高速公路隧道土建結構建設通病與后期養護對策

李昊東

摘要：高速公路隧道與人們的出行息息相關，一旦出現病害不僅對人們的出行造成困擾，同時也影響著人們的出行安全。因此，工程人員應了解公路隧道土建結構的特性，對建設過程中出現的病害進行分析，并制定有效的預防與養護政策。基于此，本文首先分析了高速公路隧道土建結構的常見病害，并針對問題提出了相應的預防與后期養護對策，旨在增加高速公路工程的建設經驗，保障人們的出行質量與安全。

關鍵詞：高速公路隧道;土建結構;養護措施

引言：開展公路隧道養護對策，能夠延長工程設施的使用壽命，同時增強土建結構的使用性能。高速公路隧道的建設存著一定的風險，因此，更加凸顯了養護工作的重要性。在工程建設中，應預防病害，防止以土建結構病害問題為主的質量問題頻繁出現。

1高速公路隧道土建結構建設通病

公路在投入使用一段時間后，由于外界因素的影響，以及施工中的一些問題，會導致路面出現不同程度的病害，如坑槽、水損害、裂縫、擁包等。

（1）坑槽病害。指瀝青路面使用一段時間后，由于外界環境因素的影響，路面經常會出現一定程度的松散和龜裂，如無法及時進行養護，則在溫度、荷載等因素的作用下，就會演變成坑槽，危害人們的行車安全。出現坑槽的主要原因是，在出現松散龜裂的問題后，未及時進行養護，導致雨水滲入瀝青路面，造成路面與基層脫離，無法有效黏結在一起，從而進一步擴大瀝青松散和龜裂的情況，最終形成坑槽。

（2）水損害。水損害是指公路使用過程中，積水滲入路面結構層中，不能及時排除，導致路面出現問題，造成該問題的原因分為內因和外因，其中外因是指雨水滲入之后，由于公路超載使用，在行車荷載作用下，加速了雨水的侵蝕，導致水損害問題的發生。內因主要是在路面結構層設計中，未能充分考慮排水問題，路面缺乏排水系統，雨水無法及時排除，最終形成水損害，其次，公路施工時使用的瀝青混合料水穩性不夠，積水進入結構層中，可以順利進入瀝青混合料的空隙中，導致材料產生離析問題，最終出現水損害的問題。

（3）裂縫。裂縫是公路路面最常見的病害，尤其是本工程使用的瀝青路面，裂縫問題經常發生，如產生裂縫后不及時修補，將嚴重影響車輛的行駛速度及路面的使用性能，在裂縫形成初期，路面受力較小，對路面的影響不大，一旦長時間不能進行修復，就會對裂縫兩側的路面內部結構和路基造成很大的破壞，影響公路的正常使用。造成路面裂縫的原因是由于工程路基填筑時的寬度沒能滿足設計標準，導致公路中線出現偏移，因此，公路施工完成后，只能采用局部鑲邊的辦法進行處理，而處理后相連接的部位極易出現裂縫問題，其次，在公路施工中由于壓實不到位，在行車荷載的作用下，路面會出現下沉，也會導致路面出現裂縫問題。

（4）隧道襯砌結構裂縫。隧道襯砌結構發生裂縫主要是由于承受的荷載過大，靜荷載以及動荷載都有可能造成隧道結構產生變化，進而發生裂縫。其中靜荷載主要是指靜水壓力以及圍巖壓力，動荷載主要是地震、動水壓力以及人工爆破帶來的巨大爆破力。變形荷載也很容易引發裂縫，其中包括溫度、收縮、不均勻沉降等因素，當襯砌結構變形的形變應力超過襯砌材料抗拉強度，將會導致隧道結構性開裂。由外荷載變形引起的裂縫對襯砌結構承載力的影響較小，一般不會帶來嚴重的質量問題。隧道結構病害主要是指襯砌結構的黏膜發生裂縫，主要是外力原因和內部結構引起。其中隧道圍巖在發生松弛或者偏壓的現象后，導致承載力不足，引起隧道襯砌結構發生下沉，然后地震載荷較為集中，圍巖土壓力逐漸膨脹，進而發生裂縫。內因主要有內部的材料或者設計中出現的問題，如下圖所示。

高速公路的隧道裂縫一般分為三種，分別是環向裂縫、縱向裂縫以及斜向裂縫。環向裂縫與其他兩種裂縫相比較之下，對襯砌結構承載力的影響不大，產生的危害較小，而拱部和邊墻的縱向裂縫和斜向裂縫因為會對襯砌結構的完整性和整體性造成破壞，將對隧道造成大的損害。1.環向裂縫。環向裂縫垂直于隧道縱向軸線，主要由縱向不均勻荷載、圍巖地質變化等因素所造成，通常發生在隧道洞口或不良地質段與完整圍巖地層交界處。2.縱向裂縫。縱向裂縫平行于隧道縱向軸線，危害性較大。從受力角度分析，拱頂混凝土襯砌一般由于內緣受壓從而引發襯砌開裂、剝落掉塊;拱腰部位則是內緣受拉導致張裂;拱腳部位的縱向裂縫會使襯砌因錯位導致掉拱;邊墻的縱向裂縫由于襯砌內緣受拉張開而錯位，可能導致隧道失穩。3.斜向裂縫。斜向裂縫通常與隧道縱向軸線斜交，多受由襯砌環向應力和縱向應力組合而成的拉應力作用所致，其危害性僅次于縱向裂縫。

2高速公路隧道土建結構通病防治與后期養護策略分析

2.1創新施工技術

先進的施工技術可以起到事半功倍的效果，因此應該加大在先進技術方面的投入力度，在提高工效的基礎上，對施工建設成本加以控制。超前地質預報系統在施工中逐步得到應用，能夠融合紅外線探水儀、地質雷達和TSP超前地質預報系統等，對隧道施工區域的地質情況進行評估，以便在獲取多種信息的技術上，為施工人員提供參考，降低意外因素的影響。機械手濕噴混凝土技術的應用效果也較好，能夠使作業環境得到優化，而且具有施工效率高的特點，能增強混凝土的強度。水壓爆破技術在爆破施工中的應用，能夠降低爆破施工的風險，增強圍巖的穩定性，炮眼利用率會明顯提高。

2.2做好技術交底工作

在施工前應該做好技術交底工作，幫助施工人員了解各項施工技術的應用要點和難點，防止操作不當引發的質量問題。引入先進的VR技術，通過三維立體模型的構建，保障技術交底的可視化，提高施工人員對施工技術的理解程度，有助于提升整體施工水平。比如在光面爆破施工當中，則應該做好超前地質預報工作，幫助施工人員了解地質情況及變化趨勢，根據實際情況確定爆破參數，防止存在較大的安全隱患。在鉆眼施工中要根據設計圖紙進行精準定位，通過復測的方式檢查其相關參數，為后續裝藥及爆破奠定保障。加強施工安全管理的同時，加強風險研判。建立完善施工管理質量體系，做到每一環節出現的問題都能追蹤到個人，完善施工質量檢查制度體系，堅決打擊偷工減料等行為，建設施工隊伍質量自查自檢制度，出現問題時，應全面進行質量控制，在施工前明確質量因素以及安全因素，施工負責人在施工前必須做好各項工作的質量自檢工作，施工完成后要做到現場作業點的安全質量綜合自檢工作，對施工質量出現的問題要追根溯源、嚴抓嚴打，施工隊伍更要總結以往出現的事故教訓，制定安全措施，并積極組織施工隊伍人員相互學習總結經驗。建立施工責任準則以及完善規章制度，明確隧道施工人員日常工作內容，加強對施工人員的安全教育，做好安全知識培訓以及普及工作，提升施工人員安全意識。另外，對于一些資質不夠以及隧道施工專業知識不強的人員不得錄用。

2.3提高圍巖自穩性

保障隧道圍巖的安全性和穩定性，主要采取加固的方法。在對隧道病害的結構進行處理時需要注意：第一，采用加固的措施;第二，采用襯砌裂縫損傷處置。究其原因，錨固的作用就是充當著穩定支撐，其在隧道施工中發揮著重要作用。例如，在施工中借助錨固能夠對經常發生松散的巖土層進行固定，使得隧道的圍巖凝聚力變得更強，整體性系數的參數值也越來越接近。借助錨桿預加固的方式能夠將圍巖形成一個拱圈，這種拱圈的混凝土厚度也一定程度上提升了圍巖的性能，使其承載能力和穩定性越來越強。其中Ⅴ級圍巖主要的厚度一般為45cm，Ⅳ級圍巖的厚度一般為40cm，Ⅲ級圍巖的厚度一般為35cm。另外，采用人工整合的方式，還能夠對地下水的侵蝕有一定的預防作用，使得整個的隧道結構變得越來越穩定。在對隧道結構病害的防治過程中可以采取以下五點：第一，拱頂加固的方法。能夠對松散或者破碎的圍巖進行注漿加固，然后在鋼管和引流導管注漿施工的地方注入混凝土;第二，進行三襯結構的加設。根據不同的變形地方，采用錨桿注漿的方式對圍巖進行加固，在加設防水板之后，運用混凝土進行襯砌;第三，對于隧道發生的滲漏水情況，主要根據以疏為主、堵漏為輔的原則，采用表面噴涂的方式;第四，對于發生的裂縫可以采取鑿槽的方式，注入化學漿或者進行抹面的處理，一旦發生裂紋較為嚴重的情況，可以布置錨桿或者換拱;第五，運用噴射混凝土的方式進行加固，其作用就是使其承載能力變得更強。

2.4借鑒復合腔體，改進工藝

鋼環安裝順序調整。鋼環安裝的固有順序為：牛腿→側板→頂板，固化順序安裝難度大。而復合腔體的出現，讓調整鋼環安裝順序成為可能。根據施工的需要可以先頂后底，也可以從一側往另一側順序安裝，適用性更強，可滿足特殊需求。鋼環分塊數量細化。根據不同工況，將鋼環從原來的5塊變成6塊或更多塊，滿足了隧道內有特殊且不可拆除的附屬設備的需求，甚至不使用大型安裝設備也有分更多塊的選擇。但因此造成的焊縫增多也會影響鋼環加固效果，在實際施工中應注意此問題。利用新技術，機械化、智能化升級，由于每一環受損變形管片都有唯一性，每一環的管線等工況條件也都不一樣，因此整體智能化安裝比較困難或是不具備普遍性，或是提高速度不明顯，而提高工作效率又是大勢所趨。因此，現階段主要的升級改進方向是將鋼環安裝加固拆分為鋼環安裝、螺栓固定、鋼環焊接等不同工序，針對各個工序分別加以機械化和智能化升級，從而提高工效。從遙控安裝、智能輔助定位、安裝速度、精度提高等方面提升效率。螺栓固定。往自動打孔方向發展，提高施工速度。鋼環焊接。往自動化焊接方向發展，提高焊接速度和質量。因地制宜，調整工況條件，集中停運施工。采取集中停運的方式為鋼環施工創造24h連續施工的條件。上運營配合升級。隧道加固采用特殊多車頭及多施工平板的車輛編組施工，變相增加工作面，提高施工進度。

2.5路面預防性養護技術

公路的路面在使用時，一方面需要承受來自來往車輛的碾壓壓力;另一方面需要抵抗極端天氣的影響，比如：雨水天氣，公路路面需要抵抗雨水的侵蝕;炎熱天氣，公路路面需要抵抗太陽高溫的灼曬;嚴寒天氣，公路路面需要抵抗冰凍的壓力等，這些都是公路路面所需要面對的壓力，在這樣的壓力影響之下，會對公路路面造成一定程度的損壞。路面預防性養護要針對不同公路路面的壓力來進行預防性養護，在養護的過程中要注意路面縫隙處的養護，路面縫隙處是最容易出現裂縫與鼓包的地方，所以，要加固公路路面縫隙處的質量，對于公路路面縫隙處的養護要多次預防性養護，定期進行檢查，一旦公路路面比較容易出問題的地方出現裂縫與鼓包預警，就要對該路面進行預防性養護。

2.6排水系統養護技術

排水系統養護技術是針對公路的排水系統來進行預防性的養護，公路的排水系統對于預防雨水侵蝕比較重要，在雨水比較密集的時間段內，公路需要依靠良好的排水系統來減少雨水對于公路的侵蝕。我國南方地區是雨水降水量較大的地區，在我國南方地區，公路的排水系統是解決公路遭受雨水侵蝕的重要組成部分，公路排水系統能正常工作，就能減輕公路被雨水侵蝕壓力，一旦公路的排水系統出現問題，就會使公路出現嚴重的被侵蝕現象，也影響人們的日常出行。排水系統養護技術是在排水系統正常工作的狀態下，定期對排水系統進行檢查，尤其是在一些雨水天氣即將到來的時候，加大對于公路排水系統的預防性養護，增加公路排水系統在面對雨水天氣時，可以正常進行工作，更加迅速地排除公路路面的雨水。

結論：高速公路隧道工程的建設具有極強的復雜性與風險性，因此，容易出現施工質量問題，影響公路隧道的正常使用，引發安全事故。因此，工程人員需要分析公路隧道的質量通病，掌握好建設的技術流程，做好后期養護工作，防止技術因素對工程造成的負面影響。

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