探討國省普通干線公路隧道的提質升級改造措施

曹 洋

（龍巖市長汀公路事業發展中心,福建 長汀 366300）

0 引言

公路是我國公路交通系統的重要組成部分，隧道是公路的重要構造物，能夠極大地縮短行車里程，提高交通運輸的效率，促進區域經濟發展。當前，很多國省普通干線隧道修建時間較長，已經不能達到相關技術規范的要求，自從2019 年1 月18 日，交通部辦公廳印發了《促進公路隧道提質升級行動方案》，決定在全國實施促進公路隧道提質升級行動，通過補齊隧道交通工程與附屬設施短板，提升在役公路隧道土建結構等工作，推進公路隧道提質升級，更好地為公眾提供安全便捷的出行服務，推動加快建設交通強國。公路隧道提質升級改造工作中，需要結合現行隧道養護標準、規范以及交通部公路局編制的《公路隧道提質升級行動技術指南》（下稱《指南》），結合隧道的實際情況，因地制宜地進行提質升級方案的設計。

1 工程概況

該文中涉及提質升級改造隧道共6 座，位于福建省龍巖市長汀縣境內，均為國省干線公路隧道，隧道基本情如下：①松毛嶺隧道，位于國道319 線，全長1 364 m，屬長隧道，雙向兩車道，行車道寬10.5 m，修建時間1994 年，1995 年建成通車；②牛嶺隧道，位于國道319 線，全長940 m，屬中隧道，雙向兩車道，行車道寬10.5 m，修建時間1995 年，1996 年建成通車；③大雪嶺1 號隧道，位于國道534 線，全長496 m，屬中隧道，雙向兩車道，行車道寬8 m，修建時間2007 年，2008 年建成通車；④大雪嶺2 號隧道，位于國道534 線，全長278 m，屬中隧道，雙向兩車道，行車道寬8 m，修建時間2007 年，2008 年建成通車；⑤大嶺崠隧道，位于省道S221 線，全長306 m，屬中隧道，雙向兩車道，行車道寬7.5 m，修建時間2009年，2011 年建成通車；⑥藍屋坪隧道，位于國道319 線，全長130 m，屬短隧道，雙向兩車道，行車道寬10.5 m，修建時間1995 年，1996 年建成通車。

由于隧道修建時間處于1995—2009 年間，受建設期間資金、建設標準、施工工藝等多方面的影響，隧道狀況與現行隧道建設、養護的標準和規范相比較存在較大的差距。隨著經濟的蓬勃發展，近年來國省干線公路車流量急劇增加，因此對這6 座隧道進行提質升級改造在提高行車安全性、推動經濟發展方面意義重大。以下對于交通安全設施、照明設施和通風設施以及其他交通工程與附屬設施，應檢查既有設施是否滿足《指南》檢查項目清單的技術要求，據排查評估結果確定提質升級內容并組織實施。

2 機電工程改造

2.1 照明系統

根據隧道等級、隧道長度、設計時速、車道數、交通量燈隧道基礎數據，核查照明設施完備性及既有設施是否滿足《指南》的技術要求，經過隧道亮度測試，松毛嶺隧道及牛嶺隧道照明系統達不到《指南》的技術要求，需進行改造[1]。

2.1.1 松毛嶺隧道照明系統改造

松毛嶺隧道照明系統經檢測，電路主纜線各項指標符合要求，橋架未銹蝕，牢固穩定，隧道入口段、過渡段、中間段路面亮度均不足。

根據檢測結果，制定以下改造方案：電路主纜線及橋架仍可繼續使用，無須更換；LED 燈具由于使用時間較長，光源衰退嚴重，此次改造將所有舊燈具進行更換，基本段燈具間距不變，進出口兩端設置過渡段及增強段，燈具進行加密，改造后經過測試，亮度符合標準。

2.1.2 牛嶺隧道照明系統改造

牛嶺隧道經檢測，電路原主纜線為鋁質電纜，技術指標不符合現行規范要求，橋架銹蝕較嚴重，部分橋架松動，隧道入口段1、入口段2、過渡段路面亮度均不足。

根據檢測結果，制定以下改造方案：隧道右幅增設一路照明設備，左幅原照明線路設備全部拆除，重新架設，隧道內的照明段劃分為入口1 段、入口2 段、過渡1 段、基本段，洞內燈具布設方式為兩側對稱形式布燈，燈具基本間距6 m，進出口兩端設置過渡段及增強段，改造后經過測試，亮度符合標準。

2.2 供配電系統

通過檢測，松毛嶺隧道原有配電柜及自動控制系統老化較為嚴重，原有柴油發電機使用年限較長，均易產生故障，需對供配電系統進行改造。

根據檢測結果，制定以下改造方案：更換一組配電柜及機電控制系統，包含一面隧道變電所進線柜、一面隧道變電所雙電源切換及兩面隧道變電所饋線柜，更換三相交流柴油發電機一臺。改造后隧道照明系統可根據設置時間自動開啟和關閉，遇到隧道停電時，柴油發電機自動啟動，保證照明系統及通風系統正常工作。

3 通風設施

3.1 通風設施情況及改造方案

該文涉及的6 座隧道原通風方式如下：松毛嶺隧道為機械通風，其余5 座隧道均為自然通風。根據《指南》中的規范要求，長度＞2 000 m 的二級、三級、四級公路隧道應設置火災機械排煙裝置，該項目6 座隧道均小于2 000 m，不考慮火災工況，依據《指南》中雙向交通隧道判定公式（B.2.1-1）“L×N≥6×105”計算后，判定松毛嶺隧道需設計機械通風裝置。松毛嶺隧道原安裝有射流風機3 臺，由于風機安裝使用時間較長，預埋鋼板、風機吊桿、風機均銹蝕嚴重，已無法正常使用，此次改造將風機全部拆除更換。

基于松毛嶺隧道通風設施的實際情況，結合《指南》要求，制定了以下改造方案：通風系統新安裝4 臺900型雙向可逆射流風機，每臺功率30 W，總功率120 W，其中3 臺為正常情況下運行風機，1 臺為備用風機。因原風機預埋件銹蝕嚴重已無法使用，因此需在布設風機處設置套拱，每處套拱長度7 m，該次改造，套拱采用型鋼支撐，澆筑微膨脹鋼筋混凝土的形式。通過對擬布設風機位置前后3.5 m 段落襯砌檢測和隧道內輪廓檢測，在襯砌結構強度、耐久性和設計界限均滿足設計要求的情況下，方可在該段布設風機。

3.2 通風施工改造施工

3.2.1 施工工序

施工改造以下工序開展：拆除設備→放樣→開鑿→布設鋼構件→立模→澆筑混凝土→拆模→安裝風機

（1）拆除原風機設施。

（2）按照設計圖紙進行放樣，標記套拱每榀型鋼骨架布設位置。

（3）因套拱腳處型鋼骨架需侵入隧道襯砌內，結合松毛嶺隧道實際情況采用人工配合電鎬方式拆除侵入位置襯砌襯混凝土。

（4）清理套拱段二襯表面浮塵、油污、管線等，在二襯混凝土表面光滑的情況下，需進行鑿毛，鑿點深度約6 mm，點距均勻，清除混凝土表面漿皮96%以上，凹凸麻面效果明顯，因松毛嶺隧道建設時模板采用的是小木模，二襯混凝土表面粗糙，所以未進行鑿毛。

（5）二襯表面鉆孔植筋，布設、固定型鋼骨架，二襯混凝土表面均勻涂刷界面劑，并綁扎鋼筋網及設置預埋件。

（6）架立模板，澆筑C35 微膨脹混凝土，達到設計強度后方可拆模，進行養護，再進行下一模施工，以此循環。

（7）拱圈混凝土達到設計強度后進行風機預埋件拉拔實驗，保證支撐風機的結構強度達到實際風機靜荷載的15 倍以上方可安裝風機。

3.2.2 施工重點事項

在實際施工過程中，結合松毛嶺隧道實際情況，進行了施工的組織，在施工中有以下幾方面重點事項：

（1）松毛嶺隧道交通量大，繞行路線遠，無法采取全封閉施工，因此在風機套拱施工作業時，由交警、路政執法和施工人員在隧道外設置交通管控點進行臨時交通管控，采取間斷性開放交通，考慮車流量因素，原則上每半小時通行一次，左右幅車輛單向通行，實際開放交通時間根據現場等待通行車輛數量情況靈活掌握。

（2）風機套拱施工時需搭設滿堂腳手架，參考隧道建筑界限高度，在腳手架中部設置高度4.5 m、寬度4 m的行車通道，通道腳手架鋼管上粘貼反光紙及安裝發光燈帶，起到通道提示作用，同時，為確保腳手架安全，在隧道外部交通管控點處安裝限高4.5 m、限寬4 m 的臨時限制架，超高超寬車輛禁止進入隧道[2]。

（3）套拱施工過程中，在開放車輛通行前，應通知施工人員離開腳手架，進入安全區域，待所有施工人員進入安全區域后才可開放交通，待隧道交通再次封閉后，施工作業人員方可進入作業區域。

4 交通安全設施

對照《指南》中交通安全設施檢查項目清單及附錄圖示，6 座隧道交安設施均需提升，提升的內容相同，具體如下：

（1）隧道信息標志版面不符合要求，拆除舊信息標志，安裝符合新規范的單臂懸掛信息標志，安裝在距離隧道洞口30～250 m 處。

（2）增設附著式疏散指示標志，設置于隧道兩側墻上，間距50 m 設置一處。

（3）增設附著式消防設備指示標志，設置在每處消防栓上方。

（4）增設輪廓帶，按照《公路交通安全設施設計細則》（JTG/T D81—2017）中的相關規定，每一道間隔距離100 m。

（5）隧道洞內原車道邊緣線及中線是普通熱熔反光標線，為提升行車安全性，此次改造將標線清除，設置振動熱熔反光標線。

（6）隧道兩端洞口向洞外延伸150 m 范圍內設置縱向減速標線。

5 其他交通工程與附屬設施

5.1 改造方案

根據大雪嶺1#隧道和大雪嶺2#隧道的實際情況，制定了以下的改造方案：在檢修道蓋板以上2.5 m 范圍噴涂白色新型瓷化涂料，此涂料在干燥后能產生類似瓷磚釉面的效果，有較高的硬度，能夠防水、耐腐蝕、耐高溫，同時有效提高燈光的反射效果，增強隧道洞內的亮度，且在日常養護中便于清洗，在損壞后易于修補。

5.2 施工工序

打磨沖洗—修補襯砌—涂刷固化劑—粉刷第一層找平層—粉刷第二層找平層—找平層打磨清灰—噴涂第一道底漆—噴涂第二道底漆—噴涂面漆。

5.3 施工方法

結合隧道的實際情況，施工方法如下：

（1）基底處理。將噴涂范圍襯砌打磨平整，然后用高壓水槍清洗襯砌，將浮塵及顆粒物全部沖洗干凈，待襯砌干燥后，將襯砌裂縫、孔洞用建筑外墻膩子粉修補。

（2）底層施工。在噴涂范圍內均勻涂刷固化劑，提高襯砌固結性，固結劑干燥后，粉刷第一層找平層，待第一層找平層干燥后方可進行第二層找平層施工，找平層材料均使用建筑外墻膩子粉，粉刷應做到厚度均勻、表面平整[3]。

（3）面層施工。用打磨機將找平層打磨平整，浮塵清理干凈后噴涂漆瓷化涂料，噴涂工序為一道底漆兩道面漆，第二道面漆干燥后在蓋板以上0.65～1.0 m 之間噴涂寬度為0.35 m 的黃色腰線。每道涂料噴涂后4～12 h 表面能夠干燥，每道涂料完全干燥后才可噴涂下一道。

5.4 施工注意事項

施工中注意事項如下：

（1）施工環境溫度應在4～30 ℃，濕度小于80%，或溫度高于露點3 ℃以上，方能進行施工。

（2）打磨作業時宜使用帶有粉塵收集裝置的打磨機，避免作業時隧道洞內粉塵量太大，影響行車視線。

（3）噴涂涂料時，每道噴幅寬度為30～50 ℃，搭接幅度5～9 cm，移動速度0.7～1 m/min，且噴涂厚度要均勻。

（4）噴涂作業時，要實時觀察濕膜厚度，以保證干膜厚度，每道涂料均不得有咬底、剝落、漏涂和起泡等缺陷。

（5）不需噴涂的部位及噴涂范圍內的其他構件需在噴涂前用貼紙進行保護，待整個施工過程結束后才可去除。

6 土建結構病害處置

6.1 隧道病害情況

通過實驗檢測公司對各座隧道進行專業全面的檢測后報告顯示，松毛嶺隧道、藍屋坪隧道、牛嶺隧道土建結構主要病害均為滲水，滲漏類型為點狀滲水，根據地質雷達檢測數據分析，結合建設資料及日常養護經驗分析，隧道滲水主要有3 方面：

（1）由于受建設期間施工工藝限制，襯砌施工過程中采用小木模拼搭而成的模板，這種施工方式在建設期間可能受到一些限制。由于小木模板的搭建相對簡單，它可能無法提供足夠的支撐力來確保襯砌的準確性和穩定性。

此外，在混凝土澆筑振搗過程中，漏漿是一個常見的問題。當混凝土在振動過程中發生漏漿時，襯砌就會出現不密實的情況。漏漿可能是由于混凝土的流動性較高，或者由于模板的安裝不夠緊密導致的。因此，需要嚴格控制混凝土的配比和流動性，以確保在澆筑過程中盡量減少漏漿的情況。對模板的安裝應該更加緊密，以防止混凝土從模板縫隙中泄漏。

（2）施工過程中出現洞身圍巖超挖現象，并且襯砌背后的回填不密實，這可能導致一系列問題。例如：回填不密實也是一個重要問題，它使得洞身周圍的圍巖沒有得到有效的支撐和加固。當地下水通過回填材料滲透時，會對空洞和裂隙產生擠壓力，進一步導致圍巖的不穩定性和破壞。

為了解決這些問題，需要采取相應的措施。首先，對于超挖現象，需要及時采取補救措施，如填補洞身、加固圍巖等，以恢復原有的洞身形狀和穩定性。其次，回填材料應該選擇合適的材料，并且在回填過程中要嚴格控制密實度，確保回填材料能夠有效地支撐和加固圍巖。

此外，定期監測和檢查地下結構的變化也是非常重要的。通過使用各種地質和工程監測技術，可以及時發現空洞、裂隙等問題的出現，并采取相應的修復和加固措施。

（3）隧道防排水設施經過多年使用后，可能會由于淤積堵塞而導致隧道洞周水位升高。淤積物的堆積會限制排水設施的通暢性，使得排水能力減弱甚至完全失效。這將導致雨水、地下水或滲漏水無法迅速排除，進而使隧道內的水位逐漸上升[3]。

為了解決這些問題，需要進行維護和修復。首先，清理和疏通防排水設施，以確保其暢通有效的排水功能。其次，對于劣化的襯砌防水層，可以考慮進行修復或更換，以提高防水性能。此外，定期檢查和監測隧道的水位和圍巖情況，及時發現問題并采取相應的措施進行處理。

6.2 病害處置方案

該次病害處置，參照《指南》的要求，結合三座隧道滲漏水病害產生的原因、產生機理以及以往多次的滲漏水治理經驗，在不影響隧道結構的安全性，最大限度降低對襯砌結構的損傷的情況下，按照“宜梳不宜堵”的原則，采用開槽埋管封堵工藝，把滲漏水通過排水管引流至邊溝，治理后，通過兩年的跟蹤觀察，能夠達到“不滲不漏”的效果。

6.3 施工工序

施工工序如下：切割開鑿—鉆引水孔—埋設排水管—封閉管槽。

（1）根據檢測報告確定缺陷位置，沿著滲水點在襯砌上切割開鑿14 cm×12 cm 的環向倒梯形槽。

（2）在滲水點附近按25 cm 間距鉆設3 排Φ40 mm的引水孔，在距電纜溝蓋板上方25 cm 處鉆設1 個Φ40 mm的引水孔。

（3）鑿槽埋管長度沿環向未漏水裂縫以上延伸長度不小于50 cm，向下至排水溝；在槽中心用2 mm 厚弧形鋁合金管卡固定Φ100PE 半圓排水管，將水排到電纜溝內[4]。

（4）為確保半管與槽壁密，槽底加貼2 cm 寬遇水膨脹止水條，半管周邊填充防滲砂漿，外層采用高強聚合物砂漿填充后加貼一層玻纖網格，玻纖網格復合層表面涂抹一層聚合物砂漿。

6.4 施工注意事項

（1）引水孔鉆設后采用高壓水槍清洗，確保孔內無雜質及灰塵堵塞引水通道后方可埋設排水管[5]。

（2）考慮施工中的滲水效果檢查及后期的局部疏通，鑿槽埋管處治中設置了檢查孔，檢查孔宜設于檢修道上方250 cm 處，但當鑿槽埋管高度低于250 cm 時，檢查孔設于檢修道上方50 cm 處，其兩側需設置鋁合金管卡固定件。

（3）加貼碳纖維網格寬度不應小于32 cm，并應覆蓋滲水范圍。

7 結束語

綜上所述，隧道作為公路的重要構造物，能夠極大地縮短行車里程，提升行車安全，提高運輸效率，方便群眾的出行，為推動區域的經濟發展提供了堅實的保障。通過此隧道提質升級改造，能夠提升養隧道結構的穩定性以及行駛車輛的安全性，保證了隧道的安全運營。