探討國省普通干線公路隧道的提質(zhì)升級改造措施

曹 洋

（龍巖市長汀公路事業(yè)發(fā)展中心,福建 長汀 366300）

0 引言

公路是我國公路交通系統(tǒng)的重要組成部分，隧道是公路的重要構(gòu)造物，能夠極大地縮短行車?yán)锍蹋岣呓煌ㄟ\(yùn)輸?shù)男?，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展。當(dāng)前，很多國省普通干線隧道修建時間較長，已經(jīng)不能達(dá)到相關(guān)技術(shù)規(guī)范的要求，自從2019 年1 月18 日，交通部辦公廳印發(fā)了《促進(jìn)公路隧道提質(zhì)升級行動方案》，決定在全國實(shí)施促進(jìn)公路隧道提質(zhì)升級行動，通過補(bǔ)齊隧道交通工程與附屬設(shè)施短板，提升在役公路隧道土建結(jié)構(gòu)等工作，推進(jìn)公路隧道提質(zhì)升級，更好地為公眾提供安全便捷的出行服務(wù)，推動加快建設(shè)交通強(qiáng)國。公路隧道提質(zhì)升級改造工作中，需要結(jié)合現(xiàn)行隧道養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范以及交通部公路局編制的《公路隧道提質(zhì)升級行動技術(shù)指南》（下稱《指南》），結(jié)合隧道的實(shí)際情況，因地制宜地進(jìn)行提質(zhì)升級方案的設(shè)計。

1 工程概況

該文中涉及提質(zhì)升級改造隧道共6 座，位于福建省龍巖市長汀縣境內(nèi)，均為國省干線公路隧道，隧道基本情如下：①松毛嶺隧道，位于國道319 線，全長1 364 m，屬長隧道，雙向兩車道，行車道寬10.5 m，修建時間1994 年，1995 年建成通車；②牛嶺隧道，位于國道319 線，全長940 m，屬中隧道，雙向兩車道，行車道寬10.5 m，修建時間1995 年，1996 年建成通車；③大雪嶺1 號隧道，位于國道534 線，全長496 m，屬中隧道，雙向兩車道，行車道寬8 m，修建時間2007 年，2008 年建成通車；④大雪嶺2 號隧道，位于國道534 線，全長278 m，屬中隧道，雙向兩車道，行車道寬8 m，修建時間2007 年，2008 年建成通車；⑤大嶺崠隧道，位于省道S221 線，全長306 m，屬中隧道，雙向兩車道，行車道寬7.5 m，修建時間2009年，2011 年建成通車；⑥藍(lán)屋坪隧道，位于國道319 線，全長130 m，屬短隧道，雙向兩車道，行車道寬10.5 m，修建時間1995 年，1996 年建成通車。

由于隧道修建時間處于1995—2009 年間，受建設(shè)期間資金、建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)、施工工藝等多方面的影響，隧道狀況與現(xiàn)行隧道建設(shè)、養(yǎng)護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范相比較存在較大的差距。隨著經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，近年來國省干線公路車流量急劇增加，因此對這6 座隧道進(jìn)行提質(zhì)升級改造在提高行車安全性、推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面意義重大。以下對于交通安全設(shè)施、照明設(shè)施和通風(fēng)設(shè)施以及其他交通工程與附屬設(shè)施，應(yīng)檢查既有設(shè)施是否滿足《指南》檢查項(xiàng)目清單的技術(shù)要求，據(jù)排查評估結(jié)果確定提質(zhì)升級內(nèi)容并組織實(shí)施。

2 機(jī)電工程改造

2.1 照明系統(tǒng)

根據(jù)隧道等級、隧道長度、設(shè)計時速、車道數(shù)、交通量燈隧道基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，核查照明設(shè)施完備性及既有設(shè)施是否滿足《指南》的技術(shù)要求，經(jīng)過隧道亮度測試，松毛嶺隧道及牛嶺隧道照明系統(tǒng)達(dá)不到《指南》的技術(shù)要求，需進(jìn)行改造[1]。

2.1.1 松毛嶺隧道照明系統(tǒng)改造

松毛嶺隧道照明系統(tǒng)經(jīng)檢測，電路主纜線各項(xiàng)指標(biāo)符合要求，橋架未銹蝕，牢固穩(wěn)定，隧道入口段、過渡段、中間段路面亮度均不足。

根據(jù)檢測結(jié)果，制定以下改造方案：電路主纜線及橋架仍可繼續(xù)使用，無須更換；LED 燈具由于使用時間較長，光源衰退嚴(yán)重，此次改造將所有舊燈具進(jìn)行更換，基本段燈具間距不變，進(jìn)出口兩端設(shè)置過渡段及增強(qiáng)段，燈具進(jìn)行加密，改造后經(jīng)過測試，亮度符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.2 牛嶺隧道照明系統(tǒng)改造

牛嶺隧道經(jīng)檢測，電路原主纜線為鋁質(zhì)電纜，技術(shù)指標(biāo)不符合現(xiàn)行規(guī)范要求，橋架銹蝕較嚴(yán)重，部分橋架松動，隧道入口段1、入口段2、過渡段路面亮度均不足。

根據(jù)檢測結(jié)果，制定以下改造方案：隧道右幅增設(shè)一路照明設(shè)備，左幅原照明線路設(shè)備全部拆除，重新架設(shè)，隧道內(nèi)的照明段劃分為入口1 段、入口2 段、過渡1 段、基本段，洞內(nèi)燈具布設(shè)方式為兩側(cè)對稱形式布燈，燈具基本間距6 m，進(jìn)出口兩端設(shè)置過渡段及增強(qiáng)段，改造后經(jīng)過測試，亮度符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 供配電系統(tǒng)

通過檢測，松毛嶺隧道原有配電柜及自動控制系統(tǒng)老化較為嚴(yán)重，原有柴油發(fā)電機(jī)使用年限較長，均易產(chǎn)生故障，需對供配電系統(tǒng)進(jìn)行改造。

根據(jù)檢測結(jié)果，制定以下改造方案：更換一組配電柜及機(jī)電控制系統(tǒng)，包含一面隧道變電所進(jìn)線柜、一面隧道變電所雙電源切換及兩面隧道變電所饋線柜，更換三相交流柴油發(fā)電機(jī)一臺。改造后隧道照明系統(tǒng)可根據(jù)設(shè)置時間自動開啟和關(guān)閉，遇到隧道停電時，柴油發(fā)電機(jī)自動啟動，保證照明系統(tǒng)及通風(fēng)系統(tǒng)正常工作。

3 通風(fēng)設(shè)施

3.1 通風(fēng)設(shè)施情況及改造方案

該文涉及的6 座隧道原通風(fēng)方式如下：松毛嶺隧道為機(jī)械通風(fēng)，其余5 座隧道均為自然通風(fēng)。根據(jù)《指南》中的規(guī)范要求，長度＞2 000 m 的二級、三級、四級公路隧道應(yīng)設(shè)置火災(zāi)機(jī)械排煙裝置，該項(xiàng)目6 座隧道均小于2 000 m，不考慮火災(zāi)工況，依據(jù)《指南》中雙向交通隧道判定公式（B.2.1-1）“L×N≥6×105”計算后，判定松毛嶺隧道需設(shè)計機(jī)械通風(fēng)裝置。松毛嶺隧道原安裝有射流風(fēng)機(jī)3 臺，由于風(fēng)機(jī)安裝使用時間較長，預(yù)埋鋼板、風(fēng)機(jī)吊桿、風(fēng)機(jī)均銹蝕嚴(yán)重，已無法正常使用，此次改造將風(fēng)機(jī)全部拆除更換。

基于松毛嶺隧道通風(fēng)設(shè)施的實(shí)際情況，結(jié)合《指南》要求，制定了以下改造方案：通風(fēng)系統(tǒng)新安裝4 臺900型雙向可逆射流風(fēng)機(jī)，每臺功率30 W，總功率120 W，其中3 臺為正常情況下運(yùn)行風(fēng)機(jī)，1 臺為備用風(fēng)機(jī)。因原風(fēng)機(jī)預(yù)埋件銹蝕嚴(yán)重已無法使用，因此需在布設(shè)風(fēng)機(jī)處設(shè)置套拱，每處套拱長度7 m，該次改造，套拱采用型鋼支撐，澆筑微膨脹鋼筋混凝土的形式。通過對擬布設(shè)風(fēng)機(jī)位置前后3.5 m 段落襯砌檢測和隧道內(nèi)輪廓檢測，在襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、耐久性和設(shè)計界限均滿足設(shè)計要求的情況下，方可在該段布設(shè)風(fēng)機(jī)。

3.2 通風(fēng)施工改造施工

3.2.1 施工工序

施工改造以下工序開展：拆除設(shè)備→放樣→開鑿→布設(shè)鋼構(gòu)件→立?！鷿仓炷痢鹉！惭b風(fēng)機(jī)

（1）拆除原風(fēng)機(jī)設(shè)施。

（2）按照設(shè)計圖紙進(jìn)行放樣，標(biāo)記套拱每榀型鋼骨架布設(shè)位置。

（3）因套拱腳處型鋼骨架需侵入隧道襯砌內(nèi)，結(jié)合松毛嶺隧道實(shí)際情況采用人工配合電鎬方式拆除侵入位置襯砌襯混凝土。

（4）清理套拱段二襯表面浮塵、油污、管線等，在二襯混凝土表面光滑的情況下，需進(jìn)行鑿毛，鑿點(diǎn)深度約6 mm，點(diǎn)距均勻，清除混凝土表面漿皮96%以上，凹凸麻面效果明顯，因松毛嶺隧道建設(shè)時模板采用的是小木模，二襯混凝土表面粗糙，所以未進(jìn)行鑿毛。

（5）二襯表面鉆孔植筋，布設(shè)、固定型鋼骨架，二襯混凝土表面均勻涂刷界面劑，并綁扎鋼筋網(wǎng)及設(shè)置預(yù)埋件。

（6）架立模板，澆筑C35 微膨脹混凝土，達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后方可拆模，進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，再進(jìn)行下一模施工，以此循環(huán)。

（7）拱圈混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行風(fēng)機(jī)預(yù)埋件拉拔實(shí)驗(yàn)，保證支撐風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到實(shí)際風(fēng)機(jī)靜荷載的15 倍以上方可安裝風(fēng)機(jī)。

3.2.2 施工重點(diǎn)事項(xiàng)

在實(shí)際施工過程中，結(jié)合松毛嶺隧道實(shí)際情況，進(jìn)行了施工的組織，在施工中有以下幾方面重點(diǎn)事項(xiàng)：

（1）松毛嶺隧道交通量大，繞行路線遠(yuǎn)，無法采取全封閉施工，因此在風(fēng)機(jī)套拱施工作業(yè)時，由交警、路政執(zhí)法和施工人員在隧道外設(shè)置交通管控點(diǎn)進(jìn)行臨時交通管控，采取間斷性開放交通，考慮車流量因素，原則上每半小時通行一次，左右幅車輛單向通行，實(shí)際開放交通時間根據(jù)現(xiàn)場等待通行車輛數(shù)量情況靈活掌握。

（2）風(fēng)機(jī)套拱施工時需搭設(shè)滿堂腳手架，參考隧道建筑界限高度，在腳手架中部設(shè)置高度4.5 m、寬度4 m的行車通道，通道腳手架鋼管上粘貼反光紙及安裝發(fā)光燈帶，起到通道提示作用，同時，為確保腳手架安全，在隧道外部交通管控點(diǎn)處安裝限高4.5 m、限寬4 m 的臨時限制架，超高超寬車輛禁止進(jìn)入隧道[2]。

（3）套拱施工過程中，在開放車輛通行前，應(yīng)通知施工人員離開腳手架，進(jìn)入安全區(qū)域，待所有施工人員進(jìn)入安全區(qū)域后才可開放交通，待隧道交通再次封閉后，施工作業(yè)人員方可進(jìn)入作業(yè)區(qū)域。

4 交通安全設(shè)施

對照《指南》中交通安全設(shè)施檢查項(xiàng)目清單及附錄圖示，6 座隧道交安設(shè)施均需提升，提升的內(nèi)容相同，具體如下：

（1）隧道信息標(biāo)志版面不符合要求，拆除舊信息標(biāo)志，安裝符合新規(guī)范的單臂懸掛信息標(biāo)志，安裝在距離隧道洞口30～250 m 處。

（2）增設(shè)附著式疏散指示標(biāo)志，設(shè)置于隧道兩側(cè)墻上，間距50 m 設(shè)置一處。

（3）增設(shè)附著式消防設(shè)備指示標(biāo)志，設(shè)置在每處消防栓上方。

（4）增設(shè)輪廓帶，按照《公路交通安全設(shè)施設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D81—2017）中的相關(guān)規(guī)定，每一道間隔距離100 m。

（5）隧道洞內(nèi)原車道邊緣線及中線是普通熱熔反光標(biāo)線，為提升行車安全性，此次改造將標(biāo)線清除，設(shè)置振動熱熔反光標(biāo)線。

（6）隧道兩端洞口向洞外延伸150 m 范圍內(nèi)設(shè)置縱向減速標(biāo)線。

5 其他交通工程與附屬設(shè)施

5.1 改造方案

根據(jù)大雪嶺1#隧道和大雪嶺2#隧道的實(shí)際情況，制定了以下的改造方案：在檢修道蓋板以上2.5 m 范圍噴涂白色新型瓷化涂料，此涂料在干燥后能產(chǎn)生類似瓷磚釉面的效果，有較高的硬度，能夠防水、耐腐蝕、耐高溫，同時有效提高燈光的反射效果，增強(qiáng)隧道洞內(nèi)的亮度，且在日常養(yǎng)護(hù)中便于清洗，在損壞后易于修補(bǔ)。

5.2 施工工序

打磨沖洗—修補(bǔ)襯砌—涂刷固化劑—粉刷第一層找平層—粉刷第二層找平層—找平層打磨清灰—噴涂第一道底漆—噴涂第二道底漆—噴涂面漆。

5.3 施工方法

結(jié)合隧道的實(shí)際情況，施工方法如下：

（1）基底處理。將噴涂范圍襯砌打磨平整，然后用高壓水槍清洗襯砌，將浮塵及顆粒物全部沖洗干凈，待襯砌干燥后，將襯砌裂縫、孔洞用建筑外墻膩?zhàn)臃坌扪a(bǔ)。

（2）底層施工。在噴涂范圍內(nèi)均勻涂刷固化劑，提高襯砌固結(jié)性，固結(jié)劑干燥后，粉刷第一層找平層，待第一層找平層干燥后方可進(jìn)行第二層找平層施工，找平層材料均使用建筑外墻膩?zhàn)臃?，粉刷?yīng)做到厚度均勻、表面平整[3]。

（3）面層施工。用打磨機(jī)將找平層打磨平整，浮塵清理干凈后噴涂漆瓷化涂料，噴涂工序?yàn)橐坏赖灼醿傻烂嫫?，第二道面漆干燥后在蓋板以上0.65～1.0 m 之間噴涂寬度為0.35 m 的黃色腰線。每道涂料噴涂后4～12 h 表面能夠干燥，每道涂料完全干燥后才可噴涂下一道。

5.4 施工注意事項(xiàng)

施工中注意事項(xiàng)如下：

（1）施工環(huán)境溫度應(yīng)在4～30 ℃，濕度小于80%，或溫度高于露點(diǎn)3 ℃以上，方能進(jìn)行施工。

（2）打磨作業(yè)時宜使用帶有粉塵收集裝置的打磨機(jī)，避免作業(yè)時隧道洞內(nèi)粉塵量太大，影響行車視線。

（3）噴涂涂料時，每道噴幅寬度為30～50 ℃，搭接幅度5～9 cm，移動速度0.7～1 m/min，且噴涂厚度要均勻。

（4）噴涂作業(yè)時，要實(shí)時觀察濕膜厚度，以保證干膜厚度，每道涂料均不得有咬底、剝落、漏涂和起泡等缺陷。

（5）不需噴涂的部位及噴涂范圍內(nèi)的其他構(gòu)件需在噴涂前用貼紙進(jìn)行保護(hù)，待整個施工過程結(jié)束后才可去除。

6 土建結(jié)構(gòu)病害處置

6.1 隧道病害情況

通過實(shí)驗(yàn)檢測公司對各座隧道進(jìn)行專業(yè)全面的檢測后報告顯示，松毛嶺隧道、藍(lán)屋坪隧道、牛嶺隧道土建結(jié)構(gòu)主要病害均為滲水，滲漏類型為點(diǎn)狀滲水，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)分析，結(jié)合建設(shè)資料及日常養(yǎng)護(hù)經(jīng)驗(yàn)分析，隧道滲水主要有3 方面：

（1）由于受建設(shè)期間施工工藝限制，襯砌施工過程中采用小木模拼搭而成的模板，這種施工方式在建設(shè)期間可能受到一些限制。由于小木模板的搭建相對簡單，它可能無法提供足夠的支撐力來確保襯砌的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

此外，在混凝土澆筑振搗過程中，漏漿是一個常見的問題。當(dāng)混凝土在振動過程中發(fā)生漏漿時，襯砌就會出現(xiàn)不密實(shí)的情況。漏漿可能是由于混凝土的流動性較高，或者由于模板的安裝不夠緊密導(dǎo)致的。因此，需要嚴(yán)格控制混凝土的配比和流動性，以確保在澆筑過程中盡量減少漏漿的情況。對模板的安裝應(yīng)該更加緊密，以防止混凝土從模板縫隙中泄漏。

（2）施工過程中出現(xiàn)洞身圍巖超挖現(xiàn)象，并且襯砌背后的回填不密實(shí)，這可能導(dǎo)致一系列問題。例如：回填不密實(shí)也是一個重要問題，它使得洞身周圍的圍巖沒有得到有效的支撐和加固。當(dāng)?shù)叵滤ㄟ^回填材料滲透時，會對空洞和裂隙產(chǎn)生擠壓力，進(jìn)一步導(dǎo)致圍巖的不穩(wěn)定性和破壞。

為了解決這些問題，需要采取相應(yīng)的措施。首先，對于超挖現(xiàn)象，需要及時采取補(bǔ)救措施，如填補(bǔ)洞身、加固圍巖等，以恢復(fù)原有的洞身形狀和穩(wěn)定性。其次，回填材料應(yīng)該選擇合適的材料，并且在回填過程中要嚴(yán)格控制密實(shí)度，確保回填材料能夠有效地支撐和加固圍巖。

此外，定期監(jiān)測和檢查地下結(jié)構(gòu)的變化也是非常重要的。通過使用各種地質(zhì)和工程監(jiān)測技術(shù)，可以及時發(fā)現(xiàn)空洞、裂隙等問題的出現(xiàn)，并采取相應(yīng)的修復(fù)和加固措施。

（3）隧道防排水設(shè)施經(jīng)過多年使用后，可能會由于淤積堵塞而導(dǎo)致隧道洞周水位升高。淤積物的堆積會限制排水設(shè)施的通暢性，使得排水能力減弱甚至完全失效。這將導(dǎo)致雨水、地下水或滲漏水無法迅速排除，進(jìn)而使隧道內(nèi)的水位逐漸上升[3]。

為了解決這些問題，需要進(jìn)行維護(hù)和修復(fù)。首先，清理和疏通防排水設(shè)施，以確保其暢通有效的排水功能。其次，對于劣化的襯砌防水層，可以考慮進(jìn)行修復(fù)或更換，以提高防水性能。此外，定期檢查和監(jiān)測隧道的水位和圍巖情況，及時發(fā)現(xiàn)問題并采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。

6.2 病害處置方案

該次病害處置，參照《指南》的要求，結(jié)合三座隧道滲漏水病害產(chǎn)生的原因、產(chǎn)生機(jī)理以及以往多次的滲漏水治理經(jīng)驗(yàn)，在不影響隧道結(jié)構(gòu)的安全性，最大限度降低對襯砌結(jié)構(gòu)的損傷的情況下，按照“宜梳不宜堵”的原則，采用開槽埋管封堵工藝，把滲漏水通過排水管引流至邊溝，治理后，通過兩年的跟蹤觀察，能夠達(dá)到“不滲不漏”的效果。

6.3 施工工序

施工工序如下：切割開鑿—鉆引水孔—埋設(shè)排水管—封閉管槽。

（1）根據(jù)檢測報告確定缺陷位置，沿著滲水點(diǎn)在襯砌上切割開鑿14 cm×12 cm 的環(huán)向倒梯形槽。

（2）在滲水點(diǎn)附近按25 cm 間距鉆設(shè)3 排Φ40 mm的引水孔，在距電纜溝蓋板上方25 cm 處鉆設(shè)1 個Φ40 mm的引水孔。

（3）鑿槽埋管長度沿環(huán)向未漏水裂縫以上延伸長度不小于50 cm，向下至排水溝；在槽中心用2 mm 厚弧形鋁合金管卡固定Φ100PE 半圓排水管，將水排到電纜溝內(nèi)[4]。

（4）為確保半管與槽壁密，槽底加貼2 cm 寬遇水膨脹止水條，半管周邊填充防滲砂漿，外層采用高強(qiáng)聚合物砂漿填充后加貼一層玻纖網(wǎng)格，玻纖網(wǎng)格復(fù)合層表面涂抹一層聚合物砂漿。

6.4 施工注意事項(xiàng)

（1）引水孔鉆設(shè)后采用高壓水槍清洗，確?？變?nèi)無雜質(zhì)及灰塵堵塞引水通道后方可埋設(shè)排水管[5]。

（2）考慮施工中的滲水效果檢查及后期的局部疏通，鑿槽埋管處治中設(shè)置了檢查孔，檢查孔宜設(shè)于檢修道上方250 cm 處，但當(dāng)鑿槽埋管高度低于250 cm 時，檢查孔設(shè)于檢修道上方50 cm 處，其兩側(cè)需設(shè)置鋁合金管卡固定件。

（3）加貼碳纖維網(wǎng)格寬度不應(yīng)小于32 cm，并應(yīng)覆蓋滲水范圍。

7 結(jié)束語

綜上所述，隧道作為公路的重要構(gòu)造物，能夠極大地縮短行車?yán)锍?，提升行車安全，提高運(yùn)輸效率，方便群眾的出行，為推動區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了堅實(shí)的保障。通過此隧道提質(zhì)升級改造，能夠提升養(yǎng)隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及行駛車輛的安全性，保證了隧道的安全運(yùn)營。