赵兴宗
中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司 云南昆明 650051
摘要：本文针对强震区公路隧道震害类型展开分析，内容包括了隧道洞口震害、不良地质震害、断层段震害等，通过研究洞门抗震加固、明洞抗震加固、减震层的布置、加强基础处理、内部衬砌施工、设置抗震缝、钢筋网水泥加固等内容，其目的在于提高公路隧道抗震性，延长公路隧道的使用寿命。
关键词：强震区；公路隧道；不良地质；减震层
在公路工程施工过程中，隧道工程属于重要组成环节之一。在隧道工程设计过程中，抗震加固设计属于非常重要的环节之一。在此之前，需要对强震区公路隧道的震害类型和破坏机理进行客观分析，根据分析结果，针对性设置相应的抗震加固措施，以此来提高公路隧道的综合性能，提高公路隧道运行效果。
1强震区公路隧道震害类型分析
1.1隧道洞口震害
根据洞口位置及所受到的应力状态和变形，隧道纵向强度较高且受围岩抗力制约，洞门难以沿纵向变形，因此，洞门变形可近似为平面应变问题；在长轴方向洞门有自由端，遭受地震时地震波能量以自由振动和变形的形式释放，处于平面应力状态。因此，当隧道洞口和洞门均处于软弱地层中时，地层位移较大，洞门易发生破裂与倾斜等破坏问题。此外，由于地震动力影响造成洞口边坡垂直与水平速度加大，使得洞口边坡的安全系数下降。如果长期处于该不稳定的状态，那么也会导致洞口坍塌的情况，影响到隧道应用的安全性。
1.2不良地质震害
隧道开挖中常出现超挖、涌水及挤压变形等问题，随应力重分布及调整，围岩发生位移后，逐渐产生拱效应等，隧道支护结构受到围岩体制约。但是，在浅埋、偏压及支护缺陷处，当隧道遭受地震作用时，围岩体的拱效应下降导致支护结构承担着主要形变压力和松弛压力，极易造成支护结构产生过量变形甚至支护结构开裂。对于此类情况，在发现问题之后需要及时采取措施对其进行处理，如果任由其发展下去，那么不良地质内的裂缝也会不断增加，在下次遇到地震后，也会在结构失稳的情况下，出现隧道坍塌的情况。
1.3断层段震害
与不良地质的危害性相类似，断层段震害的威胁性也非常大。相比于不良地质的节理发育、结构裂隙等问题，断层会在外界作用力影响下发生较大的位移。通常情况下，断层震害会导致断面出现向上或者向下的位移，这样也会造成整个隧道的支护结构出现横切的情况。在此作用下，还会对围岩的稳定性造成影响，强震区的地震频率相对较高，在地震波的长期作用下，也会导致结构出现形变，在超过拱顶承载力后，便会出现隧道坍塌的情况。
2强震区公路隧道抗震加固设计要点
2.1洞门抗震加固
进行强震区公路隧道抗震加固设计时，洞门抗震加固设计属于基础之一。在具体的加固设计中，需要注意以下几点内容：第一，合理控制隧道边仰坡的开挖高度，根据边坡地质特征，如不良地质、普通地质等，确定具体的开挖深度。同时借助锚固的方法对边坡进行加固，使其可以具备较强的稳定性。第二，在洞门施工时，可以在端墙和衬砌环之间进行加固结构的设置，常用的加固材料为抗震连接筋，以此来提高边坡结构的完整性，提升洞门的稳固性。第三，在洞门的合适位置进行抗震缝的设计，具体的设计要点在下文中会进行详述。
2.2明洞抗震加固
作为隧道的重要组成部分，在明洞抗震加固设计中，也需要注意以下几点内容：（1）做好洞身构造施工，根据强震区的基本特点，一般会优选钢筋混凝土来作为主要的施工材料，而且在墙背回填施工过程中，还可以选择浆砌片石来作为主要的回填材料，借助材料自身的弹性来提高整个结构的弹性抗力。
（2）做好回填高度的控制工作，同时对于衬砌结构进行合理选，将结构的弯矩控制在合理范围内，进而提高明洞结构的整体性。（3）在端墙和衬砌环之间进行加固结构的设置，常用的加固材料为抗震连接筋，以提升明洞结构的抗震能力。
2.3减震层的布置
就强震区而言，为了确保隧道工程的抗震能力，也需要在前期施工阶段做好减震层的设计。在具体的设计阶段，应注意以下几点内容：第一，做好相关内容的计算工作，如静力作用、荷载变化情况、结构形变量等。根据所得到的计算结果来确定减震层的设计刚度[1]。第二，在减震层的设计中，会优选一些弹性性能较强的材料，如选择浆砌片石来作为施工材料，进而提升减震层的弹性抗力，提高隧道结构的减震效果。
2.4加强基础处理
进行隧洞工程抗震加固设计时，基础处理也属于非常重要的环节之一，在具体的处理过程中，应注意以下几点：（1）强震区域的地质稳定性较差，尤其是在长期的地震作用下，大部分的基础围岩种类在4类或5类围岩，那么在前期处理过程中，需要利用注浆法、锚固法对其进行加固，以此来提高地基基础的稳固性[2]。（2）在对其进行处理时，还需要根据基岩的埋深情况来选择基础位置，如基岩的埋深位置相对较浅，那么可以将基础结构设置在基岩上，或者借助桩基、钢混底板等结构来加固基础，从而提高整体结构的稳固性。
2.5内部衬砌施工
在内部衬砌施工过程中，可以分为以下几部分内容：第一，做好明洞的衬砌加固设计，根据以往的实践经验可以了解到，在明洞衬砌的施工过程中，常用的加强结构为钢筋混凝土结构，并且在洞外墙体的设计中，则选择弹性强度较高的材料进行回填，从而提升明洞综合强度[3]。第二，加强洞身衬砌设计，通常情况下，就强震区域而言，会采用二次衬砌的方式来控制隧道围岩结构的形变情况。同时可以搭配锚固结构、湿喷混凝土法来提升结构的整体性，借此来提高隧道结构的抗震性能。
2.6设置抗震缝
在强震区域进行抗震加固设计时，还需要做好抗震缝的设计工作，结合以往设计经验可以了解到，为了提升震区缓冲效果，一般会设置1到3道抗震缝。并且在洞口设计中，其长度一般控制在18.0m-20.0m，同时搭配着合理的变形缝来提高抗震缝的应用效果。考虑到高震区的地震活动频繁度较强，因此在实际应用中，也需要对抗震缝宽度进行控制，结合以往的设计经验，宽度在2cm到5cm之间即可满足应用要求，具体宽度还需要根据地震活动频率、区域地质构造情况等内容来决定，从而提高抗震缝的应用效果[4]。
2.7钢筋网水泥加固
除了上述提及到的加固措施外，钢筋网水泥加固也是常用的加固措施之一，该加固方法的主要应用原理是借助钢筋网水泥自身的耐腐性强、耐久性强、力学性质稳定、综合强度高等优势，来提升隧道的整体性能。在具体的应用中，需要先做好基础处理工作，前期做好地质勘察工作，明确不良地质、断层所在区域，根据具体情况来搭配钢筋网水泥参数[5]。利用湿喷法进行基础加工，随后再上方覆盖钢筋网，最后再用湿喷法来覆盖在钢筋网上，使其可以称为一个整体结构，提升隧道结构整体的抗震性能。
结束语
综上所述，在强震区域展开隧道施工时，做好抗震加固设计属于非常重要的内容之一。根据强震区的基本情况，明确震害的负面影响，并以此为基础来拟定可靠的抗震加固措施，不仅可以提高隧道工程的稳固性，而且能够优化隧道运行环境，提高行驶过程的安全性。
参考文献
[1]葛正辉,田志宇,陈行.高地震烈度区公路隧道二次衬砌参数与抗震设防段措施研究[J].四川建筑,2020,40(03):276-277+280.
[2]孙耀明.强震区公路隧道抗震加固设计研究[J].低碳世界,2020,10(06):181-182.
[3]张良翰,吴荣琴.高烈度地震区公路隧道抗震设防长度的三维数值模拟[J].公路与汽运,2019(06):133-136.
[4]林文.公路隧道抗震加固设计研究[J].中国公路,2018(S1):114-116.
[5]范云霞,张春雷.高地震区公路隧道抗震加固设计研究[J].科技创新导报,2017(09):126.