高速公路隧道主体结构养护优化研究

宋远

摘要：本文基于笔者的实际工作经验，首先概述了预防性养护理论和当前高速公路隧道衬砌结构养护的问题，然后针对隧道主体结构养护问题进行了针对性的优化。

关键词：隧道养护;衬砌结构;优化措施

一、序言

当前我国经济飞速发展，带动着我国基础建设开始了进一步的扩张。以公路的交通量和里程数来看，根据《2019年交通运输行业发展统计公报》显示，我国于2019年年末公路总里程数达到了惊人的501.25万公里，同比上年增长了16.60万公里。但越来越发达的公路交通系统也暴露出不少的问题，以隧道方面来说，越来越多的隧道出现了衬砌变形、背后空洞、厚度不足、开裂破损和腐蚀等衬砌病害问题，为隧道内的交通安全带来了不少隐患。本文基于笔者的实际工作经验，结合预防性养护理念，对衬砌结构养护优化问题进行了研究，希望能为相关隧道养护项目提供借鉴。

二、预防性养护理论

预防性养护理论最早出现于发达国家的建筑理论，后来经过不断地摸索与完善最终形成了一套使用的养护体系。预防性养护理论主要是针对隧道的病害所采取的养护措施，在控制病害的基础上延长隧道的使用年限。随着时代的进步，预防性养护的方式也要随着技术的更迭二进行相应的优化。比如传统的预防性养护的步骤较为简单，放到当前的隧道环境中无法发挥出延长隧道寿命的功能，所以需要针对当前的技术来对现有预防性养护进行调整。预防性养护的本质是对隧道病害问题进行提前预警，让相关管理人员能够尽快开展相应的隧道病害治理工作，遏制病害问题的进一步恶化。我国当前基建工程飞速发展，相较于其他国家来说隧道的数量要更多，种类也非常繁杂，所以从宏观层面看，制定一个适用于所有类型的预防性养护体系显然不现实，所以需要针对不同地方的特点来进行相应的体系构建，进而制定出科学完备的养护方案。

预防性养护体系的构建主要基于以下几点原则：首先是全面性原则，即通过定期的监测来获得隧道安全方面的全面数据，进而在全面数据的基础上制定出相应养护方案，并且针对数据的变化对方案进行实时的更新;其次是技术性原则，技术性原则主要是指相关的信息技术来建立起相应的隧道养护平台，一方面用技术手段对现有的数据进行处理，另一方面基于信息化時代的互联网思维对平台效率进行优化;最后是自动化原则，自动化原则是基于技术性原则的延伸，主要目的在与对隧道养护工作实现全面的自动化，节省人力成本的同时加快管理效率。

三、隧道衬砌结构养护优化措施

基于预防性养护理论，笔者认为在建立起信息化管理系统的同时，还需要对不同的衬砌结构问题进行针对性的优化，具体可以分为以下几点：

（一）衬砌厚度不足优化

衬砌厚度问题通常情况下是因为施工质量问题或者设计问题所导致，所以针对衬砌厚度不足主要也是从加固和提高施工质量两个方面进行考虑，一方面对施工过程中出现的种种问题进行整改，另一方面在现有的衬砌结构基础上增加补强加固措施。

首先是设计方面的特点，衬砌结构的设计参数更为严格，如果在设计阶段出现参数错误或者施工阶段出现施工质量不足等问题，就很容易埋下后续的隐患。所以科学合理的结构设计是衬砌结构的基础，基于不同隧道项目的实际需求，相关设计人员应该对施工现场的地质条件和环境情况进行周密的勘测，并且根据不同的实际情况、相关建筑项目的要求和国家规定来拟定衬砌结构的位置、厚度度和其他参数。衬砌结构的设计是基于衬砌结构的低可塑性进行的，所以在具体设计时要基于到相关荷载实验数据之上进行，笔者在进行相关的设计时使用的是BIM软件来对衬砌结构的位置、承载力和其他参数调整，并从中取最优解。在进行软件仿真时要输入确切的勘探成果，进而求出衬砌结构的地面深度。另外需要根据建设需求和使用规范性进行原材料的选择和配比。最为混凝土材料中最重要的原材料，水泥发挥重要作用。水泥的选择需根据工程成本进行性价比的考核，选择质量有保证的供货商进行合作。同时在水泥的保存上应注意防潮，选择干燥易存储和放置的地点进行堆砌。在使用顺序上，遵循先入先出的原则，在施工过程中，定期对水泥情况进行检查，潮湿天气注重防潮，避免水泥结块而影响使用，损失工程成本。最后混凝土的搅拌上注意配比，经多次试验后得到混凝土的最佳配比。

其次是现有的隧道补强加固措施的运用，现有的隧道补强加固措施可以分为注浆回填、拆除重建、挂网喷浆和套衬砌补强四类措施。其中注浆回填适用于因衬砌背后空洞而引起的厚度不足情况，拆除重建适用于衬砌失去支护能力的情况，可适用于上述的施工管理优化方案，挂网喷浆适用于衬砌内部补强的需求，同时挂网喷浆还能够修补衬砌的裂缝，套衬砌补强适用于衬砌结构厚度不足范围较广的情况，大面积的修补厚度问题。

（二）衬砌背后空洞优化

隧道衬砌背后空洞病害严重影响着衬砌结构的安全性。因此，针对衬砌背后空洞病害的治理显得尤为重要。当衬砌背后空洞较小时，一般采取对空洞位置进行打孔注浆的方法，将空洞部位填充密实。在施工过程中应当注意混凝土收缩问题，可以在混凝土中添加减水剂或是泵送剂来降低混凝土的水灰比，适当加入膨胀剂来控制混凝土的收缩性。施工时还应注意空洞的排气，在衬砌背后空洞位置打一个排气孔，当排气孔有浆液流出来时及时堵塞排气孔，并持续注入混凝土加压一定时间。而当衬砌背后空洞较大时，可以采取与治理衬砌厚度不足相同的方法。

（三）衬砌漏水问题优化

首先是衬砌内防水注浆和衬砌壁后防水注浆加固方法，当衬砌与围岩之间存在空隙而造成衬砌结构渗漏水情况时，可采用衬砌内注浆的方法对其进行治理，既可以提高衬砌强度和抗蚀防水能力，也能够起到分段赶水的作用;对于衬砌壁后围岩条件较差所引起的严重裂损渗漏水情况，特别是针对单式衬砌的渗漏水，可采用将浆液注入衬砌壁后的方法进行防水治理，使围岩加固和密实。

其次是衬砌内贴式防水方法，混凝土施工后因为混凝土的质量或者人为所造成的失误，经常会出现相应的裂缝现象。裂缝问题不仅会对外观和后续施工产生影响，更会对建筑整体的施工质量造成负面影响。所以一方面施工人员需要针对所在地方的气候环境、地理条件等情况进行混凝土施工的调整，更需要对混凝土的各个施工步骤进行严格监控，针对原料采购、捣拌和搅和的过程制定严格的监管措施和相应的施工对策，预防混凝土在施工完成后出现裂缝现象。施工前还应对衬砌进行湿润处理，再涂不少于两层预先配置好的防水砂浆即可。

四、总结

本文主要是针对高速公路隧道主体结构养护措施进行了相应的优化。作为隧道安全的基础，衬砌结构施工的任何一个失误都可能造成严重的后果，影响后续的工程进展乃至相关人员的人身财产安全。所以衬砌结构的养护不仅需要科学完备的设计方案、环环相扣的施工工艺和先进有效地管理经验，更需要对每个施工和管理人员严格要求，加强管理人员的安全意识，进而形成对隧道安全形成最为有力的保障。

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作者单位：湖南高速公路集团有限公司常德分公司沅陵养护（桥隧）所