黃繼新

（蘭州市城市建設設計院，甘肅 蘭州730050）

1 概 述

蘭州市北環(huán)路是規(guī)劃的城市主干路，是蘭州市路網規(guī)劃中的骨架路網之一，也是蘭州市“一橫三環(huán)九縱”骨架路網體系的重要組成部分。九安隧道工程為北環(huán)路中段工程控制性節(jié)點工程，也是甘肅省內設計的第一座單洞三車道城市隧道。隧道西起洄水灣東溝，東至九州T452號路交叉口西側，隧道長2 768m（左線隧道長2 763.418m，右線隧道長2 768m），為上、下行分離式雙向六車道隧道，單洞開挖跨度達16.35m，設計車速60 km/h，采用復合式路面結構型式。本工程的建設大幅度地緩解了城區(qū)的交通壓力，改善了北濱河路咽喉路段的交通擁堵狀況，加快安寧、九州、鹽場地區(qū)的開發(fā)進程，構筑了蘭州市“一橫三環(huán)九縱”的骨架路網體系，具有較強的前瞻性，該工程的建成通車取得了良好的經濟效益和社會效益[1]。

2 技術標準

（1）斷面標準：上下行分離式雙向六車道；

（2）隧道設計速度：60 km/h；

（3）建筑限界:隧道建筑限界見表1：

（4）隧道縱坡:左右線均采用單向坡，左線-2.5%下坡，右線2.5%上坡；

（5）隧道路面橫坡：全隧道采用單向1.5%的路面橫坡，無超高；

（6）設計荷載：城-A級；

（7）隧道防水：二次襯砌混凝土抗?jié)B等級不小于S8級。

3 隧址區(qū)工程地質條件

九安隧道工程主要在洄水灣東溝至羅鍋溝之間的金城關斷裂帶山體中穿過，圍巖復雜多變，穿越地層有黃土狀粉土層、全風化～中風化片麻巖層、斷層破碎帶、富水地層、飽和填土層等復雜地層。地震設防烈度為Ⅷ度，地震動峰值加速度為0.20g，特征周期0.4 s。

隧道左線Ⅲ級圍巖占總長度的56%，Ⅳ級圍巖占總長度的17%，Ⅴ級圍巖占總長度的22%，明洞段占總長度的5%。

隧道右線Ⅲ級圍巖占總長度的56%，Ⅳ級圍巖占總長度的17%，Ⅴ級圍巖占總長度的16%，明洞段占總長度的11%。

4 隧道洞門設計

九安隧道安寧端自然地形較陡，設計為端墻式洞門，采用仿古城墻式造型，顯得莊嚴厚重，由于隧道洞口段與山體斜交，因此在左、右線洞口位置的選擇上根據洞口地形條件采用“前后進”的形式，盡可能地減小邊、仰坡的開挖高度，仰坡采用錨桿框架結構加固，并對明洞頂順坡式回填以力求與原地貌相適應。在洞口開挖過程中盡可能避免大范圍刷坡，根據地形條件對洞口套拱采用“斜交正作”以減少洞口的開挖，根據坡面巖體破碎，坡勢較陡的特點，采用“噴、錨、網”等措施進行防護，見圖1。

圖1 安寧端洞口效果圖

九安隧道九州端地形相對平緩開闊，采用削竹式洞門，洞口淺埋段采用明挖法施工。隧道出口段采用路塹的方式與地面道路順接，并對洞口坡面采用格構梁植草綠化防護，見圖2。

圖2 九州端洞口現狀圖

5 隧道內輪廓及結構設計

隧道主洞內輪廓拱部采用R=850 cm單心半圓，側墻采用R=515 cm大半徑圓弧，仰拱半徑為2 200 cm，仰拱與側墻間采用R=150 cm小半徑圓弧連接。隧道主洞內路面寬度為12.25m，拱頂凈高7.3m；行車橫洞斷面Ⅳ級圍巖段按三心圓曲墻式襯砌設計，在Ⅲ級圍巖段按單心圓直墻式襯砌設計，建筑限界凈寬4.5m，凈高5.0m；人行橫洞斷面按單心圓直墻式襯砌設計，建筑限界凈寬2.0m，凈高2.5m。隧道主洞建筑限界和內輪廓設計尺寸見圖3。

圖3 隧道內輪廓設計圖（單位：cm）

隧道洞身襯砌按“新奧法”原理設計，采用復合式襯砌結構。初期支護采用鋼拱架噴射混凝土支護，以“噴、錨、網”為主要支護手段，噴混凝土采用潮噴工藝；輔助措施為超前注漿小導管、超前管棚注漿預加固圍巖，二次襯砌采用C25鋼筋混凝土結構，不同圍巖隧道復合式襯砌支護參數見表2。

表2 隧道復合式襯砌支護參數表

6 隧道施工方法

九安隧道工程為三車道大跨徑隧道，單洞開挖跨度達16.35m，根據隧道的開挖跨度并結合圍巖級別，設計中Ⅴ級圍巖淺埋段采用了CRD法的開挖方式，Ⅴ級圍巖深埋段采用了CD法的開挖方式，Ⅵ級圍巖采用了微臺階預留核心土的開挖方式，Ⅲ級圍巖采用了短臺階預留核心土的開挖方法。要求嚴格按照“管超前、嚴注漿、短進尺、弱爆破、強支護、早封閉、勤量測”的原則進行施工。

隧道施工過程中采用了動態(tài)設計理念，根據掌子面開挖情況及超前地質預報結果，對支護參數進行了動態(tài)調整，采取了更為符合現場實際情況的支護參數，有效地保證了施工安全并提高了施工進度。

7 監(jiān)控量測

監(jiān)控量測是“新奧法”的精髓。監(jiān)控量測是在隧道施工過程中，對圍巖變化情況和支護結構的受力狀態(tài)進行觀察和量測，通過分析測量數據，及時提供圍巖穩(wěn)定程度和支護結構可靠性和安全性信息，預見事故和險情，指導安全施工，修正施工參數和施工工藝，作為動態(tài)調整和優(yōu)化設計的依據。

8 隧道塌方原因分析與處理方案

施工過程中多次出現拱頂塌方，塌方的原因主要有：隧道洞身穿越地層為斷層破碎帶，圍巖節(jié)理發(fā)育、呈破碎結構、無膠結，爆破開挖后拱頂容易出現塌方；施工時開挖進尺較大，超前小導管長度或數量不夠；施工爆破控制不到位等因素。

設計對塌方段超前支護參數進行了調整，采用加強超前支護、嚴注漿、加強初期支護工字鋼型號和間距等措施，完成了塌方處理，且處理效果顯著。

9 隧道路面結構設計

九安隧道屬大跨徑城市長隧道，為提高行車的舒適度，減小運營過程中噪聲影響，遵循全線總體設計的原則，隧道路面采用復合式路面結構，上面層采用4 cm 厚SBS中粒式瀝青混凝土（AC-16C）、中面層采用6 cm厚中粒式瀝青混凝土（AC-20）、下部為22 cm厚聚丙烯纖維水泥混凝土，同時考慮到隧道防災、救災等因素，瀝青材料要求采用阻燃式瀝青。隧道內車行橫洞及人行橫洞采用20 cm厚水泥混凝土路面。

10 結 語

九安隧道的貫通，標志著北環(huán)路中段的建成通車，有效地解決蘭州過境車輛通行問題和九州地區(qū)與城關區(qū)、安寧區(qū)交通不通暢的問題，九安隧道的設計和施工經驗為蘭州市北環(huán)路東段、西段工程中的隧道工程提供了參考依據，也將為以后的大跨徑城市隧道工程的設計和施工提供了寶貴的經驗和參考價值。