下穿隧道对营运高速公路路面性能影响研究分析

周小梅 黄民如

摘    要：开挖下穿隧道，会影响到营运高速公路的路面状况，导致路面出现不同程度的破坏，如：路面沉陷、路基开裂，甚至塌方等。通过对路面性能的影响分析，掌握病害的发展情况原因，提出合理处治方案，为后续类似工程提供经验。

关键词：下穿隧道;营运公路;路面性能;病害原因

1  试验方案

针对下穿隧道对高速公路产生的病害特点，采用先进的检测设备检测病害分布情况、发展层位、发展趋势、病害位置处路面结构和材料的影响，得出检测结论。随后针对不同的病害情况，进行病害原因分析，最终提出可靠的处治方案。路面结构：上面层4CM 改性沥青砼（AK-13A）+中面层6CM 中粒式沥青砼（AC-20I）+下面层6CM 粗粒式沥青砼（AC-25I）+上基层33CM 6%水泥稳定石屑+下基层16CM 4%水泥稳定石屑+底基层15CM 级配碎石。

2  路面检测结果及分析

2.1  路面损坏

首先通过对路面病害的详细调查，掌握路面病害的分布情况、数量及严重程度;其次了解病害的发展历史，掌握下穿隧道对路面病害影响程度;最后结合公路技术状况评定标准进行评定。根据调查可知。

（1）主线上行方向路面主要病害为裂缝及裂缝修补，其中裂缝及裂缝修补长度为270.1m、裂缝长度为31.6m、裂缝修补长度为227.5m、块状修补为2.5m2;（2）横向裂缝及其修补主要以贯穿裂缝为主，集中于主车道与超车道，纵向裂缝及其修补主要集中于主车道与慢车道的輪迹带，其损坏程度均为重;块状修补主要位于主车道，共4处;（3）主车道病害数量及种类明显多于超车道与慢车道，路面局部裂缝病害修补后重新开裂、出现错台，最大裂缝宽度达10mm，病害错综复杂，局部位置出现多次修补现象。病害产生于隧道开挖后第1个月，随着时间的推移，病害愈发愈严重，反复修补未能彻底。

综上所述，下穿隧道对高速公路路面主要病害是裂缝类病害，局部伴随沉陷，病害主要集中分布于三条车道。随着隧道的开挖，病害由轻度逐渐发展至重度，愈发愈严重，反复修补未能彻底修复。

2.2  路面弯沉

通过测试路面结构强度，掌握路基路面结构强度情况，了解路面基层是否存在脱空或者不密实状态。结果显示：路基路面结构承载力整体比较低，路面弯沉代表值总体较大，局部车道路面弯沉代表值远大于设计弯沉，路基存在不密实或者脱空现象。慢车道结构强度明显低于超车道。（设计弯沉为17.8，慢车道、主车道、超车道及半幅按车道统计代表值分别为24.9、17.5、11.2、19.3，单位是0.01mm。）

2.3  路面雷达探测

根据电磁波理论，其在介质中的传播特性取决于介质的波阻抗[η]，而波阻抗[η]与介质的相对介电常数ε存在确定的函数关系，即[η=1/ε]。当相邻两层介质的相对介电常数ε存在差异时，也就是相邻两介质的波阻抗[η]存在差异时，入射到分界面上的电磁波发生反射，形成反射波，这种反射波被雷达天线接收。这种波阻抗差异可用反射系数（反射系数直接反映了介质的电性及其差异）R表示，即：

也可以用功率反射系数Pr表示，即Pr=[R]2。结果显示：路面结构完整性与基层结构均匀性较差，查找出路基存在松散、空洞和含水量较大等区域。

2.4  路面钻芯与探坑开挖

首先采用先进的无损检测手段对路面存在病害进行检测，其次通过现场的钻芯及探坑开挖进行验证与复核，为处治方案的编制提供真实的数据。

钻芯检测结果：本次共钻取12个芯样，其中1个位于路面完好处，芯样完整;其余11个芯样，沥青层及基层均受到不同程度的破坏，局部位置基层松散破碎无法完整取出。

探坑开挖检测结果：病害裂缝贯穿沥青层，上基层出现块状裂缝，缝宽30mm;下基层缝宽26mm，上路床缝宽25mm，下路床未见明显裂缝，层间出现脱空现象。

综上所述，路面病害发展较为严重，病害贯穿至基层，局部位置贯穿至上路床，层间存在脱空现象。

3  路面病害原因分析

目前主要病害为纵（横）向裂缝、裂缝修补、龟裂及沉陷等病害。横向裂缝以半幅贯穿裂缝为主，纵向裂缝以轮迹带纵向开裂为主，并存在支缝，局部位置已发展为坑槽，初步原因如下。

（1）路面结构承载力不足：根据路面弯沉检测结果，路面弯沉代表值较大，局部车道路面弯沉代表值大于设计弯沉，路面结构承载力不足。（2）基层（水泥稳定石屑）存在松散、脱空：根据路面钻芯与路面探坑开挖检测结果，路面芯样及开挖处沥青层及基层均存在开裂、松散，局部位置基层完全松散，无法取出完整芯样，裂缝贯穿至基层或者路床;雷达检测情况看，基层存在脱空、不密实或含水量较大区域等情况。（3）路面纵向开裂：路面纵向裂缝两侧存在错台，并且裂缝为明显的上宽下窄的情况，纵向裂缝位置路基边沟存在下沉等情况，纵向裂缝主要是路基出现沉降，将路面拉裂形成纵向裂缝。（4）水的不利作用：项目位置处于珠三角地区，降雨丰富，且交通量非常大。雨水渗入路面结构层内部，基层含水量增加，在车辆的反复碾压作用下，基层强度下降，沉陷病害日益加剧。

4  结束语

根据下穿隧道对高速公路的专项检测分析，得出以下结论：

（1）下穿隧道对高速公路主要的影响是引起路基路面沉降，引起基层脱空不密实，导致路面开裂现象严重。沉降稳定后，后续综合处治应对路基及路床进行补强，对沥青层进行罩面。（2）沉降未稳定时，建议及时对路面病害进行修补，避免雨水下渗，破坏路基或路床。（3）类似下穿隧道开挖，理应加强隧道开挖时对洞身的保护，同时加强对营运高速公路的监测，及时对病害进行处治，降低影响。

参考文献：

[1] JTJD70—2019.公路隧道设计规范[S].