下穿隧道對營運高速公路路面性能影響研究分析

周小梅 黃民如

摘 ? ?要：開挖下穿隧道，會影響到營運高速公路的路面狀況，導致路面出現不同程度的破壞，如：路面沉陷、路基開裂，甚至塌方等。通過對路面性能的影響分析，掌握病害的發展情況原因，提出合理處治方案，為后續類似工程提供經驗。

關鍵詞：下穿隧道;營運公路;路面性能;病害原因

1 ?試驗方案

針對下穿隧道對高速公路產生的病害特點，采用先進的檢測設備檢測病害分布情況、發展層位、發展趨勢、病害位置處路面結構和材料的影響，得出檢測結論。隨后針對不同的病害情況，進行病害原因分析，最終提出可靠的處治方案。路面結構：上面層4CM 改性瀝青砼（AK-13A）+中面層6CM 中粒式瀝青砼（AC-20I）+下面層6CM 粗粒式瀝青砼（AC-25I）+上基層33CM 6%水泥穩定石屑+下基層16CM 4%水泥穩定石屑+底基層15CM 級配碎石。

2 ?路面檢測結果及分析

2.1 ?路面損壞

首先通過對路面病害的詳細調查，掌握路面病害的分布情況、數量及嚴重程度;其次了解病害的發展歷史，掌握下穿隧道對路面病害影響程度;最后結合公路技術狀況評定標準進行評定。根據調查可知。

（1）主線上行方向路面主要病害為裂縫及裂縫修補，其中裂縫及裂縫修補長度為270.1m、裂縫長度為31.6m、裂縫修補長度為227.5m、塊狀修補為2.5m2;（2）橫向裂縫及其修補主要以貫穿裂縫為主，集中于主車道與超車道，縱向裂縫及其修補主要集中于主車道與慢車道的輪跡帶，其損壞程度均為重;塊狀修補主要位于主車道，共4處;（3）主車道病害數量及種類明顯多于超車道與慢車道，路面局部裂縫病害修補后重新開裂、出現錯臺，最大裂縫寬度達10mm，病害錯綜復雜，局部位置出現多次修補現象。病害產生于隧道開挖后第1個月，隨著時間的推移，病害愈發愈嚴重，反復修補未能徹底。

綜上所述，下穿隧道對高速公路路面主要病害是裂縫類病害，局部伴隨沉陷，病害主要集中分布于三條車道。隨著隧道的開挖，病害由輕度逐漸發展至重度，愈發愈嚴重，反復修補未能徹底修復。

2.2 ?路面彎沉

通過測試路面結構強度，掌握路基路面結構強度情況，了解路面基層是否存在脫空或者不密實狀態。結果顯示：路基路面結構承載力整體比較低，路面彎沉代表值總體較大，局部車道路面彎沉代表值遠大于設計彎沉，路基存在不密實或者脫空現象。慢車道結構強度明顯低于超車道。（設計彎沉為17.8，慢車道、主車道、超車道及半幅按車道統計代表值分別為24.9、17.5、11.2、19.3，單位是0.01mm。）

2.3 ?路面雷達探測

根據電磁波理論，其在介質中的傳播特性取決于介質的波阻抗[η]，而波阻抗[η]與介質的相對介電常數ε存在確定的函數關系，即[η=1/ε]。當相鄰兩層介質的相對介電常數ε存在差異時，也就是相鄰兩介質的波阻抗[η]存在差異時，入射到分界面上的電磁波發生反射，形成反射波，這種反射波被雷達天線接收。這種波阻抗差異可用反射系數（反射系數直接反映了介質的電性及其差異）R表示，即：

也可以用功率反射系數Pr表示，即Pr=[R]2。結果顯示：路面結構完整性與基層結構均勻性較差，查找出路基存在松散、空洞和含水量較大等區域。

2.4 ?路面鉆芯與探坑開挖

首先采用先進的無損檢測手段對路面存在病害進行檢測，其次通過現場的鉆芯及探坑開挖進行驗證與復核，為處治方案的編制提供真實的數據。

鉆芯檢測結果：本次共鉆取12個芯樣，其中1個位于路面完好處，芯樣完整;其余11個芯樣，瀝青層及基層均受到不同程度的破壞，局部位置基層松散破碎無法完整取出。

探坑開挖檢測結果：病害裂縫貫穿瀝青層，上基層出現塊狀裂縫，縫寬30mm;下基層縫寬26mm，上路床縫寬25mm，下路床未見明顯裂縫，層間出現脫空現象。

綜上所述，路面病害發展較為嚴重，病害貫穿至基層，局部位置貫穿至上路床，層間存在脫空現象。

3 ?路面病害原因分析

目前主要病害為縱（橫）向裂縫、裂縫修補、龜裂及沉陷等病害。橫向裂縫以半幅貫穿裂縫為主，縱向裂縫以輪跡帶縱向開裂為主，并存在支縫，局部位置已發展為坑槽，初步原因如下。

（1）路面結構承載力不足：根據路面彎沉檢測結果，路面彎沉代表值較大，局部車道路面彎沉代表值大于設計彎沉，路面結構承載力不足。（2）基層（水泥穩定石屑）存在松散、脫空：根據路面鉆芯與路面探坑開挖檢測結果，路面芯樣及開挖處瀝青層及基層均存在開裂、松散，局部位置基層完全松散，無法取出完整芯樣，裂縫貫穿至基層或者路床;雷達檢測情況看，基層存在脫空、不密實或含水量較大區域等情況。（3）路面縱向開裂：路面縱向裂縫兩側存在錯臺，并且裂縫為明顯的上寬下窄的情況，縱向裂縫位置路基邊溝存在下沉等情況，縱向裂縫主要是路基出現沉降，將路面拉裂形成縱向裂縫。（4）水的不利作用：項目位置處于珠三角地區，降雨豐富，且交通量非常大。雨水滲入路面結構層內部，基層含水量增加，在車輛的反復碾壓作用下，基層強度下降，沉陷病害日益加劇。

4 ?結束語

根據下穿隧道對高速公路的專項檢測分析，得出以下結論：

（1）下穿隧道對高速公路主要的影響是引起路基路面沉降，引起基層脫空不密實，導致路面開裂現象嚴重。沉降穩定后，后續綜合處治應對路基及路床進行補強，對瀝青層進行罩面。（2）沉降未穩定時，建議及時對路面病害進行修補，避免雨水下滲，破壞路基或路床。（3）類似下穿隧道開挖，理應加強隧道開挖時對洞身的保護，同時加強對營運高速公路的監測，及時對病害進行處治，降低影響。

參考文獻：

[1] JTJD70—2019.公路隧道設計規范[S].