高速公路隧道主體結構養護優化研究

宋遠

摘要：本文基于筆者的實際工作經驗，首先概述了預防性養護理論和當前高速公路隧道襯砌結構養護的問題，然后針對隧道主體結構養護問題進行了針對性的優化。

關鍵詞：隧道養護;襯砌結構;優化措施

一、序言

當前我國經濟飛速發展，帶動著我國基礎建設開始了進一步的擴張。以公路的交通量和里程數來看，根據《2019年交通運輸行業發展統計公報》顯示，我國于2019年年末公路總里程數達到了驚人的501.25萬公里，同比上年增長了16.60萬公里。但越來越發達的公路交通系統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，為隧道內的交通安全帶來了不少隱患。本文基于筆者的實際工作經驗，結合預防性養護理念，對襯砌結構養護優化問題進行了研究，希望能為相關隧道養護項目提供借鑒。

二、預防性養護理論

預防性養護理論最早出現于發達國家的建筑理論，后來經過不斷地摸索與完善最終形成了一套使用的養護體系。預防性養護理論主要是針對隧道的病害所采取的養護措施，在控制病害的基礎上延長隧道的使用年限。隨著時代的進步，預防性養護的方式也要隨著技術的更迭二進行相應的優化。比如傳統的預防性養護的步驟較為簡單，放到當前的隧道環境中無法發揮出延長隧道壽命的功能，所以需要針對當前的技術來對現有預防性養護進行調整。預防性養護的本質是對隧道病害問題進行提前預警，讓相關管理人員能夠盡快開展相應的隧道病害治理工作，遏制病害問題的進一步惡化。我國當前基建工程飛速發展，相較于其他國家來說隧道的數量要更多，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防性養護體系顯然不現實，所以需要針對不同地方的特點來進行相應的體系構建，進而制定出科學完備的養護方案。

預防性養護體系的構建主要基于以下幾點原則：首先是全面性原則，即通過定期的監測來獲得隧道安全方面的全面數據，進而在全面數據的基礎上制定出相應養護方案，并且針對數據的變化對方案進行實時的更新;其次是技術性原則，技術性原則主要是指相關的信息技術來建立起相應的隧道養護平臺，一方面用技術手段對現有的數據進行處理，另一方面基于信息化時代的互聯網思維對平臺效率進行優化;最后是自動化原則，自動化原則是基于技術性原則的延伸，主要目的在與對隧道養護工作實現全面的自動化，節省人力成本的同時加快管理效率。

三、隧道襯砌結構養護優化措施

基于預防性養護理論，筆者認為在建立起信息化管理系統的同時，還需要對不同的襯砌結構問題進行針對性的優化，具體可以分為以下幾點：

（一）襯砌厚度不足優化

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

首先是設計方面的特點，襯砌結構的設計參數更為嚴格，如果在設計階段出現參數錯誤或者施工階段出現施工質量不足等問題，就很容易埋下后續的隱患。所以科學合理的結構設計是襯砌結構的基礎，基于不同隧道項目的實際需求，相關設計人員應該對施工現場的地質條件和環境情況進行周密的勘測，并且根據不同的實際情況、相關建筑項目的要求和國家規定來擬定襯砌結構的位置、厚度度和其他參數。襯砌結構的設計是基于襯砌結構的低可塑性進行的，所以在具體設計時要基于到相關荷載實驗數據之上進行，筆者在進行相關的設計時使用的是BIM軟件來對襯砌結構的位置、承載力和其他參數調整，并從中取最優解。在進行軟件仿真時要輸入確切的勘探成果，進而求出襯砌結構的地面深度。另外需要根據建設需求和使用規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，水泥發揮重要作用。水泥的選擇需根據工程成本進行性價比的考核，選擇質量有保證的供貨商進行合作。同時在水泥的保存上應注意防潮，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，經多次試驗后得到混凝土的最佳配比。

其次是現有的隧道補強加固措施的運用，現有的隧道補強加固措施可以分為注漿回填、拆除重建、掛網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化方案，掛網噴漿適用于襯砌內部補強的需求，同時掛網噴漿還能夠修補襯砌的裂縫，套襯砌補強適用于襯砌結構厚度不足范圍較廣的情況，大面積的修補厚度問題。

（二）襯砌背后空洞優化

隧道襯砌背后空洞病害嚴重影響著襯砌結構的安全性。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。在施工過程中應當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，適當加入膨脹劑來控制混凝土的收縮性。施工時還應注意空洞的排氣，在襯砌背后空洞位置打一個排氣孔，當排氣孔有漿液流出來時及時堵塞排氣孔，并持續注入混凝土加壓一定時間。而當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）襯砌漏水問題優化

首先是襯砌內防水注漿和襯砌壁后防水注漿加固方法，當襯砌與圍巖之間存在空隙而造成襯砌結構滲漏水情況時，可采用襯砌內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。

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

四、總結

本文主要是針對高速公路隧道主體結構養護措施進行了相應的優化。作為隧道安全的基礎，襯砌結構施工的任何一個失誤都可能造成嚴重的后果，影響后續的工程進展乃至相關人員的人身財產安全。所以襯砌結構的養護不僅需要科學完備的設計方案、環環相扣的施工工藝和先進有效地管理經驗，更需要對每個施工和管理人員嚴格要求，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。

參考文獻：

[1]錢文喜，耿大新，梁國卿.圍巖蠕變對運營隧道襯砌安全性的影響[J].公路交通科技，2020，37（09）：90-96.

[2]張鑫海，魏綱，林心蓓.考慮縱向變形影響的基坑下方盾構隧道橫向受力變化研究[J/OL].巖石力學與工程學報：1-13[2020-09-17].https：//doi.org/10.13722/j.cnki.jrme.2020.0415.

[3]陳凡，王士民，謝金池，劉川昆.液化砂土地層加固措施研究與盾構隧道列車振動響應分析[J/OL].鐵道標準設計：1-8[2020-09-17].https：//doi.org/10.13238/j.issn.1004-2954.202006060001.

作者單位：湖南高速公路集團有限公司常德分公司沅陵養護（橋隧）所