，影響后續(xù)的工程進展乃至相關(guān)人員的人身財產(chǎn)安全。所以襯砌結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護不僅需要科學(xué)完備的設(shè)計方案、環(huán)環(huán)相扣的施工工藝和先進有效地管理經(jīng)驗，更需要對每個施工和管理人員嚴(yán)格要求，加強管理人員的安全意識，進而形成對隧道安全形成最為有力的保障。

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作者單位：湖南高速公路集團有限公司常德分公司沅陵養(yǎng)護（橋隧）所