周 捷

(四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司勘察設(shè)計(jì)分公司 四川 成都 610000)

淺析山區(qū)高速公路隧道的設(shè)計(jì)重點(diǎn)

周 捷

(四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司勘察設(shè)計(jì)分公司 四川 成都 610000)

高速公路的發(fā)展有利于提升山區(qū)交通運(yùn)行效率，促進(jìn)山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但是山區(qū)高速公路隧道工程難度較大。文章主要從地質(zhì)勘察、路線整體設(shè)計(jì)、洞口路段線形設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、防水設(shè)計(jì)等方面，對山區(qū)高速公路隧道的設(shè)計(jì)重點(diǎn)進(jìn)行了探討。

山區(qū)；高速公路；隧道；設(shè)計(jì)

引言

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，公路隧道的建設(shè)規(guī)模越來越大，特長隧道及特殊地質(zhì)隧道所占的比例越來越高，為了滿足隧道的使用功能、工期、運(yùn)營通風(fēng)、逃生救災(zāi)、安全施工等需要，輔助坑道已成為特長隧道和特殊地質(zhì)隧道的重要組成部分。滿足運(yùn)營通風(fēng)，救災(zāi)要求而設(shè)置的營運(yùn)輔助通道為豎井、斜井、平行導(dǎo)坑、橫通道、風(fēng)道、地下風(fēng)機(jī)房等，為增加施工開挖面而設(shè)置的施工輔助通道為豎井、斜井、平行導(dǎo)坑、橫洞等。

1 山區(qū)公路隧道地質(zhì)勘察

山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)的首要工作就是公路隧道地質(zhì)勘察，藥企要做好地質(zhì)超前預(yù)報(bào)工作，提高勘察設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。山區(qū)公路隧道是被巖石包圍的，因此，設(shè)計(jì)會(huì)受到圍巖地質(zhì)條件以及隧道位置的影響，只有準(zhǔn)確掌握工程地質(zhì)情況，可以以確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性。為此，應(yīng)注意以下問題：（1）運(yùn)用航測遙感等先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行勘察，詳細(xì)分析地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性以及隧道內(nèi)不良地質(zhì)與特殊圍巖情況，進(jìn)而有效的了解巖體力學(xué)方面的特性，這些信息都可以為隧道選址提供數(shù)據(jù)支持。（2）在地質(zhì)勘探過程中需要做好對圍巖分級的劃分，嚴(yán)格的規(guī)范劃分對于隧道施工來說非常重要。（3）合理設(shè)計(jì)和選擇最優(yōu)方案，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該將隧道設(shè)定在巖性良好且比較穩(wěn)定的底層當(dāng)中，注意避開容易產(chǎn)生穿裂的隧道區(qū)域、水文地質(zhì)條件不佳的地段以及容易產(chǎn)生大型地質(zhì)災(zāi)害的地段。如果隧道必須經(jīng)過不良地段，那么需要制定合理的技術(shù)控制方案，有效地處理地質(zhì)問題，降低工程質(zhì)量安全風(fēng)險(xiǎn)，保證工程建設(shè)的順利開展。

2 山區(qū)公路隧道路線整體設(shè)計(jì)

由于在山區(qū)進(jìn)行高速公路建設(shè)，必然會(huì)對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)造成一定的破壞，而且山區(qū)一般來說地質(zhì)條件復(fù)雜，為了減少資源浪費(fèi)以及對環(huán)境的危害，隧道設(shè)計(jì)必須要兼顧到多種因素的影響，在滿足路線需要、充分的地質(zhì)結(jié)構(gòu)分析的前提下。設(shè)計(jì)多種方案并且重視多種方案之間的比對。路線的總體設(shè)計(jì)不能過多的追求直線，也不能一味的選擇曲線，要注重實(shí)際需求與環(huán)境之間的協(xié)調(diào)，以地形、地質(zhì)、環(huán)保以及安全幾個(gè)原則來綜合分析路線設(shè)計(jì)。除了滿足基本的設(shè)計(jì)規(guī)范之外，還要保證舒適的行駛體驗(yàn)，這也是公路設(shè)計(jì)的核心理念。另外，我們還要將隧道實(shí)際投入使用中需要注意的問題納入到路線設(shè)計(jì)的工作中來，將后期的運(yùn)營、維護(hù)、管理等工作進(jìn)行分析和研究。對于中、短隧道的設(shè)計(jì)來說，原則上要服從路線布設(shè)要求，對隧道進(jìn)行綜合考慮，對于一級公路使用分離式方案，分析施工過程中的經(jīng)濟(jì)效益和施工技術(shù)，全面分析長、中、短隧道方案優(yōu)劣性，在保證經(jīng)濟(jì)效益的前提下采取多種隧道長度結(jié)合的辦法，提高隧道路線設(shè)計(jì)的靈活性。

3 山區(qū)公路隧道洞口路段線形設(shè)計(jì)

從近年來隧道方面出現(xiàn)的交通事故來看，絕大部分與隧道相關(guān)的交通事故都是發(fā)生在隧道引道或者是隧道前200m范圍中。因此，在隧道路線設(shè)計(jì)中要充分認(rèn)識到這一事故多發(fā)的特點(diǎn)。原因在于司機(jī)在進(jìn)入隧道以后視野產(chǎn)生了強(qiáng)烈的變化，這種變化會(huì)因?yàn)樗淼廊肟诠饩€、內(nèi)部寬度等因素的不同產(chǎn)生不同程度的影響，由于環(huán)境的變化導(dǎo)致了視野的變化，會(huì)嚴(yán)重影響駕駛?cè)说牟僮?，從而增加了交通事故的發(fā)生率。為此在山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)中，我們要積極削弱這種影響，在進(jìn)口路段的燈光設(shè)計(jì)要充分考慮到人的生理因素，通過燈管以及內(nèi)部形狀的設(shè)計(jì)確保司機(jī)能夠安全過渡到隧道內(nèi)部。根據(jù)我國公路技術(shù)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在路口的形狀應(yīng)該設(shè)計(jì)為直線或者平滑的曲線，根據(jù)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致隧道口事故的主要原因是視距不足以及進(jìn)口速度過快，為此在進(jìn)口路段的設(shè)計(jì)要保證汽車在進(jìn)洞之前能夠降低速度，在出口階段要保證汽車能達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)速，隧道內(nèi)部的設(shè)計(jì)也要保證安全性和舒適性，根據(jù)國際隧道設(shè)計(jì)協(xié)議完成對內(nèi)部限高的設(shè)計(jì)。

4 山區(qū)公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隧道橫截面的設(shè)計(jì)要考慮到功能需求和經(jīng)濟(jì)效益的影響，還要保證一定的耐久性。除此之外，還要綜合考慮到行車安全、后期養(yǎng)護(hù)的便捷、災(zāi)害防治、利于生態(tài)等多方面的問題。為了保證行車安全，隧道的結(jié)構(gòu)形式除了在路口段設(shè)置一段明洞外，還需要采取復(fù)合式的襯砌結(jié)構(gòu)。降低投入使用后人為因素造成的影響，常見的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有三種：連拱式、分離式、小間距式。其中分離式設(shè)計(jì)要求圍巖壓力不影響到施工，并且根據(jù)圍巖分級、斷面尺寸以及施工工藝等確定這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，連拱設(shè)計(jì)通常采用復(fù)合式中墻結(jié)構(gòu)，而小間距式則要充分考慮到中夾巖的穩(wěn)定問題。另外，由于山區(qū)地形的復(fù)雜性往往會(huì)導(dǎo)致很多斜交進(jìn)洞情況的發(fā)生，對于這種情況，可以適當(dāng)采取斜交襯砌結(jié)構(gòu)，其中斜交角度原則上要大于45°。設(shè)計(jì)中還需要把圍巖變形監(jiān)測及信息反饋?zhàn)鳛橐粋€(gè)關(guān)鍵的工序納入到設(shè)計(jì)文件中來引起足夠的重視。

4.2 連接處的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

當(dāng)橋梁與隧道相連接時(shí)，如果隧道標(biāo)高增加，那么長度也就相應(yīng)的變短，使得橋梁加高、加長，因此在設(shè)計(jì)中就要綜合考慮到利害關(guān)系。還需要對橋梁與隧道銜接處的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，常見的有三類情況：當(dāng)橋梁的橋臺尾端與隧道基本相接時(shí)，橋臺施工不會(huì)影響到洞門的穩(wěn)定性，此時(shí)連接處可以獨(dú)立設(shè)計(jì)；當(dāng)兩者連接相對距離較近時(shí)，橋臺施工可能會(huì)影響到隧道洞門的穩(wěn)定性，因此必須將兩者綜合考慮，提高連接處的穩(wěn)定性和運(yùn)行安全；當(dāng)?shù)貏莘浅＊M窄、陡峭時(shí)，為了避免相接出現(xiàn)高坡，可以直接將橋梁的橋臺延伸到隧道內(nèi)部，但是必須相應(yīng)的增加洞口的截面面積。

5 山區(qū)公路隧道防水設(shè)計(jì)

首先，隧道防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要遵循“防、排、堵、截的原則，使洞內(nèi)形成一套完整、通暢、便于維護(hù)的防排水系統(tǒng)?？紤]到冬季嚴(yán)寒對于防排水系統(tǒng)的影響，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以考慮在隧道初期支護(hù)和二次襯砌之間設(shè)置一個(gè)保溫層，保證防排水系統(tǒng)在嚴(yán)寒環(huán)境下也能正常使用。第二，防水系統(tǒng)設(shè)計(jì)還要考慮到對環(huán)境的影響，盡量降低對當(dāng)?shù)厮沫h(huán)境的破壞。在寒冷的冬季，為了使地下水能夠順利流出隧道，避免滲漏和結(jié)冰現(xiàn)象的發(fā)生，需要適當(dāng)在襯砌表面使用保溫層。第三，施工人員應(yīng)該認(rèn)真計(jì)算隧道巖體各方面性能的參數(shù)。在隧道施工過程中，對于圍巖穩(wěn)定能力較差的地段，可以運(yùn)用超前支護(hù)或者是超前加固前方圍巖等技術(shù)進(jìn)行加固。施工中要堅(jiān)持先護(hù)頂再開挖的原則，遇到滲水流的時(shí)候應(yīng)該設(shè)置橡膠帶盲溝引排。第四，在選擇隧道防水層的材料時(shí)，應(yīng)該選用強(qiáng)度高并耐腐蝕性的板材。在施工過程中，主要將這些板材鋪在初期支護(hù)和二次襯砌中，并通過拼接這些板塊使隧道的防水系統(tǒng)達(dá)到密閉或是半密閉的狀態(tài)。第五，在進(jìn)行隧道工程施工時(shí)，應(yīng)該制定合理的施工方案，并嚴(yán)格按照施工方案執(zhí)行，從而保障隧道工程防水系統(tǒng)的規(guī)范性。

結(jié)語

綜上所述，由于山區(qū)地質(zhì)地形復(fù)雜，山區(qū)高速公路建設(shè)難度比較大，在建設(shè)前的設(shè)計(jì)工作需要考慮到大量的干擾因素，隧道設(shè)計(jì)不僅要考慮到設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，還需要對隧道整體的安全性、實(shí)用性、經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)保性綜合分析?？傊O(shè)計(jì)之前一定要大量研究當(dāng)?shù)仡愃乒こ痰脑O(shè)計(jì)過程，吸取類似公路隧道建設(shè)和施工的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，確保隧道的施工安全和施工質(zhì)量。

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TU7

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1007-6344（2016）03-0105-01

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