高速公路隧道土建結(jié)構(gòu)建設(shè)通病與后期養(yǎng)護(hù)對策

李昊東

摘要：高速公路隧道與人們的出行息息相關(guān)，一旦出現(xiàn)病害不僅對人們的出行造成困擾，同時(shí)也影響著人們的出行安全。因此，工程人員應(yīng)了解公路隧道土建結(jié)構(gòu)的特性，對建設(shè)過程中出現(xiàn)的病害進(jìn)行分析，并制定有效的預(yù)防與養(yǎng)護(hù)政策。基于此，本文首先分析了高速公路隧道土建結(jié)構(gòu)的常見病害，并針對問題提出了相應(yīng)的預(yù)防與后期養(yǎng)護(hù)對策，旨在增加高速公路工程的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，保障人們的出行質(zhì)量與安全。

關(guān)鍵詞：高速公路隧道;土建結(jié)構(gòu);養(yǎng)護(hù)措施

引言：開展公路隧道養(yǎng)護(hù)對策，能夠延長工程設(shè)施的使用壽命，同時(shí)增強(qiáng)土建結(jié)構(gòu)的使用性能。高速公路隧道的建設(shè)存著一定的風(fēng)險(xiǎn)，因此，更加凸顯了養(yǎng)護(hù)工作的重要性。在工程建設(shè)中，應(yīng)預(yù)防病害，防止以土建結(jié)構(gòu)病害問題為主的質(zhì)量問題頻繁出現(xiàn)。

1高速公路隧道土建結(jié)構(gòu)建設(shè)通病

公路在投入使用一段時(shí)間后，由于外界因素的影響，以及施工中的一些問題，會導(dǎo)致路面出現(xiàn)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(shí)間后，由于外界環(huán)境因素的影響，路面經(jīng)常會出現(xiàn)一定程度的松散和龜裂，如無法及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，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(xiàn)坑槽的主要原因是，在出現(xiàn)松散龜裂的問題后，未及時(shí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致雨水滲入瀝青路面，造成路面與基層脫離，無法有效黏結(jié)在一起，從而進(jìn)一步擴(kuò)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(jié)構(gòu)層中，不能及時(shí)排除，導(dǎo)致路面出現(xiàn)問題，造成該問題的原因分為內(nèi)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(dǎo)致水損害問題的發(fā)生。內(nèi)因主要是在路面結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)中，未能充分考慮排水問題，路面缺乏排水系統(tǒng)，雨水無法及時(shí)排除，最終形成水損害，其次，公路施工時(shí)使用的瀝青混合料水穩(wěn)性不夠，積水進(jìn)入結(jié)構(gòu)層中，可以順利進(jìn)入瀝青混合料的空隙中，導(dǎo)致材料產(chǎn)生離析問題，最終出現(xiàn)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(jīng)常發(fā)生，如產(chǎn)生裂縫后不及時(shí)修補(bǔ)，將嚴(yán)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(shí)間不能進(jìn)行修復(fù)，就會對裂縫兩側(cè)的路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(shí)的寬度沒能滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致公路中線出現(xiàn)偏移，因此，公路施工完成后，只能采用局部鑲邊的辦法進(jìn)行處理，而處理后相連接的部位極易出現(xiàn)裂縫問題，其次，在公路施工中由于壓實(shí)不到位，在行車荷載的作用下，路面會出現(xiàn)下沉，也會導(dǎo)致路面出現(xiàn)裂縫問題。

（4）隧道襯砌結(jié)構(gòu)裂縫。隧道襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，進(jìn)而發(fā)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(fā)裂縫，其中包括溫度、收縮、不均勻沉降等因素，當(dāng)襯砌結(jié)構(gòu)變形的形變應(yīng)力超過襯砌材料抗拉強(qiáng)度，將會導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)性開裂。由外荷載變形引起的裂縫對襯砌結(jié)構(gòu)承載力的影響較小，一般不會帶來嚴(yán)重的質(zhì)量問題。隧道結(jié)構(gòu)病害主要是指襯砌結(jié)構(gòu)的黏膜發(fā)生裂縫，主要是外力原因和內(nèi)部結(jié)構(gòu)引起。其中隧道圍巖在發(fā)生松弛或者偏壓的現(xiàn)象后，導(dǎo)致承載力不足，引起隧道襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)生下沉，然后地震載荷較為集中，圍巖土壓力逐漸膨脹，進(jìn)而發(fā)生裂縫。內(nèi)因主要有內(nèi)部的材料或者設(shè)計(jì)中出現(xiàn)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(huán)向裂縫、縱向裂縫以及斜向裂縫。環(huán)向裂縫與其他兩種裂縫相比較之下，對襯砌結(jié)構(gòu)承載力的影響不大，產(chǎn)生的危害較小，而拱部和邊墻的縱向裂縫和斜向裂縫因?yàn)闀σr砌結(jié)構(gòu)的完整性和整體性造成破壞，將對隧道造成大的損害。1.環(huán)向裂縫。環(huán)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(zhì)變化等因素所造成，通常發(fā)生在隧道洞口或不良地質(zhì)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(nèi)緣受壓從而引發(fā)襯砌開裂、剝落掉塊;拱腰部位則是內(nèi)緣受拉導(dǎo)致張裂;拱腳部位的縱向裂縫會使襯砌因錯位導(dǎo)致掉拱;邊墻的縱向裂縫由于襯砌內(nèi)緣受拉張開而錯位，可能導(dǎo)致隧道失穩(wěn)。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(huán)向應(yīng)力和縱向應(yīng)力組合而成的拉應(yīng)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(jié)構(gòu)通病防治與后期養(yǎng)護(hù)策略分析

2.1創(chuàng)新施工技術(shù)

先進(jìn)的施工技術(shù)可以起到事半功倍的效果，因此應(yīng)該加大在先進(jìn)技術(shù)方面的投入力度，在提高工效的基礎(chǔ)上，對施工建設(shè)成本加以控制。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)在施工中逐步得到應(yīng)用，能夠融合紅外線探水儀、地質(zhì)雷達(dá)和TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)等，對隧道施工區(qū)域的地質(zhì)情況進(jìn)行評估，以便在獲取多種信息的技術(shù)上，為施工人員提供參考，降低意外因素的影響。機(jī)械手濕噴混凝土技術(shù)的應(yīng)用效果也較好，能夠使作業(yè)環(huán)境得到優(yōu)化，而且具有施工效率高的特點(diǎn)，能增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度。水壓爆破技術(shù)在爆破施工中的應(yīng)用，能夠降低爆破施工的風(fēng)險(xiǎn)，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，炮眼利用率會明顯提高。

2.2做好技術(shù)交底工作

在施工前應(yīng)該做好技術(shù)交底工作，幫助施工人員了解各項(xiàng)施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)和難點(diǎn)，防止操作不當(dāng)引發(fā)的質(zhì)量問題。引入先進(jìn)的VR技術(shù)，通過三維立體模型的構(gòu)建，保障技術(shù)交底的可視化，提高施工人員對施工技術(shù)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(dāng)中，則應(yīng)該做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作，幫助施工人員了解地質(zhì)情況及變化趨勢，根據(jù)實(shí)際情況確定爆破參數(shù)，防止存在較大的安全隱患。在鉆眼施工中要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行精準(zhǔn)定位，通過復(fù)測的方式檢查其相關(guān)參數(shù)，為后續(xù)裝藥及爆破奠定保障。加強(qiáng)施工安全管理的同時(shí)，加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)研判。建立完善施工管理質(zhì)量體系，做到每一環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題都能追蹤到個(gè)人，完善施工質(zhì)量檢查制度體系，堅(jiān)決打擊偷工減料等行為，建設(shè)施工隊(duì)伍質(zhì)量自查自檢制度，出現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)全面進(jìn)行質(zhì)量控制，在施工前明確質(zhì)量因素以及安全因素，施工負(fù)責(zé)人在施工前必須做好各項(xiàng)工作的質(zhì)量自檢工作，施工完成后要做到現(xiàn)場作業(yè)點(diǎn)的安全質(zhì)量綜合自檢工作，對施工質(zhì)量出現(xiàn)的問題要追根溯源、嚴(yán)抓嚴(yán)打，施工隊(duì)伍更要總結(jié)以往出現(xiàn)的事故教訓(xùn)，制定安全措施，并積極組織施工隊(duì)伍人員相互學(xué)習(xí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。建立施工責(zé)任準(zhǔn)則以及完善規(guī)章制度，明確隧道施工人員日常工作內(nèi)容，加強(qiáng)對施工人員的安全教育，做好安全知識培訓(xùn)以及普及工作，提升施工人員安全意識。另外，對于一些資質(zhì)不夠以及隧道施工專業(yè)知識不強(qiáng)的人員不得錄用。

2.3提高圍巖自穩(wěn)性

保障隧道圍巖的安全性和穩(wěn)定性，主要采取加固的方法。在對隧道病害的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理時(shí)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(dāng)著穩(wěn)定支撐，其在隧道施工中發(fā)揮著重要作用。例如，在施工中借助錨固能夠?qū)?jīng)常發(fā)生松散的巖土層進(jìn)行固定，使得隧道的圍巖凝聚力變得更強(qiáng)，整體性系數(shù)的參數(shù)值也越來越接近。借助錨桿預(yù)加固的方式能夠?qū)鷰r形成一個(gè)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(wěn)定性越來越強(qiáng)。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?qū)Φ叵滤那治g有一定的預(yù)防作用，使得整個(gè)的隧道結(jié)構(gòu)變得越來越穩(wěn)定。在對隧道結(jié)構(gòu)病害的防治過程中可以采取以下五點(diǎn)：第一，拱頂加固的方法。能夠?qū)λ缮⒒蛘咂扑榈膰鷰r進(jìn)行注漿加固，然后在鋼管和引流導(dǎo)管注漿施工的地方注入混凝土;第二，進(jìn)行三襯結(jié)構(gòu)的加設(shè)。根據(jù)不同的變形地方，采用錨桿注漿的方式對圍巖進(jìn)行加固，在加設(shè)防水板之后，運(yùn)用混凝土進(jìn)行襯砌;第三，對于隧道發(fā)生的滲漏水情況，主要根據(jù)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(fā)生的裂縫可以采取鑿槽的方式，注入化學(xué)漿或者進(jìn)行抹面的處理，一旦發(fā)生裂紋較為嚴(yán)重的情況，可以布置錨桿或者換拱;第五，運(yùn)用噴射混凝土的方式進(jìn)行加固，其作用就是使其承載能力變得更強(qiáng)。

2.4借鑒復(fù)合腔體，改進(jìn)工藝

鋼環(huán)安裝順序調(diào)整。鋼環(huán)安裝的固有順序?yàn)椋号Ｍ取鷤?cè)板→頂板，固化順序安裝難度大。而復(fù)合腔體的出現(xiàn)，讓調(diào)整鋼環(huán)安裝順序成為可能。根據(jù)施工的需要可以先頂后底，也可以從一側(cè)往另一側(cè)順序安裝，適用性更強(qiáng)，可滿足特殊需求。鋼環(huán)分塊數(shù)量細(xì)化。根據(jù)不同工況，將鋼環(huán)從原來的5塊變成6塊或更多塊，滿足了隧道內(nèi)有特殊且不可拆除的附屬設(shè)備的需求，甚至不使用大型安裝設(shè)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(huán)加固效果，在實(shí)際施工中應(yīng)注意此問題。利用新技術(shù)，機(jī)械化、智能化升級，由于每一環(huán)受損變形管片都有唯一性，每一環(huán)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(xiàn)階段主要的升級改進(jìn)方向是將鋼環(huán)安裝加固拆分為鋼環(huán)安裝、螺栓固定、鋼環(huán)焊接等不同工序，針對各個(gè)工序分別加以機(jī)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(fā)展，提高施工速度。鋼環(huán)焊接。往自動化焊接方向發(fā)展，提高焊接速度和質(zhì)量。因地制宜，調(diào)整工況條件，集中停運(yùn)施工。采取集中停運(yùn)的方式為鋼環(huán)施工創(chuàng)造24h連續(xù)施工的條件。上運(yùn)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(jìn)度。

2.5路面預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)

公路的路面在使用時(shí)，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(yán)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(yù)防性養(yǎng)護(hù)要針對不同公路路面的壓力來進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，在養(yǎng)護(hù)的過程中要注意路面縫隙處的養(yǎng)護(hù)，路面縫隙處是最容易出現(xiàn)裂縫與鼓包的地方，所以，要加固公路路面縫隙處的質(zhì)量，對于公路路面縫隙處的養(yǎng)護(hù)要多次預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，定期進(jìn)行檢查，一旦公路路面比較容易出問題的地方出現(xiàn)裂縫與鼓包預(yù)警，就要對該路面進(jìn)行預(yù)防性養(yǎng)護(hù)。

2.6排水系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)

排水系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)是針對公路的排水系統(tǒng)來進(jìn)行預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)，公路的排水系統(tǒng)對于預(yù)防雨水侵蝕比較重要，在雨水比較密集的時(shí)間段內(nèi)，公路需要依靠良好的排水系統(tǒng)來減少雨水對于公路的侵蝕。我國南方地區(qū)是雨水降水量較大的地區(qū)，在我國南方地區(qū)，公路的排水系統(tǒng)是解決公路遭受雨水侵蝕的重要組成部分，公路排水系統(tǒng)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(tǒng)出現(xiàn)問題，就會使公路出現(xiàn)嚴(yán)重的被侵蝕現(xiàn)象，也影響人們的日常出行。排水系統(tǒng)養(yǎng)護(hù)技術(shù)是在排水系統(tǒng)正常工作的狀態(tài)下，定期對排水系統(tǒng)進(jìn)行檢查，尤其是在一些雨水天氣即將到來的時(shí)候，加大對于公路排水系統(tǒng)的預(yù)防性養(yǎng)護(hù)，增加公路排水系統(tǒng)在面對雨水天氣時(shí)，可以正常進(jìn)行工作，更加迅速地排除公路路面的雨水。

結(jié)論：高速公路隧道工程的建設(shè)具有極強(qiáng)的復(fù)雜性與風(fēng)險(xiǎn)性，因此，容易出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，影響公路隧道的正常使用，引發(fā)安全事故。因此，工程人員需要分析公路隧道的質(zhì)量通病，掌握好建設(shè)的技術(shù)流程，做好后期養(yǎng)護(hù)工作，防止技術(shù)因素對工程造成的負(fù)面影響。

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