探讨国省普通干线公路隧道的提质升级改造措施

2023-12-26曹洋

交通科技与管理 2023年22期

曹洋

（龙岩市长汀公路事业发展中心,福建长汀 366300）

0 引言

公路是我国公路交通系统的重要组成部分，隧道是公路的重要构造物，能够极大地缩短行车里程，提高交通运输的效率，促进区域经济发展。当前，很多国省普通干线隧道修建时间较长，已经不能达到相关技术规范的要求，自从2019 年1 月18 日，交通部办公厅印发了《促进公路隧道提质升级行动方案》，决定在全国实施促进公路隧道提质升级行动，通过补齐隧道交通工程与附属设施短板，提升在役公路隧道土建结构等工作，推进公路隧道提质升级，更好地为公众提供安全便捷的出行服务，推动加快建设交通强国。公路隧道提质升级改造工作中，需要结合现行隧道养护标准、规范以及交通部公路局编制的《公路隧道提质升级行动技术指南》（下称《指南》），结合隧道的实际情况，因地制宜地进行提质升级方案的设计。

1 工程概况

该文中涉及提质升级改造隧道共6 座，位于福建省龙岩市长汀县境内，均为国省干线公路隧道，隧道基本情如下：①松毛岭隧道，位于国道319 线，全长1 364 m，属长隧道，双向两车道，行车道宽10.5 m，修建时间1994 年，1995 年建成通车；②牛岭隧道，位于国道319 线，全长940 m，属中隧道，双向两车道，行车道宽10.5 m，修建时间1995 年，1996 年建成通车；③大雪岭1 号隧道，位于国道534 线，全长496 m，属中隧道，双向两车道，行车道宽8 m，修建时间2007 年，2008 年建成通车；④大雪岭2 号隧道，位于国道534 线，全长278 m，属中隧道，双向两车道，行车道宽8 m，修建时间2007 年，2008 年建成通车；⑤大岭岽隧道，位于省道S221 线，全长306 m，属中隧道，双向两车道，行车道宽7.5 m，修建时间2009年，2011 年建成通车；⑥蓝屋坪隧道，位于国道319 线，全长130 m，属短隧道，双向两车道，行车道宽10.5 m，修建时间1995 年，1996 年建成通车。

由于隧道修建时间处于1995—2009 年间，受建设期间资金、建设标准、施工工艺等多方面的影响，隧道状况与现行隧道建设、养护的标准和规范相比较存在较大的差距。随着经济的蓬勃发展，近年来国省干线公路车流量急剧增加，因此对这6 座隧道进行提质升级改造在提高行车安全性、推动经济发展方面意义重大。以下对于交通安全设施、照明设施和通风设施以及其他交通工程与附属设施，应检查既有设施是否满足《指南》检查项目清单的技术要求，据排查评估结果确定提质升级内容并组织实施。

2 机电工程改造

2.1 照明系统

根据隧道等级、隧道长度、设计时速、车道数、交通量灯隧道基础数据，核查照明设施完备性及既有设施是否满足《指南》的技术要求，经过隧道亮度测试，松毛岭隧道及牛岭隧道照明系统达不到《指南》的技术要求，需进行改造[1]。

2.1.1 松毛岭隧道照明系统改造

松毛岭隧道照明系统经检测，电路主缆线各项指标符合要求，桥架未锈蚀，牢固稳定，隧道入口段、过渡段、中间段路面亮度均不足。

根据检测结果，制定以下改造方案：电路主缆线及桥架仍可继续使用，无须更换；LED 灯具由于使用时间较长，光源衰退严重，此次改造将所有旧灯具进行更换，基本段灯具间距不变，进出口两端设置过渡段及增强段，灯具进行加密，改造后经过测试，亮度符合标准。

2.1.2 牛岭隧道照明系统改造

牛岭隧道经检测，电路原主缆线为铝质电缆，技术指标不符合现行规范要求，桥架锈蚀较严重，部分桥架松动，隧道入口段1、入口段2、过渡段路面亮度均不足。

根据检测结果，制定以下改造方案：隧道右幅增设一路照明设备，左幅原照明线路设备全部拆除，重新架设，隧道内的照明段划分为入口1 段、入口2 段、过渡1 段、基本段，洞内灯具布设方式为两侧对称形式布灯，灯具基本间距6 m，进出口两端设置过渡段及增强段，改造后经过测试，亮度符合标准。

2.2 供配电系统

通过检测，松毛岭隧道原有配电柜及自动控制系统老化较为严重，原有柴油发电机使用年限较长，均易产生故障，需对供配电系统进行改造。

根据检测结果，制定以下改造方案：更换一组配电柜及机电控制系统，包含一面隧道变电所进线柜、一面隧道变电所双电源切换及两面隧道变电所馈线柜，更换三相交流柴油发电机一台。改造后隧道照明系统可根据设置时间自动开启和关闭，遇到隧道停电时，柴油发电机自动启动，保证照明系统及通风系统正常工作。

3 通风设施

3.1 通风设施情况及改造方案

该文涉及的6 座隧道原通风方式如下：松毛岭隧道为机械通风，其余5 座隧道均为自然通风。根据《指南》中的规范要求，长度＞2 000 m 的二级、三级、四级公路隧道应设置火灾机械排烟装置，该项目6 座隧道均小于2 000 m，不考虑火灾工况，依据《指南》中双向交通隧道判定公式（B.2.1-1）“L×N≥6×105”计算后，判定松毛岭隧道需设计机械通风装置。松毛岭隧道原安装有射流风机3 台，由于风机安装使用时间较长，预埋钢板、风机吊杆、风机均锈蚀严重，已无法正常使用，此次改造将风机全部拆除更换。

基于松毛岭隧道通风设施的实际情况，结合《指南》要求，制定了以下改造方案：通风系统新安装4 台900型双向可逆射流风机，每台功率30 W，总功率120 W，其中3 台为正常情况下运行风机，1 台为备用风机。因原风机预埋件锈蚀严重已无法使用，因此需在布设风机处设置套拱，每处套拱长度7 m，该次改造，套拱采用型钢支撑，浇筑微膨胀钢筋混凝土的形式。通过对拟布设风机位置前后3.5 m 段落衬砌检测和隧道内轮廓检测，在衬砌结构强度、耐久性和设计界限均满足设计要求的情况下，方可在该段布设风机。

3.2 通风施工改造施工

3.2.1 施工工序

施工改造以下工序开展：拆除设备→放样→开凿→布设钢构件→立模→浇筑混凝土→拆模→安装风机

（1）拆除原风机设施。

（2）按照设计图纸进行放样，标记套拱每榀型钢骨架布设位置。

（3）因套拱脚处型钢骨架需侵入隧道衬砌内，结合松毛岭隧道实际情况采用人工配合电镐方式拆除侵入位置衬砌衬混凝土。

（4）清理套拱段二衬表面浮尘、油污、管线等，在二衬混凝土表面光滑的情况下，需进行凿毛，凿点深度约6 mm，点距均匀，清除混凝土表面浆皮96%以上，凹凸麻面效果明显，因松毛岭隧道建设时模板采用的是小木模，二衬混凝土表面粗糙，所以未进行凿毛。

（5）二衬表面钻孔植筋，布设、固定型钢骨架，二衬混凝土表面均匀涂刷界面剂，并绑扎钢筋网及设置预埋件。

（6）架立模板，浇筑C35 微膨胀混凝土，达到设计强度后方可拆模，进行养护，再进行下一模施工，以此循环。

（7）拱圈混凝土达到设计强度后进行风机预埋件拉拔实验，保证支撑风机的结构强度达到实际风机静荷载的15 倍以上方可安装风机。

3.2.2 施工重点事项

在实际施工过程中，结合松毛岭隧道实际情况，进行了施工的组织，在施工中有以下几方面重点事项：

（1）松毛岭隧道交通量大，绕行路线远，无法采取全封闭施工，因此在风机套拱施工作业时，由交警、路政执法和施工人员在隧道外设置交通管控点进行临时交通管控，采取间断性开放交通，考虑车流量因素，原则上每半小时通行一次，左右幅车辆单向通行，实际开放交通时间根据现场等待通行车辆数量情况灵活掌握。

（2）风机套拱施工时需搭设满堂脚手架，参考隧道建筑界限高度，在脚手架中部设置高度4.5 m、宽度4 m的行车通道，通道脚手架钢管上粘贴反光纸及安装发光灯带，起到通道提示作用，同时，为确保脚手架安全，在隧道外部交通管控点处安装限高4.5 m、限宽4 m 的临时限制架，超高超宽车辆禁止进入隧道[2]。

（3）套拱施工过程中，在开放车辆通行前，应通知施工人员离开脚手架，进入安全区域，待所有施工人员进入安全区域后才可开放交通，待隧道交通再次封闭后，施工作业人员方可进入作业区域。

4 交通安全设施

对照《指南》中交通安全设施检查项目清单及附录图示，6 座隧道交安设施均需提升，提升的内容相同，具体如下：

（1）隧道信息标志版面不符合要求，拆除旧信息标志，安装符合新规范的单臂悬挂信息标志，安装在距离隧道洞口30～250 m 处。

（2）增设附着式疏散指示标志，设置于隧道两侧墙上，间距50 m 设置一处。

（3）增设附着式消防设备指示标志，设置在每处消防栓上方。

（4）增设轮廓带，按照《公路交通安全设施设计细则》（JTG/T D81—2017）中的相关规定，每一道间隔距离100 m。

（5）隧道洞内原车道边缘线及中线是普通热熔反光标线，为提升行车安全性，此次改造将标线清除，设置振动热熔反光标线。

（6）隧道两端洞口向洞外延伸150 m 范围内设置纵向减速标线。

5 其他交通工程与附属设施

5.1 改造方案

根据大雪岭1#隧道和大雪岭2#隧道的实际情况，制定了以下的改造方案：在检修道盖板以上2.5 m 范围喷涂白色新型瓷化涂料，此涂料在干燥后能产生类似瓷砖釉面的效果，有较高的硬度，能够防水、耐腐蚀、耐高温，同时有效提高灯光的反射效果，增强隧道洞内的亮度，且在日常养护中便于清洗，在损坏后易于修补。

5.2 施工工序

打磨冲洗—修补衬砌—涂刷固化剂—粉刷第一层找平层—粉刷第二层找平层—找平层打磨清灰—喷涂第一道底漆—喷涂第二道底漆—喷涂面漆。

5.3 施工方法

结合隧道的实际情况，施工方法如下：

（1）基底处理。将喷涂范围衬砌打磨平整，然后用高压水枪清洗衬砌，将浮尘及颗粒物全部冲洗干净，待衬砌干燥后，将衬砌裂缝、孔洞用建筑外墙腻子粉修补。

（2）底层施工。在喷涂范围内均匀涂刷固化剂，提高衬砌固结性，固结剂干燥后，粉刷第一层找平层，待第一层找平层干燥后方可进行第二层找平层施工，找平层材料均使用建筑外墙腻子粉，粉刷应做到厚度均匀、表面平整[3]。

（3）面层施工。用打磨机将找平层打磨平整，浮尘清理干净后喷涂漆瓷化涂料，喷涂工序为一道底漆两道面漆，第二道面漆干燥后在盖板以上0.65～1.0 m 之间喷涂宽度为0.35 m 的黄色腰线。每道涂料喷涂后4～12 h 表面能够干燥，每道涂料完全干燥后才可喷涂下一道。

5.4 施工注意事项

施工中注意事项如下：

（1）施工环境温度应在4～30 ℃，湿度小于80%，或温度高于露点3 ℃以上，方能进行施工。

（2）打磨作业时宜使用带有粉尘收集装置的打磨机，避免作业时隧道洞内粉尘量太大，影响行车视线。

（3）喷涂涂料时，每道喷幅宽度为30～50 ℃，搭接幅度5～9 cm，移动速度0.7～1 m/min，且喷涂厚度要均匀。

（4）喷涂作业时，要实时观察湿膜厚度，以保证干膜厚度，每道涂料均不得有咬底、剥落、漏涂和起泡等缺陷。

（5）不需喷涂的部位及喷涂范围内的其他构件需在喷涂前用贴纸进行保护，待整个施工过程结束后才可去除。

6 土建结构病害处置

6.1 隧道病害情况

通过实验检测公司对各座隧道进行专业全面的检测后报告显示，松毛岭隧道、蓝屋坪隧道、牛岭隧道土建结构主要病害均为渗水，渗漏类型为点状渗水，根据地质雷达检测数据分析，结合建设资料及日常养护经验分析，隧道渗水主要有3 方面：

（1）由于受建设期间施工工艺限制，衬砌施工过程中采用小木模拼搭而成的模板，这种施工方式在建设期间可能受到一些限制。由于小木模板的搭建相对简单，它可能无法提供足够的支撑力来确保衬砌的准确性和稳定性。

此外，在混凝土浇筑振捣过程中，漏浆是一个常见的问题。当混凝土在振动过程中发生漏浆时，衬砌就会出现不密实的情况。漏浆可能是由于混凝土的流动性较高，或者由于模板的安装不够紧密导致的。因此，需要严格控制混凝土的配比和流动性，以确保在浇筑过程中尽量减少漏浆的情况。对模板的安装应该更加紧密，以防止混凝土从模板缝隙中泄漏。

（2）施工过程中出现洞身围岩超挖现象，并且衬砌背后的回填不密实，这可能导致一系列问题。例如：回填不密实也是一个重要问题，它使得洞身周围的围岩没有得到有效的支撑和加固。当地下水通过回填材料渗透时，会对空洞和裂隙产生挤压力，进一步导致围岩的不稳定性和破坏。

为了解决这些问题，需要采取相应的措施。首先，对于超挖现象，需要及时采取补救措施，如填补洞身、加固围岩等，以恢复原有的洞身形状和稳定性。其次，回填材料应该选择合适的材料，并且在回填过程中要严格控制密实度，确保回填材料能够有效地支撑和加固围岩。

此外，定期监测和检查地下结构的变化也是非常重要的。通过使用各种地质和工程监测技术，可以及时发现空洞、裂隙等问题的出现，并采取相应的修复和加固措施。

（3）隧道防排水设施经过多年使用后，可能会由于淤积堵塞而导致隧道洞周水位升高。淤积物的堆积会限制排水设施的通畅性，使得排水能力减弱甚至完全失效。这将导致雨水、地下水或渗漏水无法迅速排除，进而使隧道内的水位逐渐上升[3]。

为了解决这些问题，需要进行维护和修复。首先，清理和疏通防排水设施，以确保其畅通有效的排水功能。其次，对于劣化的衬砌防水层，可以考虑进行修复或更换，以提高防水性能。此外，定期检查和监测隧道的水位和围岩情况，及时发现问题并采取相应的措施进行处理。

6.2 病害处置方案

该次病害处置，参照《指南》的要求，结合三座隧道渗漏水病害产生的原因、产生机理以及以往多次的渗漏水治理经验，在不影响隧道结构的安全性，最大限度降低对衬砌结构的损伤的情况下，按照“宜梳不宜堵”的原则，采用开槽埋管封堵工艺，把渗漏水通过排水管引流至边沟，治理后，通过两年的跟踪观察，能够达到“不渗不漏”的效果。