高速公路隧道橋梁加固技術(shù)和施工工藝研究

蔡 煜

（中國(guó)路橋工程有限責(zé)任公司，北京 100011）

隧道橋梁作為高速公路建筑結(jié)構(gòu)的主要組成部分，在提升高速公路的通勤率、保證高速公路路徑最優(yōu)化方面發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。從實(shí)際情況來(lái)看，高速公路隧道橋梁在投入使用后的一段時(shí)間內(nèi)，受到多種因素的影響，會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形、路面沉降等問(wèn)題，影響了行車安全，帶來(lái)了巨大的風(fēng)險(xiǎn)隱患?；诖?，需要做好隧道橋梁的加固工作，通過(guò)必要的加固施工，保證隧道橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少各類病害的發(fā)生，在確保區(qū)域交通流暢度的同時(shí)，有效管控高速公路的養(yǎng)護(hù)成本，避免額外的費(fèi)用支出。

1 高速公路隧道橋梁主要病害及其成因

對(duì)目前高速公路隧道橋梁主要病害進(jìn)行系統(tǒng)分析，有助于幫助工作人員在思維層面形成正確的認(rèn)知，進(jìn)一步掌握高速公路橋梁病害的主要類型以及誘發(fā)因素，為后續(xù)加固技術(shù)的應(yīng)用以及施工工藝的優(yōu)化提供了基礎(chǔ)。

1.1 高速公路隧道橋梁主要病害

高速公路隧道橋梁在日常使用的過(guò)程中，在多種因素的共同作用下，在部分區(qū)域會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫、沉降或坑槽等問(wèn)題。這些情況的發(fā)生，無(wú)疑影響了高速公路隧道橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，提高了安全事故的發(fā)生概率。病害的多元化，無(wú)形之中也增加了高速公路橋梁隧道加固的難度。以橋梁隧道裂縫為例，可以將其劃分為溫度裂縫、荷載裂縫、沉降裂縫以及收縮裂縫等不同的類型，裂縫的出現(xiàn)不僅造成橋梁隧洞自身美觀度的下降，還會(huì)誘發(fā)其他病害，影響高速公路隧道橋梁的通行能力[1]?；谶@種認(rèn)知，在高速公路隧道橋梁項(xiàng)目整體施工完成之后，需要組織人員采用科學(xué)的加固方法，定期開(kāi)展隧道橋梁的維護(hù)與保養(yǎng)工作，通過(guò)系統(tǒng)的保養(yǎng)，使其隧道橋梁始終處于良性狀態(tài)，充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)價(jià)值與社會(huì)價(jià)值。

1.2 高速公路隧道橋梁病害的成因

從實(shí)際情況來(lái)看，高速公路隧道橋梁病害的誘發(fā)原因是多方面的。具體而言，在施工建設(shè)過(guò)程中，使用的混凝土如果沒(méi)有進(jìn)行必要的質(zhì)量控制，就會(huì)出現(xiàn)混凝土粗料、水泥以及添加劑質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題，進(jìn)而使得混凝土的整體性能無(wú)法滿足實(shí)際的使用需求，降低了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；或是在高速公路隧道橋梁施工的過(guò)程中，沒(méi)有嚴(yán)格遵循相關(guān)施工技術(shù)規(guī)范，導(dǎo)致隧道橋梁的部分結(jié)構(gòu)沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)；同時(shí)，在高速公路隧道橋梁完成主體施工之后，隧道橋梁自身在荷載、溫度、濕度等外部條件的作用下，也容易出現(xiàn)裂縫、沉降等病害[2]。考慮到高速公路隧道橋梁病害誘發(fā)原因的多樣性，在日常的加固施工環(huán)節(jié)，相關(guān)工作人員可以采取針對(duì)性的處理手段，促進(jìn)隧道橋梁病害的有效處理，達(dá)到加固結(jié)構(gòu)、延長(zhǎng)使用壽命的目的。

2 現(xiàn)階段高速公路隧道橋梁加固施工存在的問(wèn)題

現(xiàn)階段在進(jìn)行高速公路橋梁加固施工的過(guò)程中，部分施工單位暴露出加固方法選擇不當(dāng)?shù)确矫娴膯?wèn)題，造成橋梁隧道的加固效果不佳，無(wú)法滿足實(shí)際的加固需求。

工作人員在對(duì)高速公路隧道橋梁進(jìn)行加固的過(guò)程中，往往采用直接加固以及間接加固兩種施工方法，但是從實(shí)際情況來(lái)看，直接加固與間接加固的適用范圍較為有限，難以滿足特殊場(chǎng)景下的高速公路隧道橋梁加固需求，造成資源的浪費(fèi)。裂縫作為目前高速公路隧道橋梁主要的病害，在裂縫加固處理的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)采取針對(duì)性的加固手段，優(yōu)化裂縫加固方法，實(shí)現(xiàn)不同成因裂縫的針對(duì)性處理。但是從實(shí)際情況來(lái)看，一部分工作人員在進(jìn)行高速公路隧道橋梁裂縫加固處理的過(guò)程中，沒(méi)有立足于實(shí)際對(duì)裂縫的誘發(fā)原因以及嚴(yán)重程度進(jìn)行分析，導(dǎo)致裂縫加固方案缺乏針對(duì)性，加固效果較差，影響了整個(gè)高速公路橋梁加固的效果。

3 高速公路隧道橋梁加固技術(shù)與施工工藝優(yōu)化策略

為保證高速公路隧道加固效果，工作人員需要以科學(xué)性原則、實(shí)用性原則為導(dǎo)向，結(jié)合高速公路隧道橋梁病害的類型以及目前橋梁隧道加固中暴露出的問(wèn)題，對(duì)加固技術(shù)與施工工藝進(jìn)行優(yōu)化創(chuàng)新，以切實(shí)滿足實(shí)際的橋梁隧道的運(yùn)維需求。

3.1 高速公路隧道橋梁加固基本流程

工作人員在進(jìn)行高速公路隧道施工加固的過(guò)程中，為確保加固效果，在加固工作在開(kāi)展之初，有必要組織相關(guān)人員提前進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，收集隧道橋梁的相關(guān)數(shù)據(jù)，掌握地質(zhì)情況。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合高速公路隧道橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，逐步明確加固過(guò)程中應(yīng)當(dāng)著重關(guān)注的環(huán)節(jié)以及問(wèn)題。通過(guò)這種方式，理順整個(gè)加固基本流程，提升加固效果，也為后續(xù)加固技術(shù)的應(yīng)用以及施工工藝的優(yōu)化升級(jí)創(chuàng)造了條件[3]。尤其是現(xiàn)階段高速公路隧道橋梁病害的誘發(fā)因素較多，加固施工難度較高，加固流程的完善能夠劃定施工流程，強(qiáng)化施工效果，確保高速公路隧道橋梁加固工作的順利進(jìn)行。以高速公路隧道橋梁樁基加固為例，為保證加固效果，可以采取施工準(zhǔn)備、鋼管支撐、土方開(kāi)挖、混凝土界面處理、加固處理、施工監(jiān)測(cè)等基本施工流程，確保各項(xiàng)隧道橋梁樁基加固工作順利開(kāi)展。

3.2 高速公路隧道主要加固技術(shù)

高速公路隧道直接加固法主要用于提升隧道橋梁的整體剛度以及承載力，從而增強(qiáng)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，以有效應(yīng)對(duì)沉降問(wèn)題的發(fā)生。在實(shí)際處理環(huán)節(jié)，工作人員可以采取包鋼加固法、截面面積提高法以及預(yù)應(yīng)力加固法等不同的加固技術(shù)。包鋼加固法主要借助于鋼板、型鋼等材料，對(duì)出現(xiàn)病害的隧道橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行外側(cè)包裝加固，在外包加固的作用下，有效增強(qiáng)高速公路隧道橋梁原有結(jié)構(gòu)剛度以承載能力，同時(shí)外包鋼加固法能夠增強(qiáng)隧道橋梁結(jié)構(gòu)的抗彎抗壓能力，并且整個(gè)施工活動(dòng)的周期較短，需要的空間較小[4]。為增強(qiáng)隧道橋梁結(jié)構(gòu)的抗壓能力，減少沉降情況的發(fā)生，工作人員可以采用提高截面加固方案，使用與原有隧道橋梁相同的施工材料，對(duì)部分建筑構(gòu)件的橫截面積進(jìn)行加大。通過(guò)這種方式，將隧道橋梁受到的負(fù)載控制在一定的范圍內(nèi)，增強(qiáng)了隧道橋梁結(jié)構(gòu)的承載力。除此之外，工作人員還可以結(jié)合預(yù)應(yīng)力加固法，采用高強(qiáng)度的鋼筋或者型鋼，對(duì)病害區(qū)域進(jìn)行預(yù)應(yīng)力撐桿或拉桿的安裝。這種加固技術(shù)，能夠有效控制橋梁裂縫，將裂縫撓度控制在合理的范圍之內(nèi)，不斷提升隧道橋梁自身的抗裂能力。間接加固法主要是對(duì)高速公路隧道橋梁的受力結(jié)構(gòu)以及負(fù)載作用的發(fā)生進(jìn)行調(diào)整，以此來(lái)保證隧道橋梁的整體穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。在實(shí)際施工環(huán)節(jié)，工作人員可以采取支點(diǎn)加固法、構(gòu)件加固法等多種方式，針對(duì)性地提升隧道橋梁不同建筑結(jié)構(gòu)的受力穩(wěn)定性。具體而言，工作人員根據(jù)高速公路隧道橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定支點(diǎn)以及構(gòu)件加固的位置以及加固數(shù)量。

3.3 高速公路隧道加固施工工藝

除了采取直接加固以及間接加固的方法，高速公路隧道橋梁加固施工環(huán)節(jié)，可以嘗試用灌漿加固法，即通過(guò)相應(yīng)的施工設(shè)備，利用氣壓、液壓等，將具有固化能力的漿液泵入隧道橋梁裂縫的空隙之中，通過(guò)這種方式，來(lái)實(shí)現(xiàn)隧道橋梁裂縫、孔隙的快速封堵，有效提升隧道橋梁的防滲能力。在實(shí)際施工環(huán)節(jié)，工作人員應(yīng)按照成孔、放管、攪漿、灌漿以及封孔的施工流程，有序開(kāi)展灌漿施工。為保證鉆孔的質(zhì)量，往往使用89mm的鉆頭進(jìn)行鉆孔作業(yè)?？紤]到部分地區(qū)土壤黏性較強(qiáng)，在鉆孔環(huán)節(jié)，可以對(duì)孔壁進(jìn)行必要的防護(hù)，保證鉆孔的實(shí)際效果。在灌漿加固施工完成后，工作人員需要對(duì)其施工效果進(jìn)行評(píng)估，以保證施工的有效性[5]。

4 施工案例

為保證加固技術(shù)與施工工藝能夠充分滿足高速公路隧道橋梁的維護(hù)需求，有效化解各類結(jié)構(gòu)性風(fēng)險(xiǎn)，文章以某高速公路隧道橋梁作為研究對(duì)象，全面分析其病害表現(xiàn)，評(píng)估其加固施工方案，嘗試進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，保證加固技術(shù)與施工工藝的實(shí)用性。

某高速公路隧道橋梁位于城市邊緣地帶，以東西走向簡(jiǎn)支量的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)施工，隧道橋梁長(zhǎng)度約100m。在使用過(guò)程中，由于受到溫度、降水、地質(zhì)等因素的影響，橋梁隧道區(qū)域出現(xiàn)土體擾動(dòng)，部分結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫以及沉降等情況，為保證該隧道橋梁的通行能力，相關(guān)部門與施工企業(yè)合作，進(jìn)行加固施工。為保證施工活動(dòng)的有序進(jìn)行，縮短施工周期，施工企業(yè)提前組織專業(yè)人員，進(jìn)入隧道橋梁病害發(fā)生區(qū)域，對(duì)病害的類型、嚴(yán)重程度、發(fā)生位置等進(jìn)行一一記錄，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合該高速公路隧道橋梁的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，制定了加固施工的主要流程。整個(gè)流程涉及高速公路隧道橋梁加固的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、加固方法、施工監(jiān)測(cè)等方面，形成了對(duì)隧道橋梁加固施工的全方位管理，無(wú)形之中增強(qiáng)了隧道橋梁加固效果。在具體的加固環(huán)節(jié)，工作人員使用灌漿加固法，對(duì)隧道橋梁內(nèi)部出現(xiàn)的裂縫進(jìn)行了必要的修補(bǔ)，同時(shí)考慮到當(dāng)期地質(zhì)情況較為復(fù)雜，在實(shí)際的施工環(huán)節(jié)，工作人員對(duì)灌漿的成分配比進(jìn)行了必要的調(diào)控，避免配比不科學(xué)導(dǎo)致灌漿無(wú)法發(fā)揮加固作用的情況。從實(shí)際情況來(lái)看，灌漿加固法施工難度較低，施工周期較短，裂縫加固的效果較好，施工成本得到縮減，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。從最終的施工監(jiān)測(cè)結(jié)果來(lái)看，灌漿加固施工能夠有效提升隧道橋梁的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有效應(yīng)對(duì)各類病害。

5 結(jié)束語(yǔ)

高速公路橋梁隧道病害的發(fā)生，在很大程度上影響了橋梁隧道自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以及安全性，帶來(lái)了巨大的風(fēng)險(xiǎn)隱患。為做好橋梁隧道加固工作，文章立足于實(shí)際，在分析高速公路隧道橋梁主要病害的基礎(chǔ)上，依托現(xiàn)有的技術(shù)手段，對(duì)加固技術(shù)以及施工工藝進(jìn)行創(chuàng)新，形成相應(yīng)的施工方案。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合某高速公路隧道橋梁項(xiàng)目，對(duì)相關(guān)加固技術(shù)以及施工工藝的可操作性進(jìn)行探討，確保高速公路隧道的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。