关于隧道结构安全性能的研究分析

包启明

中国建筑第七工程局有限公司，河南郑州 450000

隧道结构的安全影响到交通网络化的运营安全，因此，重视对隧道结构安全性的研究，不仅对工程建设的质量有重要的影响，更直接影响到交通安全等，在对隧道结构安全性能研究的过程中，需要认真分析隧道结构病害的类别，并对其产生病害的原因进行分析，针对这些问题，必须结合工程建设的实际情况，制定科学的设计和施工方案，并重视新技术的引进，加强对隧道结构施工方法的研究，减少工程质量问题，最终确保整个结构安全性能符合施工要求。

1 隧道结构安全影响因素及原因分析

随着经济社会的不断发展，隧道施工的技术也在不断更新，同时，社会发展对交通运输的压力也在随之增加，这就对隧道结构的安全性能提出了更高的要求。分析隧道结构安全的影响因素，主要包括了常见的三种结构病害，这三种结构病害会在不同程度上对隧道的安全带来影响，影响其正常的运行。

1.1 隧道病害

（1）渗漏水。施工中所使用的管片，多是预制完成，其本身具有良好的防水性能，渗透水多发生在环缝、或者是新出现的裂缝部位，也有一些渗漏出现在注浆孔、螺栓孔等部位。裂缝渗漏水会直接渗透到隧道外部的土层中，还有一些部位发生的渗漏水或漏砂等问题，都会随之发生。

（2）开裂问题。具体包括管片裂缝、环与环、块与块之间产生很大的错台等，隧道施工期间，盾构推进施工中出现了受力不均匀的问题，就会出现新的裂缝。

（3）变形。隧道变形问题，主要包括纵向和横向两种变形问题，如果出现轻微的变形问题，在初期不会影响到整个的隧道结构，但是如果不引起重视，变形累计变多，后期出现不均匀变形，变形的速度也会加快，当达到一定的数值时，最终会导致整个隧道的结构出现明显的变形，给隧道的安全带来很大威胁。

除此之外，还有很多潜在的因素，会对隧道的结构安全带来很大的影响，如自然环境的变化、排水管设计施工的影响、桩基施工影响等，都会不同程度地给隧道的安全带来影响。这些隧道病害的出现，一般多集中在车站附近，周围有泵站等范围，有的高架地面和地下过渡的地段，或者是地质条件比较差的区域，发生隧道病害的频率较多；在一些施工过程中，出现的事故，受其他工程施工的干扰和影响，最终导致隧道两边土层压力发生变化，或者是出现不均匀的沉降等问题，会导致隧道结构出现问题。

1.2 隧道病害出现的原因分析

首先是自然因素的影响。土层的含水量会对隧道的结构和病害带来影响。在黏性比较强的土层，其含水量比较高，稳定性比较差，土层一旦受到破坏，整个土层强度会降低，且在长时间内发生固结，会出现土层沉降的问题，当土层长时间受到外力的影响，达到一定的应力水平时，土层会出现变形和发散，土层发散和沉降，隧道也会随之发生沉降，这种沉降变形可能会持续很长的时间。还有一种是含水砂性土层。土层中粉砂、细沙含量较大，一般出现在河流集中地区，会出现流砂问题，伴随着渗水漏水等问题的出现，直接给隧道结构安全带来很大威胁。

其次是隧道设计施工存在的问题。一些施工单位为了追求施工的效率，在施工中缺乏操作经验，或者是设计方案存在不合理因素等，在施工中受人为因素的影响，最终隧道施工的质量不能达到规定的标准；还有的是隧道施工完成后，后期没有做好相应的养护工作，一些部位出现问题不能及时被发现，最终导致结构出现安全问题；有的隧道自身设计施工没有问题，但是所在地周围其他工程施工中，会对隧道的施工带来影响，最终给隧道结构安全带来威胁。

2 加强隧道结构安全性能的措施探讨

隧道结构施工与一般施工存在差异，尤其是盾构隧道，其主要特点是大量接缝的存在，这也导致很多隧道常常容易发生渗水和漏水的问题。在隧道施工中，要结合隧道结构自身的特点和施工要求，做好施工设计，并积极引进新的施工技术，确保隧道施工的质量符合标准。

2.1 重视隧道结构与构造的设计

首先是在管片的选择上，要按照要求，选择厚度适中、宽度合适的隧道管片，确保其抗渗等级符合要求，这样能降低渗透水问题发生的概率。施工中，隧道所在地区的地质条件无法改变，因此，隧道设计中，必须全面分析所在地的自然环境，尤其是地质条件、土层土壤条件等，有的较差的地质环境，设计时尽量避开，不能避开的地区，要提前对隧道外部做好防水或者是预留的措施，确保施工设计能符合高质量工程设计的要求，这是保证隧道安全的基础。

其次是环缝构造的设计，主要是控制环与环之间的抗剪能力，减少环面出现破损的问题，并采用一定的防腐处理，环缝接头处，要采用平整密贴等手段，确保能适应纵向变形能力，将隧道的变形控制在一定的范围内，并提升隧道结构的受力和耐久性。

再次是重视对隧道变形特征的研究和分析，隧道施工和运营中产生的变形，都会给整个隧道结构的稳定带来影响。因此，施工中需要按照设计的要求，在隧道拼装施工中，隧道衬砌拼装成环，确保接头等符合施工要求，这样才能确保其耐久性，并根据隧道全断面，分析隧道不同部位的变形。了解不同受力结构状态的变形问题，并采取针对性的措施，减缓隧道变形的进一步发生，将隧道的受力状态控制在稳定的范围。

最后，隧道结构安全设计，还要考虑沉降量、沉降坡度、沉降发生的速度等。因此，要设置多个监测和观察点，定期对隧道周围的环境和地质条件等进行监测，并发现其中的沉降变化规律，持续关注沉降问题，在不同的沉降区域，采取不同的处理措施。

2.2 做好隧道的养护和维修工作

隧道工程施工完成之后，要结合隧道的具体现状，制定出完善的维修计划，确保隧道的长期安全稳定。隧道施工和后期的运营，都会受到自然因素的影响，自然因素具有很大的不确定性，因此，必须加强后期工程的观察和控制，在隧道建成后的3～5年时间内，很多隧道因施工对土层等产生的影响，会出现沉降的问题，这一时间段主要是做好沉降控制，集中精力防止隧道出现渗漏水的问题，并做好沉降控制作业。

2.3 做好砂性土的治理，减少渗水透水问题

对土层做细致全面的分析，砂性土渗水性较强，在接缝外部注浆，能形成一个有效的防水层，这样能减少砂土渗透到隧道中的几率；在整个施工中，隧道环缝外部防水是重点工作，尤其是隧道的底部，要提升防水效果，可以在接缝处开孔，在底部注浆，我国采用最多的是聚氨酯材料进行壁后注浆作业，这样能起到良好的作用。

2.4 安全保护区施工影响变形的控制

除了隧道自身工程建设带来的结构安全威胁等，还存在周围工程的影响。有的隧道附近存在很多工程，这些施工会随隧道的安全带来长期性的影响干扰，常常会引起隧道的变形，且这种变形多为不可逆转的变形，如果不能及时进行监控，会带来很大的安全隐患。从监测控制的角度来讲，最重要的就是对工程自身变形进行严格的控制，这样才能将工程给结构带来的影响降到最低程度。周围的深基坑工程和近距离穿越工程，会给隧道带来很大的影响，因此，在技术方案确定之前，需要对每个施工环节进行严格的控制，了解施工给周围环境带来的影响，并结合当地的地质条件，制定施工方案，并加强监护，将隧道变形控制在一定的范围内。

3 结语

综上所述，随着我国工程建设的不断发展，道路交通网也在不断完善，隧道工程是道路工程建设中常见的工程，其工程施工会直接影响到整个交通线路的安全运营，隧道的结构安全，直接影响到整个交通线路的安全稳定。隧道工程施工会受到多方面因素的影响，在施工中，要结合隧道工程所在地区的环境，并在认真分析的基础上，制定切实可行的施工方案，施工中严格按照具体的施工要求进行，确保整个工程施工的质量，同时，为了保证隧道结构安全性和稳定性，还要对隧道病害进行分析，分析其产生的原因，提出有针对性的治理方案，确保隧道结构的安全性。