公路隧道工程技術(shù)應(yīng)用研究

徐 濤

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司)

1 公路隧道工程的發(fā)展

隨著我國交通網(wǎng)的不斷擴展，山區(qū)的高速公路項目也越來越多。1987年成渝高速分別以長隧道和特長隧道的形式穿越通過中梁山和縉云山，自此越來越多的科研工作者和工程技術(shù)人員對我國山區(qū)公路項目建設(shè)以及公路隧道設(shè)計施工技術(shù)展開了廣泛而深入的研究。1990年2月1日開始實施的國家標準規(guī)范《公路隧道設(shè)計規(guī)范》(JTJ026-90)是我國首部公路行業(yè)隧道標準規(guī)范，標志著我國的公路隧道工程技術(shù)的不斷成熟，2004年對公路隧道設(shè)計規(guī)范進行了更新，標志著我國的公路隧道設(shè)計施工水平上升到一個新的臺階。有學(xué)者調(diào)研發(fā)現(xiàn)隨著高速公路不斷向山區(qū)的延伸，其隧道長度占公路總長的比例大幅增加，隧道工程在整個公路工程中所占的比重越來越大，需要解決的技術(shù)難度也日益增多。近年來以公路工程項目為依托技術(shù)人員為解決隧道工程中面臨的技術(shù)難點，在小凈距、防排水、連拱、涌突水等重要技術(shù)方面取得了很大的突破。公路隧道工程技術(shù)沿革于我國鐵路隧道工程的技術(shù)起步，也引用了國外公路隧道工程的先進經(jīng)驗，因而我國公路隧道工程技術(shù)起點高，一般技術(shù)指導(dǎo)性強，特殊條件下的技術(shù)問題也可作參考研究采用。

2 公路隧道工程技術(shù)

2.1 隧道初期支護結(jié)構(gòu)

隧道的初期支護主要有噴射混凝土、錨桿、鋼筋網(wǎng)和鋼架等支護形式，可以選擇組成不同的支護結(jié)構(gòu)。噴射混凝土具有一定的抗剪強度和粘結(jié)力，可以與巖層有效的粘貼，并與圍巖共同組成承載體系，有效地改善了噴層的受力條件。在工程初期進行噴射混凝土主要是填充圍巖節(jié)理和裂隙，并使不連續(xù)的巖層層面能夠膠結(jié)在一起產(chǎn)生楔效應(yīng)，這樣巖體之間的磨擦系數(shù)就會增大，可以有效的防止巖塊沿軟弱面滑移，保證隧道表面巖塊的穩(wěn)定性。

根據(jù)桿體材質(zhì)和錨固方式的不同，錨桿主要分為:藥卷錨固錨桿、砂漿錨桿、自進式注漿錨桿三大類。錨桿應(yīng)以梅花形均勻分布在沿隧道周邊。在層狀圍巖結(jié)構(gòu)中錨桿應(yīng)該與巖層面垂直。在錨桿受力較大的區(qū)段，錨桿失效主要有以下兩個原因:第一是因為錨桿自身的強度不足而被拉斷;第二是因為與周圍巖體的錨固力不夠而被拉出。在實際施工過程中，大部分錨桿失效以第一種原因為主。

2.2 隧道二次襯砌結(jié)構(gòu)

整體式襯砌是傳統(tǒng)的襯砌結(jié)構(gòu)形式。不考慮圍巖的承載作用，主要是通過圍巖的結(jié)構(gòu)剛度來抵御地層的變形，承受圍巖的壓力。采用就地整體模注現(xiàn)澆混凝土，適用較廣，截面可以是等截面或是變截面。

錨噴支護作為隧道的永久性襯砌，一般考慮是在Ⅲ級及以上圍巖中采用。在Ⅳ級及以下圍巖中，采用錨噴支護經(jīng)驗不足，可靠性差;在層狀圍巖中，采用噴錨支護效果較好。錨噴襯砌內(nèi)表面不太平整順直，美觀性差，不便于安裝通風(fēng)照明設(shè)施等原因，一般不予采用。

2.3 隧道的防水與排水

隧道中的水對其有很大的危害，主要體現(xiàn)在:降低圍巖穩(wěn)定性，引起支護困難，費用增加;地下、地上水位下降及水環(huán)境的改變，影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生活用水;或被迫停工，影響工程進展等;水進入隧道后，造成洞內(nèi)通風(fēng)、照明、供電等設(shè)備銹蝕，使路面積水或結(jié)冰，造成打滑，危及行車安全。對隧道滲漏水提出了很高的要求?，F(xiàn)隧道施工中設(shè)計均采取了堵和排相結(jié)合的辦法。截水是指在隧道以外將地表水和地下水疏導(dǎo)截流，使不進入隧道工程范圍內(nèi)。

3 不良地質(zhì)下隧道施工技術(shù)措施

3.1 斷層對隧道施工的影響

(1)隧道如果穿過斷層帶，容易出現(xiàn)涌水和坍塌現(xiàn)象，對隧道的穩(wěn)定產(chǎn)生不利影響，施工過程中應(yīng)該加強支護措施，盡快進行襯砌施工;

(2)如果斷層面與隧道傾斜且傾斜角度大于10，則會對隧道產(chǎn)生偏壓。當斷裂線與隧道軸線交角較小或者平行時，則會產(chǎn)生更大的側(cè)壓力;

(3)在硬度差異很大的不同巖層中，斷裂面的柔性巖石通常會形成不透水面，而在脆性巖的破碎巖體出容易儲存地下水，在開挖過程中經(jīng)常發(fā)生承壓涌水現(xiàn)象。

3.2 褶曲構(gòu)造對隧道施工的影響

褶曲主要分為向斜和背斜。背斜的裂隙特征是上部受拉，張口呈現(xiàn)下小上大。而向斜的裂隙特征是上部受壓，張口下大上小。褶曲構(gòu)造對隧道施工的影響主要表現(xiàn)在:(1)在向斜層進行隧道開挖時易出現(xiàn)掉塊坍塌的現(xiàn)象;(2)向斜構(gòu)造時通常在軸部易儲存地下水，且這些水處于承壓狀態(tài)，在隧道施工過程中經(jīng)常出現(xiàn)突然涌水現(xiàn)象;(3)在石灰?guī)r中多出現(xiàn)巖溶，背斜中巖溶發(fā)育多為漏斗及井穴，而向斜中巖溶多為暗河。

4 結(jié)束語

地質(zhì)情況復(fù)雜，較難獲得精確的地質(zhì)、圍巖信息和荷載參數(shù)等數(shù)據(jù)是公路隧道工程技術(shù)的基本特點。因此在很長的一段歷史時期內(nèi)，公路隧道工程技術(shù)依然是以經(jīng)驗判斷為主。工程技術(shù)人員在隧道工程設(shè)計施工過程中應(yīng)該不斷總結(jié)經(jīng)驗，吸取教訓(xùn)，深化理論研究，使公路隧道工程技術(shù)更成熟。

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