高速公路隧道土建结构建设通病与后期养护对策

李昊东

摘要：高速公路隧道与人们的出行息息相关，一旦出现病害不仅对人们的出行造成困扰，同时也影响着人们的出行安全。因此，工程人员应了解公路隧道土建结构的特性，对建设过程中出现的病害进行分析，并制定有效的预防与养护政策。基于此，本文首先分析了高速公路隧道土建结构的常见病害，并針对问题提出了相应的预防与后期养护对策，旨在增加高速公路工程的建设经验，保障人们的出行质量与安全。

关键词：高速公路隧道;土建结构;养护措施

引言：开展公路隧道养护对策，能够延长工程设施的使用寿命，同时增强土建结构的使用性能。高速公路隧道的建设存着一定的风险，因此，更加凸显了养护工作的重要性。在工程建设中，应预防病害，防止以土建结构病害问题为主的质量问题频繁出现。

1高速公路隧道土建结构建设通病

公路在投入使用一段时间后，由于外界因素的影响，以及施工中的一些问题，会导致路面出现不同程度的病害，如坑槽、水损害、裂缝、拥包等。

（1）坑槽病害。指沥青路面使用一段时间后，由于外界环境因素的影响，路面经常会出现一定程度的松散和龟裂，如无法及时进行养护，则在温度、荷载等因素的作用下，就会演变成坑槽，危害人们的行车安全。出现坑槽的主要原因是，在出现松散龟裂的问题后，未及时进行养护，导致雨水渗入沥青路面，造成路面与基层脱离，无法有效黏结在一起，从而进一步扩大沥青松散和龟裂的情况，最终形成坑槽。

（2）水损害。水损害是指公路使用过程中，积水渗入路面结构层中，不能及时排除，导致路面出现问题，造成该问题的原因分为内因和外因，其中外因是指雨水渗入之后，由于公路超载使用，在行车荷载作用下，加速了雨水的侵蚀，导致水损害问题的发生。内因主要是在路面结构层设计中，未能充分考虑排水问题，路面缺乏排水系统，雨水无法及时排除，最终形成水损害，其次，公路施工时使用的沥青混合料水稳性不够，积水进入结构层中，可以顺利进入沥青混合料的空隙中，导致材料产生离析问题，最终出现水损害的问题。

（3）裂缝。裂缝是公路路面最常见的病害，尤其是本工程使用的沥青路面，裂缝问题经常发生，如产生裂缝后不及时修补，将严重影响车辆的行驶速度及路面的使用性能，在裂缝形成初期，路面受力较小，对路面的影响不大，一旦长时间不能进行修复，就会对裂缝两侧的路面内部结构和路基造成很大的破坏，影响公路的正常使用。造成路面裂缝的原因是由于工程路基填筑时的宽度没能满足设计标准，导致公路中线出现偏移，因此，公路施工完成后，只能采用局部镶边的办法进行处理，而处理后相连接的部位极易出现裂缝问题，其次，在公路施工中由于压实不到位，在行车荷载的作用下，路面会出现下沉，也会导致路面出现裂缝问题。

（4）隧道衬砌结构裂缝。隧道衬砌结构发生裂缝主要是由于承受的荷载过大，静荷载以及动荷载都有可能造成隧道结构产生变化，进而发生裂缝。其中静荷载主要是指静水压力以及围岩压力，动荷载主要是地震、动水压力以及人工爆破带来的巨大爆破力。变形荷载也很容易引发裂缝，其中包括温度、收缩、不均匀沉降等因素，当衬砌结构变形的形变应力超过衬砌材料抗拉强度，将会导致隧道结构性开裂。由外荷载变形引起的裂缝对衬砌结构承载力的影响较小，一般不会带来严重的质量问题。隧道结构病害主要是指衬砌结构的黏膜发生裂缝，主要是外力原因和内部结构引起。其中隧道围岩在发生松弛或者偏压的现象后，导致承载力不足，引起隧道衬砌结构发生下沉，然后地震载荷较为集中，围岩土压力逐渐膨胀，进而发生裂缝。内因主要有内部的材料或者设计中出现的问题，如下图所示。

高速公路的隧道裂缝一般分为三种，分别是环向裂缝、纵向裂缝以及斜向裂缝。环向裂缝与其他两种裂缝相比较之下，对衬砌结构承载力的影响不大，产生的危害较小，而拱部和边墙的纵向裂缝和斜向裂缝因为会对衬砌结构的完整性和整体性造成破坏，将对隧道造成大的损害。1.环向裂缝。环向裂缝垂直于隧道纵向轴线，主要由纵向不均匀荷载、围岩地质变化等因素所造成，通常发生在隧道洞口或不良地质段与完整围岩地层交界处。2.纵向裂缝。纵向裂缝平行于隧道纵向轴线，危害性较大。从受力角度分析，拱顶混凝土衬砌一般由于内缘受压从而引发衬砌开裂、剥落掉块;拱腰部位则是内缘受拉导致张裂;拱脚部位的纵向裂缝会使衬砌因错位导致掉拱;边墙的纵向裂缝由于衬砌内缘受拉张开而错位，可能导致隧道失稳。3.斜向裂缝。斜向裂缝通常与隧道纵向轴线斜交，多受由衬砌环向应力和纵向应力组合而成的拉应力作用所致，其危害性仅次于纵向裂缝。

2高速公路隧道土建结构通病防治与后期养护策略分析

2.1创新施工技术

先进的施工技术可以起到事半功倍的效果，因此应该加大在先进技术方面的投入力度，在提高工效的基础上，对施工建设成本加以控制。超前地质预报系统在施工中逐步得到应用，能够融合红外线探水仪、地质雷达和TSP超前地质预报系统等，对隧道施工区域的地质情况进行评估，以便在获取多种信息的技术上，为施工人员提供参考，降低意外因素的影响。机械手湿喷混凝土技术的应用效果也较好，能够使作业环境得到优化，而且具有施工效率高的特点，能增强混凝土的强度。水压爆破技术在爆破施工中的应用，能够降低爆破施工的风险，增强围岩的稳定性，炮眼利用率会明显提高。

2.2做好技术交底工作

在施工前应该做好技术交底工作，帮助施工人员了解各项施工技术的应用要点和难点，防止操作不当引发的质量问题。引入先进的VR技术，通过三维立体模型的构建，保障技术交底的可视化，提高施工人员对施工技术的理解程度，有助于提升整体施工水平。比如在光面爆破施工当中，则应该做好超前地质预报工作，帮助施工人员了解地质情况及变化趋势，根据实际情况确定爆破参数，防止存在较大的安全隐患。在钻眼施工中要根据设计图纸进行精准定位，通过复测的方式检查其相关参数，为后续装药及爆破奠定保障。加强施工安全管理的同时，加强风险研判。建立完善施工管理质量体系，做到每一环节出现的问题都能追踪到个人，完善施工质量检查制度体系，坚决打击偷工减料等行为，建设施工队伍质量自查自检制度，出现问题时，应全面进行质量控制，在施工前明确质量因素以及安全因素，施工负责人在施工前必须做好各项工作的质量自检工作，施工完成后要做到现场作业点的安全质量综合自检工作，对施工质量出现的问题要追根溯源、严抓严打，施工队伍更要总结以往出现的事故教训，制定安全措施，并积极组织施工队伍人员相互学习总结经验。建立施工责任准则以及完善规章制度，明确隧道施工人员日常工作内容，加强对施工人员的安全教育，做好安全知识培训以及普及工作，提升施工人员安全意识。另外，对于一些资质不够以及隧道施工专业知识不强的人员不得录用。

2.3提高围岩自稳性

保障隧道围岩的安全性和稳定性，主要采取加固的方法。在对隧道病害的结构进行处理时需要注意：第一，采用加固的措施;第二，采用衬砌裂缝损伤处置。究其原因，锚固的作用就是充当着稳定支撑，其在隧道施工中发挥着重要作用。例如，在施工中借助锚固能够对经常发生松散的岩土层进行固定，使得隧道的围岩凝聚力变得更强，整体性系数的参数值也越来越接近。借助锚杆预加固的方式能够将围岩形成一个拱圈，这种拱圈的混凝土厚度也一定程度上提升了围岩的性能，使其承载能力和稳定性越来越强。其中Ⅴ级围岩主要的厚度一般为45cm，Ⅳ级围岩的厚度一般为40cm，Ⅲ级围岩的厚度一般为35cm。另外，采用人工整合的方式，还能够对地下水的侵蚀有一定的预防作用，使得整个的隧道结构变得越来越稳定。在对隧道结构病害的防治过程中可以采取以下五点：第一，拱顶加固的方法。能够对松散或者破碎的围岩进行注浆加固，然后在钢管和引流导管注浆施工的地方注入混凝土;第二，进行三衬结构的加设。根据不同的变形地方，采用锚杆注浆的方式对围岩进行加固，在加设防水板之后，运用混凝土进行衬砌;第三，对于隧道发生的渗漏水情况，主要根据以疏为主、堵漏为辅的原则，采用表面喷涂的方式;第四，对于发生的裂缝可以采取凿槽的方式，注入化学浆或者进行抹面的处理，一旦发生裂纹较为严重的情况，可以布置锚杆或者换拱;第五，运用喷射混凝土的方式进行加固，其作用就是使其承载能力变得更强。

2.4借鑒复合腔体，改进工艺

钢环安装顺序调整。钢环安装的固有顺序为：牛腿→侧板→顶板，固化顺序安装难度大。而复合腔体的出现，让调整钢环安装顺序成为可能。根据施工的需要可以先顶后底，也可以从一侧往另一侧顺序安装，适用性更强，可满足特殊需求。钢环分块数量细化。根据不同工况，将钢环从原来的5块变成6块或更多块，满足了隧道内有特殊且不可拆除的附属设备的需求，甚至不使用大型安装设备也有分更多块的选择。但因此造成的焊缝增多也会影响钢环加固效果，在实际施工中应注意此问题。利用新技术，机械化、智能化升级，由于每一环受损变形管片都有唯一性，每一环的管线等工况条件也都不一样，因此整体智能化安装比较困难或是不具备普遍性，或是提高速度不明显，而提高工作效率又是大势所趋。因此，现阶段主要的升级改进方向是将钢环安装加固拆分为钢环安装、螺栓固定、钢环焊接等不同工序，针对各个工序分别加以机械化和智能化升级，从而提高工效。从遥控安装、智能辅助定位、安装速度、精度提高等方面提升效率。螺栓固定。往自动打孔方向发展，提高施工速度。钢环焊接。往自动化焊接方向发展，提高焊接速度和质量。因地制宜，调整工况条件，集中停运施工。采取集中停运的方式为钢环施工创造24h连续施工的条件。上运营配合升级。隧道加固采用特殊多车头及多施工平板的车辆编组施工，变相增加工作面，提高施工进度。

2.5路面预防性养护技术

公路的路面在使用时，一方面需要承受来自来往车辆的碾压压力;另一方面需要抵抗极端天气的影响，比如：雨水天气，公路路面需要抵抗雨水的侵蚀;炎热天气，公路路面需要抵抗太阳高温的灼晒;严寒天气，公路路面需要抵抗冰冻的压力等，这些都是公路路面所需要面对的压力，在这样的压力影响之下，会对公路路面造成一定程度的损坏。路面预防性养护要针对不同公路路面的压力来进行预防性养护，在养护的过程中要注意路面缝隙处的养护，路面缝隙处是最容易出现裂缝与鼓包的地方，所以，要加固公路路面缝隙处的质量，对于公路路面缝隙处的养护要多次预防性养护，定期进行检查，一旦公路路面比较容易出问题的地方出现裂缝与鼓包预警，就要对该路面进行预防性养护。

2.6排水系统养护技术

排水系统养护技术是针对公路的排水系统来进行预防性的养护，公路的排水系统对于预防雨水侵蚀比较重要，在雨水比较密集的时间段内，公路需要依靠良好的排水系统来减少雨水对于公路的侵蚀。我国南方地区是雨水降水量较大的地区，在我国南方地区，公路的排水系统是解决公路遭受雨水侵蚀的重要组成部分，公路排水系统能正常工作，就能减轻公路被雨水侵蚀压力，一旦公路的排水系统出现问题，就会使公路出现严重的被侵蚀现象，也影响人们的日常出行。排水系统养护技术是在排水系统正常工作的状态下，定期对排水系统进行检查，尤其是在一些雨水天气即将到来的时候，加大对于公路排水系统的预防性养护，增加公路排水系统在面对雨水天气时，可以正常进行工作，更加迅速地排除公路路面的雨水。

结论：高速公路隧道工程的建设具有极强的复杂性与风险性，因此，容易出现施工质量问题，影响公路隧道的正常使用，引发安全事故。因此，工程人员需要分析公路隧道的质量通病，掌握好建设的技术流程，做好后期养护工作，防止技术因素对工程造成的负面影响。

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