孫祺華,孟 芹,李 劍

(1.貴州高速公路集團(tuán)有限公司，貴州 貴陽 550001；2.貴州交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽550001；3.中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所，湖北 武漢 430071)

隨著我國西部公路工程建設(shè)的迅速發(fā)展，由于西部山區(qū)地形較為發(fā)育，從而出現(xiàn)了大量的隧道建設(shè)工程，同時也使得我國公路隧道工程技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

近年來，針對隧道建設(shè)過程中涌現(xiàn)的各類復(fù)雜技術(shù)難題，學(xué)者們?nèi)〉昧素S富的研究成果[1-10]。如王夢恕[1]針對我國盾構(gòu)、掘進(jìn)機(jī)隧道技術(shù)存在的問題，提出了具體的解決方法；夏永旭等[2]針對秦嶺終南山公路隧道通風(fēng)技術(shù)的關(guān)鍵問題，探討了幾種通風(fēng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了需進(jìn)一步深入研究的問題；張正義等[3]針對高速公路隧道入口區(qū)段交通流，開展了數(shù)值模擬與安全性研究；楊健等[4]提出了隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測信息化系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用的參考方法；劉亮等[5]針對小凈距隧道的優(yōu)越性和適用條件，提出了不同圍巖等級下小凈距隧道的最佳開挖方法。這些研究成果為我國隧道工程建設(shè)的進(jìn)一步發(fā)展，奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

目前，在“一帶一路”戰(zhàn)略規(guī)劃下，我國西北高海拔高寒地區(qū)出現(xiàn)了較多山嶺隧道，由于區(qū)域環(huán)境獨(dú)特，且面臨高海拔高寒等惡劣條件，加之國內(nèi)缺少建設(shè)此類隧道的工程經(jīng)驗，亟需開展相關(guān)的研究工作，以便保障復(fù)雜地質(zhì)條件下高寒山區(qū)超長公路隧道工程建設(shè)的順利開展。本文以國內(nèi)最長的高海拔高寒山區(qū)公路隧道——新疆天山隧道為依托，針對該隧道的線位方案、斷面布置、洞口位置和路面結(jié)構(gòu)四個方面，通過文獻(xiàn)調(diào)研、理論分析，開展了全面、系統(tǒng)的對比研究工作，并確定了安全、經(jīng)濟(jì)、合理的總體建設(shè)方案，這對控制該隧道的建設(shè)規(guī)模、保證隧道的快速施工、后期的運(yùn)營管理、建設(shè)工期的控制等均具有重要的指導(dǎo)意義。

1 天山隧道工程概況

1.1 工程概況

新疆天山長大公路隧道是新疆交通運(yùn)輸公路網(wǎng)“57712工程”規(guī)劃中烏魯木齊—庫爾勒(圖1中藍(lán)色線路)重要組成部分，勝利達(dá)坂路段(圖1中箭頭標(biāo)記的段落)為該項目的重點(diǎn)、難點(diǎn)路段，該路段橫穿天山中部，并穿越冰川地貌，見圖1。

圖1 天山隧道工程平面示意圖Fig.1 Plan of Tianshan tunnel project

1.2 工程地質(zhì)特征

該擬建天山公路隧道路線橫穿天山山脈中部，沿線地勢總體中部高(天格爾山)、南北兩側(cè)低(山前平原)，最高點(diǎn)位于天格爾山，海拔高度為4 300 m左右，最低點(diǎn)位于路線終點(diǎn)尉犁縣城東南約13 km處的G218附近，海拔高度為885 m。該隧道工程沿線河谷發(fā)育、溝壑縱橫、地形切割劇烈，地貌單元主要為山地峽谷和山前平原兩種。該地區(qū)的地震基本烈度為7度。

該隧道工程縱貫天山，氣候差異較大，且晝夜溫差懸殊；天山北坡年降雨量為400～600 mm，南坡年降雨量為300～500 mm；山區(qū)氣候呈垂直分布，高山寒冷帶終年積雪、冰川縱橫。

隧址區(qū)地層巖性主要以花崗巖、變質(zhì)粉砂巖、細(xì)砂巖、板巖、綠泥鈉長片巖、冰水沉積層為主，第四紀(jì)地層為洪積堆積和冰水沉積，厚度為30～50 m。不良地質(zhì)作用主要表現(xiàn)為崩塌、坡面溜塌、泥石流、風(fēng)積雪、涎流冰、沿河路基水毀，高山路段還存在季節(jié)性和多年凍土[11]，如高海拔地段望峰—烏斯特(K72～K97)一帶可見有積雪和冰川，K486～K487路段涎流冰年年發(fā)生，最大冰凍厚度為2.8 m，最小冰凍厚度不小于0.5 m。

2 天山隧道總體建設(shè)方案

本文針對天山隧道的線位方案、橫斷面布置方案、洞口位置及處置方法以及路面結(jié)構(gòu)型式四個方面，通過文獻(xiàn)調(diào)研、理論方析，開展了對比研究，從而確定了該隧道的總體建設(shè)方案。

2.1 隧道的線位方案

2.1.1 主要線路方案

根據(jù)《中國凍土》[11]，天山隧址為多年凍土區(qū)，擬建路線不可避免要穿越天山地區(qū)季節(jié)性凍土，為了盡量減小多年凍土及積雪對路線的影響，特別是對隧道洞口的影響，隧道洞口標(biāo)高的選取顯得尤為重要。因此，天山北坡隧道洞口標(biāo)高控制在2 900～3 250 m，天山南坡隧道洞口標(biāo)高控制在2 700～3 100 m。

根據(jù)天山隧道洞口高程范圍，并結(jié)合沿線地形、地物情況，且從線位的高低及進(jìn)出口位置等角度，提出了K、B1、B2、B3 4種越嶺路線方案，見圖2。

圖2 天山隧道4種越嶺路線方案Fig.2 Four crossing routes for Tianshan Tunnel

(1) K線(中線位)方案：K線方案(K71+500～K120+500)起于老G216線紅五月橋東側(cè)，首先沿大西溝南側(cè)山體布設(shè)，設(shè)科克達(dá)和巴拉提兩座長隧道，出口接一座特大橋和大橋后，到達(dá)橫穿天山隧道進(jìn)洞口，隧道從望峰道班東側(cè)約2.50 km的對面山坡開始進(jìn)洞(高程為2 810.87 m)，然后建21.66 km隧道至烏斯托溝(出口為2 937.77 m)，出洞后跨越南疆鐵路和S301，沿烏斯托溝兩側(cè)山坡展線，在烏拉斯臺跨G216線，最后沿烏拉斯臺溝的西南山坡坡腳布線至該比較段終點(diǎn)——勝利橋附近。該方案路線全長49.00 km，該線進(jìn)出口地形及縱斷面，見圖3和圖4。

圖3 天山隧道K線進(jìn)出口地形Fig.3 Import and export terrain of K-line at Tianshan Tunnel

圖4 天山隧道K線縱斷面圖Fig.4 Longitudinal section diagram of K-line at Tianshan Tunnel

(2) B1線(高線位)方案：B1線方案(B1K71+500～B1K134+588)起于老G216線紅五月橋東側(cè)，首先沿大西溝南側(cè)山體布設(shè)，隨后利用螺旋隧道將勝利達(dá)坂隧道進(jìn)口標(biāo)高由2 800 m左右抬升至2 947.94 m，隧道從望峰道班南側(cè)約0.60 km的對面山坡開始進(jìn)洞，然后建14.63 km隧道至新達(dá)坂溝(高程為3 217.13 m)，再利用黑熊溝、烏拉斯臺溝以及烏斯托溝的山坡展線降坡，最后在烏拉斯臺接上K線。該方案路線全長63.09 km，其出口位置距K線隧道出口約11.50 km。

(3) B2線(中線位)方案：B2線方案(B2K71+500～B2K122+820)的思路基本與K線方案相同，不同之處是勝利達(dá)坂隧道出口位置由“烏斯托溝”西移至“來愣夏爾溝”；該線路出洞后，橫跨黑熊溝沿其左側(cè)山坡布線，最后折轉(zhuǎn)至“烏斯托溝”與K線相接，隧道長度為22.70 km。該方案路線全長51.32 km。

(4) B3線(低線位)方案：根據(jù)路線走向最順適角度的原則，提出B3線方案(B3K71+500～B3K113+910)，該隧道進(jìn)口位置同K線，隧道長度為29.20 km，出口位于烏斯托溝下游的末端(出口高程為2 650.64 m)，隨后沿烏拉斯臺溝左側(cè)山坡布線，在勝利橋接上K線。該方案路線全長42.41 km。

為了全面了解天山隧道各線路方案的規(guī)模，將各線路方案的主要工程技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計于表1。

表1 天山隧道各線路方案的規(guī)模及工程技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計表

2.1.2 主要線路方案的對比分析

為了進(jìn)一步明確合理的線路方案，本文將從線路走向、建設(shè)里程、洞口高程、隧道長度、施工難度、工程造價以及建設(shè)工期等方面，針對天山隧道以上4種線路方案進(jìn)行了全面的對比研究，各線路方案的相關(guān)條件及參數(shù)指標(biāo)對比情況見表2。

表2 天山隧道各線路方案的相關(guān)條件及參數(shù)指標(biāo)對比

由表2中各線路方案的相關(guān)條件及參數(shù)指標(biāo)，并從線路條件、工程地質(zhì)條件、引線工程量、施工場地、環(huán)境影響和投資規(guī)模等多方面進(jìn)行全面的對比分析，得到以下認(rèn)識：

(1) B2線方案劣勢比較明顯，可予以舍棄，初步設(shè)計階段可不再納入方案比選。

(2) B3線方案線路最為順直，建設(shè)里程最短，隧道進(jìn)出口高程最低，但B3線方案的天山隧道長29.20 km，通風(fēng)方案最為復(fù)雜，建設(shè)施工難度最大，建設(shè)工期最長。

(3) K線方案的天山隧道長21.66 km，B1線方案的天山隧道長14.63 km，但K線方案隧道的施工難度大，通風(fēng)方案較為復(fù)雜，建設(shè)施工工期較長，運(yùn)營安全風(fēng)險高；K線方案線路順直，平面條件好，較B1線方案縮短線路l4.09 km，且K線方案汽車運(yùn)行高程較B1線方案低100～300 m，縮短運(yùn)營距離明顯，汽車運(yùn)行時間短，體現(xiàn)了“以人為本”的理念，符合發(fā)展趨勢；此外，K線方案隧道的地質(zhì)條件優(yōu)于B1線方案，為隧道快速掘進(jìn)奠定了良好的基礎(chǔ)，而B1線方案引線工程規(guī)模和投資規(guī)模均高于K線方案，且施工難度大。

通過對天山隧道多個線路方案進(jìn)行綜合對比分析后，推薦K線方案作為越嶺參考方案。

2.2 隧道的斷面布置方案

2.2.1 特長山嶺隧道斷面布置方式

天山隧道作為國內(nèi)最長的高海拔公路隧道，且處于高寒山區(qū)，國內(nèi)尚無此類隧道建設(shè)的經(jīng)驗，因此本文通過調(diào)研，了解了我國已有的特長山嶺隧道的斷面布置方式(見表3)，以便提出適用于天山隧道的斷面布置方案。

表3 特長山嶺隧道的斷面布置方式

由表3可知：我國10 km以上的公路和鐵路山嶺隧道基本采用兩管方案；國內(nèi)目前獨(dú)頭掘進(jìn)最大長度為6.5 km；超長隧道為滿足工期要求時，必須開辟新的輔助工作面，如秦嶺終南山公路隧道是利用鐵路平導(dǎo)實現(xiàn)長洞短打，烏鞘嶺特長鐵路隧道共設(shè)置了16個施工輔助坑道實現(xiàn)長洞短打。

2.2.2 隧道兩種斷面形式的對比分析

基于上述情況，由于天山隧道長21.66 km，擬從兩管+豎斜井和三管斷面形式進(jìn)行對比分析。

兩管隧道方案，即不設(shè)置輔助隧道的雙洞雙車道隧道，見圖5；反之，設(shè)置輔助隧道的三管隧道方案，見圖6。

圖5 兩管隧道Fig.5 Two-tube tunnel

圖6 三管隧道Fig.6 Three-tube tunnel

兩管隧道方案的優(yōu)缺點(diǎn)主要如下：

(1) 優(yōu)點(diǎn)：洞口橫斷面布置間距相對靈活，有利于隧道平、縱面的布置；兩主洞之間的開挖相互影響較??；相對設(shè)置輔助隧道方案，在施工時減少了洞室交叉的可能性，發(fā)生坍塌事故的風(fēng)險相對較低，且投資規(guī)模會減少。

(2) 缺點(diǎn)：缺少探明地質(zhì)情況的先導(dǎo)洞，缺少為主隧道開辟工作面的條件；全線隧道都必須在隧道下部增加隧道供配電電纜、通訊電纜及水電管線的空間，擴(kuò)大了隧道的斷面，同時施工組織較為困難；采用斜井施工的方案，在嶺脊中等富水區(qū)發(fā)生較大涌水時，存在無法及時抽水而導(dǎo)致斜井被淹、長時間無法掘進(jìn)的風(fēng)險，且掘進(jìn)速度較難保證；勢必要增加斜井的數(shù)量，多座輔助坑道必須按計劃的進(jìn)度進(jìn)行施工，當(dāng)有一個斜井出現(xiàn)問題時，工期就難以保證，因此采用鉆爆法時隧道建設(shè)工期保證率較低；日常檢修車輛的進(jìn)出對隧道正常的交通會造成一定的影響。

三管隧道方案的優(yōu)缺點(diǎn)主要表現(xiàn)如下：

(1) 優(yōu)點(diǎn)：可利用輔助隧道超前掘進(jìn)來探明地質(zhì)情況和取得對局部不良地質(zhì)地段處理的方法及工藝經(jīng)驗，為大斷面主洞的掘進(jìn)提供較準(zhǔn)確的地質(zhì)情況及施工安全保障；為主隧道開辟多個工作面，同時對于局部不良地質(zhì)地段，可借助輔助隧道先行處理，不影響其余地段的施工，可加快隧道施工進(jìn)度，保證隧道建設(shè)工期；可利用輔助隧道作為施工期間和運(yùn)營期間通風(fēng)的通道，減少了斜井的數(shù)量，并減少了工程建設(shè)對天山冰川的影響，有利于保護(hù)天山地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境；輔助隧道可作為緊急避難通道，解決隧道運(yùn)營期間突發(fā)災(zāi)害時人員的避難、逃生和救援問題；輔助隧道還可作為管線通道，適當(dāng)減小主隧道斷面，并在行車隧道發(fā)生火災(zāi)情況下，可保證運(yùn)營管理系統(tǒng)的安全、有效，同時便于管理人員的日常維護(hù)。

(2) 缺點(diǎn)：在施工時增加了主洞工作面及洞室交叉的可能性，導(dǎo)致發(fā)生坍塌事故的風(fēng)險相對增大；洞口橫斷面布置寬度有一定的增加，且用地面積要增加，隧道凈距較小，造成工程費(fèi)用會有一定的增加。

從隧道施工和運(yùn)營進(jìn)行綜合分析，設(shè)置輔助隧道的三管隧道方案有利于加快施工進(jìn)度，也可為隧道救援提供安全通道，為隧道運(yùn)營提供獨(dú)立的綜合管線空間，且方便隧道檢修。

2.2.3 隧道斷面設(shè)計參數(shù)

(1) 主隧道：根據(jù)《公路隧道設(shè)計規(guī)范》[12]，該特長公路隧道工程按照雙向四車道高速公路的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計，計算行車速度取80 km/h，主隧道單洞尺寸如下：隧道建筑限界凈寬為0.75+0.5+2×3.75+0.75+0.75=10.25 m；隧道建筑限界凈高為5.0 m；隧道內(nèi)輪廓采用半徑為545 cm的單心圓，仰拱半徑為1 500 cm，邊墻和仰拱的連接小半徑為100 cm，帶仰拱時隧道斷面面積為76.08 m2，無仰拱時隧道斷面面積為68.90 m2。

(2) 服務(wù)隧道：為實現(xiàn)隧道上方預(yù)留檢修車輛及逃生空間，隧道下方有自身的排水供電設(shè)施，需設(shè)置服務(wù)隧道，服務(wù)隧道的斷面面積為14.61 m2，見圖7。

圖7 服務(wù)隧道的斷面設(shè)計圖(單位:cm)Fig.7 Section design of service tunnel(unit:cm)

2.3 隧道的洞口位置及處置方法

2.3.1 隧道洞口工程地質(zhì)特征

天山隧道進(jìn)出洞口具有如下工程地質(zhì)特征：

(1) 隧道進(jìn)出洞口高程從海拔1 000 m到2 938 m都有分布，本段路線的最大凍結(jié)深度從1.5 m到4.2 m ，其中K27+000～K40+000段最大凍結(jié)深度約為1.5 m ，K80+000～K87+500段最大凍結(jié)深度約為4.2 m。

(2) 隧址區(qū)生態(tài)環(huán)境比較脆弱，海拔高度超過2 500 m，山上樹木較少，地表植被有零星覆蓋，不合理的設(shè)計可能會對環(huán)境造成破壞，從而引發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害。

(3) 該隧道工程的地形起伏大，沿線多次跨越烏魯木齊河，多處出現(xiàn)橋隧相接的形式，部分隧道進(jìn)出洞口工程地質(zhì)條件較差，如洞口巖體破碎、洞口懸崖峭壁、洞口松散堆積體、洞口地形偏壓等，見圖8。

圖8 隧道進(jìn)出洞口的地質(zhì)特征Fig.8 Geological features of tunnel entrance and exit

(4) 部分隧道海拔較高，降雪量較大，洞口地形復(fù)雜，造成部分隧道進(jìn)出洞口有積雪和涎流冰，見圖9。

圖9 隧道進(jìn)出洞口的積雪和涎流冰Fig.9 Snow and turbulent ice at the entrance and exist of the tunnels

2.3.2 隧道洞口處置方法

(1) “零開挖”進(jìn)洞：天山地區(qū)生態(tài)環(huán)境較脆弱，隧道洞口坡面應(yīng)盡量避免大挖大涮的現(xiàn)象，這樣既利于洞口的穩(wěn)定成型，也利于植被的恢復(fù)與生長，特別是利于自然景觀的保護(hù)。

(2) 洞口破碎巖體的防護(hù)：隧道洞口破碎巖體邊仰坡的防護(hù)可采用噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)、圍巖注漿、植物防護(hù)、砌石污工、砂袋堆砌等措施。

(3) 橋隧相連施工的排水處理：該隧道工程地形較為復(fù)雜，多處出現(xiàn)橋隧相接的形式，施工時應(yīng)在隧道標(biāo)高較低一側(cè)洞口與橋臺連接處設(shè)置洞口檢查井，經(jīng)埋置于橋臺臺身里的預(yù)制鋼筋混凝土排水管將中心水溝及邊溝的水排出洞外。

(4) 隧道洞口地形偏壓的處理：在隧道洞口橫坡陡、偏壓嚴(yán)重、場地狹小且地質(zhì)條件較差時，可采用半明半暗隧道襯砌方案對地形偏壓洞口進(jìn)行處理(見圖10)，如科克達(dá)隧道出口可采用這種方案進(jìn)行處理。

圖10 半明半暗隧道襯砌Fig.10 The lining of half-dark tunnel

(5) 蓋挖法進(jìn)洞：在隧道主洞開挖前，在覆蓋層厚度不滿足進(jìn)洞要求時，可采用蓋挖法進(jìn)洞方案(見圖11)。施工時，在地形低的一側(cè)先施作一定厚度的C25混凝土護(hù)拱，護(hù)拱內(nèi)部設(shè)置工字鋼拱架，洞口套拱的管棚導(dǎo)向管同時延伸焊接到暗洞護(hù)拱鋼拱架上，當(dāng)混凝土護(hù)拱達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度后，在其上部結(jié)合原地面順坡回填碎石土，表層植草綠化，上部回填結(jié)束后，洞身采用暗挖通過。

圖11 隧道蓋挖法進(jìn)洞Fig.11 The cover excavation method

(6) 隧道洞口松散堆積體的處理：隧道洞口段穿越松散堆積體，如哈熊溝隧道進(jìn)口，布線時應(yīng)盡量選擇有利于隧道穩(wěn)定的地段通過，并減少工程規(guī)模。若在地基承載力較高、隧道拱部圍巖松散破碎、隧道底部為較為完整巖體，且基底受力較好，而拱部圍巖極易坍塌，并影響施工安全的情況下，可在隧道拱部增加超前支護(hù)和環(huán)向注漿措施，形成拱部棚架作用。

(7) 隧道洞口積雪和涎流冰的處理：針對隧道洞口積雪和涎流冰的處理措施可分為被動融雪技術(shù)和主動融雪技術(shù)。被動融雪技術(shù)較為傳統(tǒng)，應(yīng)用時間長，適用面廣，主要包括人工消除法、融雪劑法和機(jī)械消除法；主動融雪技術(shù)較為先進(jìn)，但多處于試驗研究階段，主要包括熱能轉(zhuǎn)化融雪除冰技術(shù)、微波加熱融雪除冰技術(shù)和鋪裝抑制凍結(jié)技術(shù)。

2.4 隧道的路面結(jié)構(gòu)型式

2.4.1 特長公路隧道路面結(jié)構(gòu)型式

歐洲幾乎所有的公路隧道均采用瀝青路面，日本則采用水泥混凝土路面。2000年以前，我國特長公路隧道大多采用水泥混凝土路面，見表4；目前我國越來越多的高速公路隧道、一級公路隧道采用鋪設(shè)瀝青上面層的復(fù)合路面，見表5。

表4 我國特長公路隧道水泥混凝土路面統(tǒng)計表

表5 我國特長公路隧道溫拌瀝青路面統(tǒng)計表

2.4.2 隧道兩種路面結(jié)構(gòu)型式的對比分析

隧道采用瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)主要如下：

(1) 瀝青路面業(yè)內(nèi)俗稱“黑道”，又稱柔性路面，優(yōu)點(diǎn)：由于車輪與瀝青路面兩級減振，從而行車舒適性好、噪音?。粚β坊?、地基變形或不均勻沉降的適應(yīng)性強(qiáng)；修復(fù)速度快，碾壓后即可通車。

(2) 缺點(diǎn)：壓實的混合料空隙率大、耐水性差，宜產(chǎn)生水損壞，一個雨季就可能造成路面大量破損；瀝青材料的溫度穩(wěn)定性差，冬季易脆裂，夏季易軟化；耐老化性差，數(shù)年后將產(chǎn)生老化龜裂破壞；平整度保持性差，不僅沉降會帶來平整度劣化，而且材料軟化會形成車轍；隧道內(nèi)是火災(zāi)發(fā)生率較高路段，一旦發(fā)生火災(zāi)損失重大。

隧道采用水泥路面的優(yōu)缺點(diǎn)主要如下：

(1) 水泥路面俗稱“白道”，又稱剛性路面，優(yōu)點(diǎn)： 水穩(wěn)定性較高，在暴雨及短期浸水條件下，路面可照常通行；溫度穩(wěn)定性高，無車轍現(xiàn)象；水泥混凝土是無機(jī)膠凝材料，主要水化產(chǎn)物水化硅酸鈣既是其強(qiáng)度的主要來源，也耐老化、無污染；平整度的保持期長；在相同技術(shù)和工藝水平下，水泥路面大修前的使用年限長。

(2) 缺點(diǎn)：在相同平整度條件下，由于剛性路面不減振，因此行車舒適性不及瀝青路面；在路基、地基變形或不均勻沉降條件下，易形成脫空，附加應(yīng)力很大，極易產(chǎn)生斷裂破壞，對路基穩(wěn)定性的要求高，對不均勻沉降的適應(yīng)性差；水泥路面強(qiáng)度高、硬度大，即使斷板后也難于清除，修復(fù)難度大，新澆筑面板的養(yǎng)護(hù)期較長。

針對水泥混凝土路面較難修復(fù)的問題，西部交通建設(shè)科技項目正在開展“10～12 h內(nèi)(當(dāng)晚)解決斷板的快速修復(fù)技術(shù)”研究。在設(shè)計上，水泥混凝土路面采用瀝青滑動封閉層，防止半剛性基層的沖刷脫空。另外，在水泥混凝土路面的養(yǎng)護(hù)管理中要求及時進(jìn)行兩項預(yù)防性的養(yǎng)護(hù)：一是隨時灌縫，保證接縫密封防水；二是在沒有斷板前對脫空面板進(jìn)行灌漿穩(wěn)板?？梢?，水泥混凝土路面難修復(fù)的問題在使用新機(jī)械和新型材料的條件下是完全可以得到有效解決的。因此，經(jīng)綜合分析后，該隧道路面結(jié)構(gòu)型式應(yīng)采用水泥路面。

3 結(jié) 論

本文針對天山公路隧道的線位方案、斷面布置、洞口位置和路面結(jié)構(gòu)型式四個方面，通過文獻(xiàn)調(diào)研、理論分析，開展了全面、系統(tǒng)的對比研究工作，得出主要結(jié)論如下：

(1) 在線位方案中，K線方案線路順直、平面條件和地質(zhì)條件較好、工程投資規(guī)模合理、施工難度適中，可明顯縮短運(yùn)營距離，為隧道快速掘進(jìn)奠定了良好的基礎(chǔ)，綜合比選采納K線方案作為隧道越嶺線路參考方案。

(2) 通過對比研究隧道斷面布置方案，經(jīng)綜合比選，采用兩主洞間設(shè)置服務(wù)隧道的三管隧道方案，具體斷面設(shè)計參數(shù)如下：主隧道單洞建筑限界凈寬為10.25 m，隧道建筑限界凈高為5.0 m；隧道內(nèi)輪廓采用半徑為545 cm單心圓，仰拱半徑為1 500 cm，邊墻和仰拱的連接小半徑為100 cm，帶仰拱時隧道斷面面積為76.08 m2，無仰拱時隧道斷面面積為68.90 m2。服務(wù)隧道的斷面面積為14.61 m2。

(3) 結(jié)合隧道進(jìn)出洞口工程地質(zhì)特征，選取了合理的洞口位置，并針對隧道洞口的巖體破碎、橋隧連接處排水、地形偏壓、覆蓋層厚度不足、存在松散堆積體、積雪及涎流冰等工程地質(zhì)問題，提出了相應(yīng)的防治措施。

(4) 對比分析了瀝青路面與水泥路面的優(yōu)缺點(diǎn)，并結(jié)合當(dāng)前水泥混凝土路面修復(fù)技術(shù)的進(jìn)展，采用水泥路面作為隧道路面結(jié)構(gòu)型式。

天山隧道作為我國最長的高寒山區(qū)公路隧道，本文提出的總體建設(shè)方案，可為類似超長公路隧道的快速施工、運(yùn)營管理、建設(shè)工期控制等提供參考依據(jù)。