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）

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》（JTG H12—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：

表1 穿山隧道渗水数据统计

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。

图1 隧道内壁渗水图示

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。

表2 隧道部分里程段衬砌裂损参数统计

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。

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。

表3 兰州大红山隧道机电设施的养护数据

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。

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》（JTG D70—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、减少养护工作对公路隧道周边环境造成的影响。

表4 达州凤凰山公路隧道养护方案

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测点，分别从纵向、两侧斜向的角度检查隧道的土建结构，做到问题检查无死角。在此基础上，在每隔10m 的隧道路段安装一组地质检测装置，在问题频发的隧道路段增加检测装置数量，获取隧道内的地质信息。检测系统的关键作用在于：系统通过自动采集隧道路段的地质信息（包括土壤透水性、反射波数据、隧道衬砌与围岩的结构等），当隧道出现问题时，管理部门可以依靠充足的检测信息，快速地判断出引发隧道问题的关键因素，挑选具有针对性的隧道养护技术，避免因技术选择不当造成养护效果不达标的问题。

图2 地质雷达检测点设置示意图

3.3 改善材料应用方法

为了优化隧道养护技术的应用效果，管理部门需要确保隧道养护材料的质量，改进隧道养护材料的应用方案，再应用高效的养护技术进行隧道养护作业。例如，针对隧道衬砌裂缝的关键性问题，管理部门需要将裂缝填补的养护工作划分为两个环节。首先，在材料的选择方面，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。

表5 C25 微膨胀混凝土材料参数对比

表6 裂缝填补养护的材料应用手段

4 结语

总的来说，在复杂的环境及气候条件的长期影响下，公路隧道设施的功能必然会受到严重影响，导致公路隧道的使用寿命缩短。对此，相关部门不仅需要制定完善的公路隧道养护方案，还需要根据当前公路隧道运营中存在的关键问题，制定针对性的管理与养护策略，解决公路隧道设施的故障。相信在未来的公路隧道养护工作中，成就会更加显著，为公路交通养护技术水平的提高提供动力。