公路隧道养护技术的关键问题研究

陈钢 （江 西 省 交 通 投 资 集 团 南 昌 东 管 理 中 心，江 西南 昌330086） 摘要：为保障公路隧道能够长期正常投入运营，研究公路隧道养护工作中的技术成分、设备应用以及管理，对公路隧道的养护技术与养护管理问题进行详细的分析，得到公路隧道养护技术的应用与工作中的关键问题息息相关，技术的选择也会对养护管理的质量产生决定性影响的结论，以期为相似工程提供参考。 关键词：公路隧道工程；工后养护；交通功能；机电功能养护；隧道土建养护 中图分类号：U418文献标识码：A 地 下 的 渗 水 流 造 成 围 岩 的 溶 蚀 现 象，部 分 隧 道 路 段 的周 边 围 岩 坍 塌，造 成 隧 道 部 分 路 基 下 沉 与 开 裂。根 据图1所 示，受 到 渗 水 的 影 响，隧 道 边 壁 瓷 砖 缝 隙、混 凝土 层 表 面 均 出 现 明 显 的 侵 蚀 现 象，继 续 将 公 路 隧 道 设施 投 入 应 用，容 易 产 生 危 害。 ０引 言 公 路 隧 道 工 程 大 多 需 要 穿 越 山 体 或 复 杂 的 地 形，这 就 导 致 工 程 环 境 存 在 地 理 特 殊 性。受 工 程 周 边 地质 或 水 文 条 件 变 化 的 影 响，公 路 隧 道 工 程 通 常 在 工 后运 行 期 间 出 现 交 通 功 能 受 损 的 问 题，严 重 时 甚 至 会 使公 路 隧 道 的 交 通 彻 底 瘫 痪。据 相 关 部 门 统 计 数 据 得出，国 内 的 公 路 隧 道 工 程 平 均 寿 命 约 为30年 左 右，远远 达 不 到 工 程 建 设 寿 命 的 标 准。为 了 解 决 上 述 问 题，相 关 部 门 必 须 采 取 适 宜 的 公 路 隧 道 养 护 管 理 措 施，缓解 公 路 隧 道 病 害 对 设 施 功 能 造 成 的 影 响。 １影 响 公 路 隧 道 功 能 的 主 要 因 素 1.1隧 道 水 害 问 题 在 穿 山 隧 道 的 工 后 运 营 过 程 中，由 于 隧 道 周 边 的地 下 水 道 分 布 密 集，导 致 随 着 地 下 水 的 渗 漏，隧 道 边壁 出 现 显 著 的 水 害 现 象，容 易 对 隧 道 内 的 交 通 形 成 安全 隐 患。例 如，在 某 地 区 的 公 路 隧 道 检 查 工 作 中，管理 部 门 对 隧 道 内 多 个 里 程 段 的 质 量 问 题 进 行 检 查，发现 隧 道 内 部 多 处 存 在 水 害 现 象。如 表1所 示，隧 道 内壁 的 表 面 渗 漏 现 象 十 分 明 显，甚 至 部 分 路 段 的 隧 道 边缘 出 现 微 小 的 裂 缝。结 合《公 路 隧 道 养 护 技 术 规 范》（JTGH12—2015）要 求，管 理 部 门 对 此 隧 道 水 害 问 题造 成 的 影 响 进 行 了 总 结[1]： 第 一，部 分 隧 道 里 程 段 的 电 气 设 施 受 损，无 法 保持 正 常 的 通 电 状 态。第 二，隧 道 边 壁 的 渗 漏 水 在 气 候条 件 的 影 响 下 出 现 大 面 积 的 水 渍，导 致 隧 道 边 壁 的 混凝 土 层 出 现 间 断 性 的 脱 落 的 现 象。第 三，隧 道 渗 水 不仅 滞 留 在 隧 道 边 壁 内 部，还 流 到 公 路 路 面，造 成 路 面混 凝 土 碱 化，出 现 些 许 微 小 的 坑 洞。第 四，受 到 长 时期 阴 雨 气 候 的 影 响，隧 道 的 渗 水 现 象 更 加 严 重，隧 道 含 对 机 电 设 施 的 养 护 内 容。例 如，在 兰 州 大 红 山 穿 山公 路 隧 道 的 养 护 工 作 中，管 理 部 门 对 隧 道 内 所 有 机 电设 施 的 养 护 工 作 做 出 全 面 的 规 划，如 表3所 示。该 部门 在 隧 道 养 护 技 术 的 选 择 方 面，将 机 电 设 施 的 分 类 作为 技 术 选 择 依 据，并 根 据 设 施 养 护 工 作 的 需 求，敲 定养 护 技 术 的 应 用 周 期，使 隧 道 设 施 养 护 工 作 的 效 率 与养 护 技 术 的 应 用 更 加 协 调[4]。 1.2隧 道 衬 砌 裂 损 问 题 从 隧 道 衬 砌 问 题 造 成 的 危 害 与 影 响 来 看，隧 道 衬砌 问 题 对 隧 道 整 体 结 构 的 威 胁 度 较 高。例 如，从 某 地区 公 路 隧 道 的 衬 砌 质 量 检 查 工 作 中 得 出，该 地 区 隧 道衬 砌 的 纵 向 开 裂 与 变 形，造 成 隧 道 部 分 路 段 的 路 基 下沉。从 表2的 数 据 可 以 看 出，隧 道 衬 砌 的 变 形 与 地 基沉 降 程 度 息 息 相 关，而 引 发 的 地 基 沉 降，又 会 转 化 为更 加 严 重 的 路 面 坑 洞、路 面 断 层，影 响 道 路 的 正 常 通行。除 此 之 外，在 特 殊 气 候 条 件 的 影 响 下，由 于 隧 道衬 砌 出 现 不 同 尺 寸 的 变 形 缝 隙，导 致 衬 砌 表 面 的 隔 绝层 无 法 阻 挡 具 有 腐 蚀 性 的 介 质，这 些 介 质 通 过 隧 道 衬砌 的 裂 缝 进 入 隧 道 衬 砌 内 部，破 坏 隧 道 衬 砌 结 构。典型 的 隧 道 衬 砌 侵 蚀 问 题 有：渗 水 造 成 的 裂 缝 侵 蚀、裂缝 骨 料 溶 胀 等。因 此，隧 道 衬 砌 的 裂 损 问 题 对 设 施 的正 常 运 行 有 严 重 影 响[2]。 2.2对 隧 道 的 土 建 结 构 进 行 养 护 隧 道 的 土 建 结 构 问 题 的 产 生 频 率 很 高，比 如 常 见的 公 路 隧 道 路 堤 变 形、隧 道 衬 砌 开 裂、隧 道 排 水 设 施受 阻 等，因 此，公 路 隧 道 的 关 键 问 题 大 部 分 与 隧 道 的土 建 结 构 有 关，公 路 隧 道 工 程 的 养 护 技 术 需 要 以 此 作为 出 发 点，制 定 隧 道 设 施 的 养 护 技 术 方 案。 首 先，针 对 隧 道 土 建 结 构 已 经 出 现 的 问 题，养 护技 术 的 选 择 需 要 以 修 补 隧 道 结 构 问 题、保 证 隧 道 结 构完 整 性 为 目 标，如：通 过 填 料 填 充 部 分 路 段 的 土 层 空洞，消 除 地 基 下 沉 问 题 的 影 响；通 过 安 装 隧 道 结 构 支护 设 施，提 高 部 分 路 段 边 壁 的 稳 定 性 等。其 次，管 理部 门 在 使 用 养 护 技 术 的 同 时，应 适 当 地 判 断 公 路 隧 道内 存 在 的 隐 患 问 题，并 提 前 采 取 防 治 措 施，降 低 公 路隧 道 问 题 的 发 生 率。 1.3隧 道 冻 坏 问 题 在 常 年 干 旱、寒 冷 气 候 条 件 的 影 响 下，部 分 地 区的 穿 山 隧 道 容 易 出 现 冻 坏 问 题。从 隧 道 冻 坏 问 题 的危 害 来 看，隧 道 冻 坏 的 危 害 程 度 不 亚 于 隧 道 的 水 害 问题，是 隧 道 工 后 养 护 工 作 中 需 要 重 视 的 关 键 问 题 之一。从 隧 道 冻 坏 问 题 的 主 要 影 响 来 看，受 到 施 工 条 件的 限 制，一 些 公 路 隧 道 工 程 的 施 工 未 安 装 额 外 的 衬 砌层，如 果 当 地 的 气 温 低 于 某 项 标 准，隧 道 的 衬 砌 表 面、裂 缝 以 及 渗 水 点 出 口 均 会 出 现 明 显 的 结 冰 现 象。结冰 过 程 会 使 隧 道 内 积 水 凝 结 成 冰，凝 结 后 的 冰 块 体 积变 大，造 成 隧 道 设 施 的 冻 胀 问 题。典 型 的 现 象 有：在冻 胀 问 题 的 影 响 下，隧 道 路 面、边 壁 表 面 的 裂 缝 开 口增 大，影 响 隧 道 结 构 的 稳 定 性；路 面 结 冰 降 低 路 面 对车 辆 轮 胎 的 摩 擦 力，引 发 车 辆 打 滑、侧 翻 的 问 题[3]。 3公 路 隧 道 养 护 技 术 的 应 用 策 略 3.1以 养 护 原 则 为 出 发 点 明 确 具 体 问 题 具 体 分 析 的 工 作 原 则，是 优 化 养 护技 术 应 用 效 果 的 前 提 条 件，在 实 施 公 路 隧 道 的 养 护 工作 之 前，管 理 部 门 需 要 对 隧 道 养 护 的 要 点 进 行 分 析，把 握 公 路 隧 道 养 护 制 度，选 择 相 应 的 养 护 技 术 进 行 实操。例 如，在 达 州 凤 凰 山 公 路 隧 道 的 养 护 工 作 中，管理 部 门 将《公 路 隧 道 设 计 规 范》（JTGD70—2004）中 的公 路 养 护 原 则 作 为 出 发 点，制 定 养 护 工 作 制 度。根 据表4所 示，该 部 门 基 于 公 路 隧 道 的 设 施 性 能，对 养 护工 作 中 需 要 采 取 的 技 术 对 策 做 出 了 分 析，概 括 出 公 路隧 道 养 护 技 术 的 应 用 范 围，为 后 续 养 护 工 作 的 实 施 提供 了 保 障。此 外，养 护 技 术 的 选 择 应 当 不 违 背 绿 色 工程 的 发 展 原 则，如：保 证 养 护 技 术 材 料 选 择 的 绿 色 化、 2公 路 隧 道 养 护 技 术 方 向 2.1对 隧 道 内 的 机 电 设 施 进 行 养 护 隧 道 内 的 通 风 设 备、照 明 设 备 以 及 通 信 设 备 等，均 属 于 隧 道 机 电 设 施 的 范 畴，在 特 定 的 情 况 下，隧 道内 的 机 电 设 施 能 够 起 到 安 全 防 范 作 用，确 保 公 路 隧 道交 通 功 能 的 常 态 化。因 此，公 路 隧 道 养 护 技 术 应 当 包 材 料 的 选 择 方 面，填 补 隧 道 衬 砌 的 填 料 以 注 浆 材 料 为主，而 不 同 成 分、不 同 材 料 性 质 的 裂 缝 注 浆 材 料 能 够起 到 不 同 的 填 充 效 果。如 表5所 示，C25微 膨 胀 混 凝土 材 料 性 能 优 良，材 料 质 量 优 于 普 通 的 混 凝 土 注 浆 材料，能 够 应 用 到 不 同 类 型 的 隧 道 裂 缝 填 补 工 作 中。其次，针 对 公 路 隧 道 衬 砌 的 裂 缝 问 题，不 同 裂 缝 注 浆 方法 起 到 的 效 果 有 所 差 异，如 表6所 示，裂 缝 注 浆 方 法的 选 择 需 要 参 考 裂 缝 宽 度、裂 缝 错 动 情 况 等 因 素，保障 材 料 注 浆 后 的 密 度 和 稳 定 性，以 此 来 优 化 裂 缝 注 浆后 的 养 护 工 作 效 果。 减 少 养 护 工 作 对 公 路 隧 道 周 边 环 境 造 成 的 影 响。 3.2打 造 公 路 隧 道 检 测 系 统 公 路 隧 道 养 护 技 术 的 选 择 需 要 以 隧 道 内 的 关 键问 题 为 出 发 点，为 了 精 准 地 确 定 公 路 隧 道 内 存 在 的 问题，管 理 部 门 可 以 结 合 现 代 先 进 的 检 测 技 术，采 用 多功 能 的 故 障 检 测 手 段，获 取 精 准 的 养 护 测 线 数 据、养护 技 术 参 数。例 如，在 衢 州 隧 道 公 路 的 养 护 工 作 中，管 理 部 门 优 先 采 用 地 质 雷 达 检 测 技 术，对 隧 道 内 存 在的 故 障 进 行 长 期 勘 探 与 检 测。如 图2所 示，通 过 在 隧道 顶 部 与 两 侧 的 拱 腰 处 安 装 检