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，同時也影響著人們的出行安全。因此，工程人員應了解公路隧道土建結(jié)構(gòu)的特性，對建設過程中出現(xiàn)的病害進行分析，并制定有效的預防與養(yǎng)護政策?；诖耍疚氖紫确治隽烁咚俟匪淼劳两ńY(jié)構(gòu)的常見病害，并針對問題提出了相應的預防與后期養(yǎng)護對策，旨在增加高速公路工程的建設經(jīng)驗，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)護措施

引言：開展公路隧道養(yǎng)護對策，能夠延長工程設施的使用壽命，同時增強土建結(jié)構(gòu)的使用性能。高速公路隧道的建設存著一定的風險，因此，更加凸顯了養(yǎng)護工作的重要性。在工程建設中，應預防病害，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)建設通病

公路在投入使用一段時間后，由于外界因素的影響，以及施工中的一些問題，會導致路面出現(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，如無法及時進行養(yǎng)護，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，未及時進行養(yǎng)護，導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，從而進一步擴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，不能及時排除，導致路面出現(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)層設計中，未能充分考慮排水問題，路面缺乏排水系統(tǒng)，雨水無法及時排除，最終形成水損害，其次，公路施工時使用的瀝青混合料水穩(wěn)性不夠，積水進入結(jié)構(gòu)層中，可以順利進入瀝青混合料的空隙中，導致材料產(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)生裂縫后不及時修補，將嚴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，一旦長時間不能進行修復，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的寬度沒能滿足設計標準，導致公路中線出現(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不到位，在行車荷載的作用下，路面會出現(xiàn)下沉，也會導致路面出現(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，當襯砌結(jié)構(gòu)變形的形變應力超過襯砌材料抗拉強度，將會導致隧道結(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，進而發(fā)生裂縫。內(nèi)因主要有內(nèi)部的材料或者設計中出現(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為會對襯砌結(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?？v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)緣受拉導致張裂;拱腳部位的縱向裂縫會使襯砌因錯位導致掉拱;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)向應力和縱向應力組合而成的拉應力作用所致，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)護策略分析

2.1創(chuàng)新施工技術(shù)

先進的施工技術(shù)可以起到事半功倍的效果，因此應該加大在先進技術(shù)方面的投入力度，在提高工效的基礎上，對施工建設成本加以控制。超前地質(zhì)預報系統(tǒng)在施工中逐步得到應用，能夠融合紅外線探水儀、地質(zhì)雷達和TSP超前地質(zhì)預報系統(tǒng)等，對隧道施工區(qū)域的地質(zhì)情況進行評估，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。機械手濕噴混凝土技術(shù)的應用效果也較好，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，能增強混凝土的強度。水壓爆破技術(shù)在爆破施工中的應用，能夠降低爆破施工的風險，增強圍巖的穩(wěn)定性，炮眼利用率會明顯提高。

2.2做好技術(shù)交底工作

在施工前應該做好技術(shù)交底工作，幫助施工人員了解各項施工技術(shù)的應用要點和難點，防止操作不當引發(fā)的質(zhì)量問題。引入先進的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中，則應該做好超前地質(zhì)預報工作，幫助施工人員了解地質(zhì)情況及變化趨勢，根據(jù)實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)設計圖紙進行精準定位，通過復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。加強施工安全管理的同時，加強風險研判。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人，完善施工質(zhì)量檢查制度體系，堅決打擊偷工減料等行為，建設施工隊伍質(zhì)量自查自檢制度，出現(xiàn)問題時，應全面進行質(zhì)量控制，在施工前明確質(zhì)量因素以及安全因素，施工負責人在施工前必須做好各項工作的質(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、嚴抓嚴打，施工隊伍更要總結(jié)以往出現(xiàn)的事故教訓，制定安全措施，并積極組織施工隊伍人員相互學習總結(jié)經(jīng)驗。建立施工責任準則以及完善規(guī)章制度，明確隧道施工人員日常工作內(nèi)容，加強對施工人員的安全教育，做好安全知識培訓以及普及工作，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)進行處理時需要注意：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)生松散的巖土層進行固定，使得隧道的圍巖凝聚力變得更強，整體性系數(shù)的參數(shù)值也越來越接近。借助錨桿預加固的方式能夠?qū)鷰r形成一個拱圈，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。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有一定的預防作用，使得整個的隧道結(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：第一，拱頂加固的方法。能夠?qū)λ缮⒒蛘咂扑榈膰鷰r進行注漿加固，然后在鋼管和引流導管注漿施工的地方注入混凝土;第二，進行三襯結(jié)構(gòu)的加設。根據(jù)不同的變形地方，采用錨桿注漿的方式對圍巖進行加固，在加設防水板之后，運用混凝土進行襯砌;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，注入化學漿或者進行抹面的處理，一旦發(fā)生裂紋較為嚴重的情況，可以布置錨桿或者換拱;第五，運用噴射混凝土的方式進行加固，其作用就是使其承載能力變得更強。

2.4借鑒復合腔體，改進工藝

鋼環(huán)安裝順序調(diào)整。鋼環(huán)安裝的固有順序為：牛腿→側(cè)板→頂板，固化順序安裝難度大。而復合腔體的出現(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，可滿足特殊需求。鋼環(huán)分塊數(shù)量細化。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備的需求，甚至不使用大型安裝設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，在實際施工中應注意此問題。利用新技術(shù)，機械化、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，針對各個工序分別加以機械化和智能化升級，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，集中停運施工。采取集中停運的方式為鋼環(huán)施工創(chuàng)造24h連續(xù)施工的條件。上運營配合升級。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，提高施工進度。

2.5路面預防性養(yǎng)護技術(shù)

公路的路面在使用時，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。路面預防性養(yǎng)護要針對不同公路路面的壓力來進行預防性養(yǎng)護，在養(yǎng)護的過程中要注意路面縫隙處的養(yǎng)護，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)護要多次預防性養(yǎng)護，定期進行檢查，一旦公路路面比較容易出問題的地方出現(xiàn)裂縫與鼓包預警，就要對該路面進行預防性養(yǎng)護。

2.6排水系統(tǒng)養(yǎng)護技術(shù)

排水系統(tǒng)養(yǎng)護技術(shù)是針對公路的排水系統(tǒng)來進行預防性的養(yǎng)護，公路的排水系統(tǒng)對于預防雨水侵蝕比較重要，在雨水比較密集的時間段內(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)進行檢查，尤其是在一些雨水天氣即將到來的時候，加大對于公路排水系統(tǒng)的預防性養(yǎng)護，增加公路排水系統(tǒng)在面對雨水天氣時，可以正常進行工作，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具有極強的復雜性與風險性，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，掌握好建設的技術(shù)流程，做好后期養(yǎng)護工作，防止技術(shù)因素對工程造成的負面影響。

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