公路隧道養護技術的關鍵問題研究

陳鋼

（江西省交通投資集團南昌東管理中心，江西 南昌 330086）

0 引言

公路隧道工程大多需要穿越山體或復雜的地形，這就導致工程環境存在地理特殊性。受工程周邊地質或水文條件變化的影響，公路隧道工程通常在工后運行期間出現交通功能受損的問題，嚴重時甚至會使公路隧道的交通徹底癱瘓。據相關部門統計數據得出，國內的公路隧道工程平均壽命約為30年左右，遠遠達不到工程建設壽命的標準。為了解決上述問題，相關部門必須采取適宜的公路隧道養護管理措施，緩解公路隧道病害對設施功能造成的影響。

1 影響公路隧道功能的主要因素

1.1 隧道水害問題

在穿山隧道的工后運營過程中，由于隧道周邊的地下水道分布密集，導致隨著地下水的滲漏，隧道邊壁出現顯著的水害現象，容易對隧道內的交通形成安全隱患。例如，在某地區的公路隧道檢查工作中，管理部門對隧道內多個里程段的質量問題進行檢查，發現隧道內部多處存在水害現象。如表1所示，隧道內壁的表面滲漏現象十分明顯，甚至部分路段的隧道邊緣出現微小的裂縫。結合《公路隧道養護技術規范》（JTG H12—2015）要求，管理部門對此隧道水害問題造成的影響進行了總結：

表1 穿山隧道滲水數據統計

第一，部分隧道里程段的電氣設施受損，無法保持正常的通電狀態。第二，隧道邊壁的滲漏水在氣候條件的影響下出現大面積的水漬，導致隧道邊壁的混凝土層出現間斷性的脫落的現象。第三，隧道滲水不僅滯留在隧道邊壁內部，還流到公路路面，造成路面混凝土堿化，出現些許微小的坑洞。第四，受到長時期陰雨氣候的影響，隧道的滲水現象更加嚴重，隧道地下的滲水流造成圍巖的溶蝕現象，部分隧道路段的周邊圍巖坍塌，造成隧道部分路基下沉與開裂。根據圖1所示，受到滲水的影響，隧道邊壁瓷磚縫隙、混凝土層表面均出現明顯的侵蝕現象，繼續將公路隧道設施投入應用，容易產生危害。

圖1 隧道內壁滲水圖示

1.2 隧道襯砌裂損問題

從隧道襯砌問題造成的危害與影響來看，隧道襯砌問題對隧道整體結構的威脅度較高。例如，從某地區公路隧道的襯砌質量檢查工作中得出，該地區隧道襯砌的縱向開裂與變形，造成隧道部分路段的路基下沉。從表2的數據可以看出，隧道襯砌的變形與地基沉降程度息息相關，而引發的地基沉降，又會轉化為更加嚴重的路面坑洞、路面斷層，影響道路的正常通行。除此之外，在特殊氣候條件的影響下，由于隧道襯砌出現不同尺寸的變形縫隙，導致襯砌表面的隔絕層無法阻擋具有腐蝕性的介質，這些介質通過隧道襯砌的裂縫進入隧道襯砌內部，破壞隧道襯砌結構。典型的隧道襯砌侵蝕問題有：滲水造成的裂縫侵蝕、裂縫骨料溶脹等。因此，隧道襯砌的裂損問題對設施的正常運行有嚴重影響。

表2 隧道部分里程段襯砌裂損參數統計

1.3 隧道凍壞問題

在常年干旱、寒冷氣候條件的影響下，部分地區的穿山隧道容易出現凍壞問題。從隧道凍壞問題的危害來看，隧道凍壞的危害程度不亞于隧道的水害問題，是隧道工后養護工作中需要重視的關鍵問題之一。從隧道凍壞問題的主要影響來看，受到施工條件的限制，一些公路隧道工程的施工未安裝額外的襯砌層，如果當地的氣溫低于某項標準，隧道的襯砌表面、裂縫以及滲水點出口均會出現明顯的結冰現象。結冰過程會使隧道內積水凝結成冰，凝結后的冰塊體積變大，造成隧道設施的凍脹問題。典型的現象有：在凍脹問題的影響下，隧道路面、邊壁表面的裂縫開口增大，影響隧道結構的穩定性；路面結冰降低路面對車輛輪胎的摩擦力，引發車輛打滑、側翻的問題。

2 公路隧道養護技術方向

2.1 對隧道內的機電設施進行養護

隧道內的通風設備、照明設備以及通信設備等，均屬于隧道機電設施的范疇，在特定的情況下，隧道內的機電設施能夠起到安全防范作用，確保公路隧道交通功能的常態化。因此，公路隧道養護技術應當包含對機電設施的養護內容。例如，在蘭州大紅山穿山公路隧道的養護工作中，管理部門對隧道內所有機電設施的養護工作做出全面的規劃，如表3所示。該部門在隧道養護技術的選擇方面，將機電設施的分類作為技術選擇依據，并根據設施養護工作的需求，敲定養護技術的應用周期，使隧道設施養護工作的效率與養護技術的應用更加協調。

表3 蘭州大紅山隧道機電設施的養護數據

2.2 對隧道的土建結構進行養護

隧道的土建結構問題的產生頻率很高，比如常見的公路隧道路堤變形、隧道襯砌開裂、隧道排水設施受阻等，因此，公路隧道的關鍵問題大部分與隧道的土建結構有關，公路隧道工程的養護技術需要以此作為出發點，制定隧道設施的養護技術方案。

首先，針對隧道土建結構已經出現的問題，養護技術的選擇需要以修補隧道結構問題、保證隧道結構完整性為目標，如：通過填料填充部分路段的土層空洞，消除地基下沉問題的影響；通過安裝隧道結構支護設施，提高部分路段邊壁的穩定性等。其次，管理部門在使用養護技術的同時，應適當地判斷公路隧道內存在的隱患問題，并提前采取防治措施，降低公路隧道問題的發生率。

3 公路隧道養護技術的應用策略

3.1 以養護原則為出發點

明確具體問題具體分析的工作原則，是優化養護技術應用效果的前提條件，在實施公路隧道的養護工作之前，管理部門需要對隧道養護的要點進行分析，把握公路隧道養護制度，選擇相應的養護技術進行實操。例如，在達州鳳凰山公路隧道的養護工作中，管理部門將《公路隧道設計規范》（JTG D70—2004）中的公路養護原則作為出發點，制定養護工作制度。根據表4所示，該部門基于公路隧道的設施性能，對養護工作中需要采取的技術對策做出了分析，概括出公路隧道養護技術的應用范圍，為后續養護工作的實施提供了保障。此外，養護技術的選擇應當不違背綠色工程的發展原則，如：保證養護技術材料選擇的綠色化、減少養護工作對公路隧道周邊環境造成的影響。

表4 達州鳳凰山公路隧道養護方案

3.2 打造公路隧道檢測系統

公路隧道養護技術的選擇需要以隧道內的關鍵問題為出發點，為了精準地確定公路隧道內存在的問題，管理部門可以結合現代先進的檢測技術，采用多功能的故障檢測手段，獲取精準的養護測線數據、養護技術參數。例如，在衢州隧道公路的養護工作中，管理部門優先采用地質雷達檢測技術，對隧道內存在的故障進行長期勘探與檢測。如圖2所示，通過在隧道頂部與兩側的拱腰處安裝檢測點，分別從縱向、兩側斜向的角度檢查隧道的土建結構，做到問題檢查無死角。在此基礎上，在每隔10m 的隧道路段安裝一組地質檢測裝置，在問題頻發的隧道路段增加檢測裝置數量，獲取隧道內的地質信息。檢測系統的關鍵作用在于：系統通過自動采集隧道路段的地質信息（包括土壤透水性、反射波數據、隧道襯砌與圍巖的結構等），當隧道出現問題時，管理部門可以依靠充足的檢測信息，快速地判斷出引發隧道問題的關鍵因素，挑選具有針對性的隧道養護技術，避免因技術選擇不當造成養護效果不達標的問題。

圖2 地質雷達檢測點設置示意圖

3.3 改善材料應用方法

為了優化隧道養護技術的應用效果，管理部門需要確保隧道養護材料的質量，改進隧道養護材料的應用方案，再應用高效的養護技術進行隧道養護作業。例如，針對隧道襯砌裂縫的關鍵性問題，管理部門需要將裂縫填補的養護工作劃分為兩個環節。首先，在材料的選擇方面，填補隧道襯砌的填料以注漿材料為主，而不同成分、不同材料性質的裂縫注漿材料能夠起到不同的填充效果。如表5所示，C25 微膨脹混凝土材料性能優良，材料質量優于普通的混凝土注漿材料，能夠應用到不同類型的隧道裂縫填補工作中。其次，針對公路隧道襯砌的裂縫問題，不同裂縫注漿方法起到的效果有所差異，如表6所示，裂縫注漿方法的選擇需要參考裂縫寬度、裂縫錯動情況等因素，保障材料注漿后的密度和穩定性，以此來優化裂縫注漿后的養護工作效果。

表5 C25 微膨脹混凝土材料參數對比

表6 裂縫填補養護的材料應用手段

4 結語

總的來說，在復雜的環境及氣候條件的長期影響下，公路隧道設施的功能必然會受到嚴重影響，導致公路隧道的使用壽命縮短。對此，相關部門不僅需要制定完善的公路隧道養護方案，還需要根據當前公路隧道運營中存在的關鍵問題，制定針對性的管理與養護策略，解決公路隧道設施的故障。相信在未來的公路隧道養護工作中，成就會更加顯著，為公路交通養護技術水平的提高提供動力。