淺談黃土公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中的若干問題

張曉風(fēng)

(黑龍江省公路勘察設(shè)計院)

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淺談黃土公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中的若干問題

張曉風(fēng)

(黑龍江省公路勘察設(shè)計院)

介紹了黃土公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工中的若干問題。

黃土公路；隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計；施工

1 黃土公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工分析

1.1 黃土公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計

(1)黃土公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計模型。

①荷載結(jié)構(gòu)模型。

荷載結(jié)構(gòu)模型屬于一種較為常見的結(jié)構(gòu)模型形式，其主要原理為：根據(jù)圍巖分類及其實用公式確定地層壓力，并按照彈性地基上結(jié)構(gòu)物計算方法判斷襯砌內(nèi)力，并開展相應(yīng)的結(jié)構(gòu)截面計算。通過大量工程實踐證明，該方法能有效滿足黃土公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，具有較高的應(yīng)用價值。

②經(jīng)驗類比模型。

工程類比法也是一種常見的隧道設(shè)計方法，我國在該方法指導(dǎo)下，成功完成了大瑤山鐵路隧道、秦嶺特長隧道施工，說明該方法具有良好的應(yīng)用價值。在該方法的預(yù)設(shè)計階段，通常會通過類比經(jīng)驗判斷基本支護(hù)參數(shù)，在類比過程中也主要根據(jù)有效資料開展類比，在這種情況下，工程的經(jīng)濟(jì)性較為合理，值得做進(jìn)一步推廣。

(2)洞門設(shè)計。

在黃土公路速調(diào)結(jié)構(gòu)洞門設(shè)計中，需要按照“早進(jìn)洞、晚出洞”的原則展開設(shè)計。在洞口段側(cè)坡與仰坡重視設(shè)計控制，避免對生態(tài)地貌產(chǎn)生過多破壞。當(dāng)?shù)刭|(zhì)、地形條件良好時，建議選擇削竹式洞門；若施工地區(qū)地形陡峭，則不宜對原山坡做過多施工；若土體情況基本穩(wěn)定，無明顯坍塌時，可選擇貼壁進(jìn)洞法；若地形可能存在坍塌，則可選擇端墻式洞門。具體而言，在洞門設(shè)計中，要充分結(jié)合地形地貌，使洞口與周圍景觀相一致。

(3)隧道襯砌設(shè)計。

在某工程設(shè)計中，設(shè)計人員在充分考慮圍巖地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，確定工程隧道襯砌結(jié)構(gòu)為明洞襯砌、淺埋段復(fù)合式襯砌等，并以新奧法原理為基礎(chǔ)展開施工設(shè)計，其相關(guān)內(nèi)容為：①在圍巖條件較差的地區(qū)，逐步向圍巖條件較好地區(qū)進(jìn)行襯砌施工，其延伸長度為(10±1)m。在延伸的同時，重視主洞與車行橫涌通道交叉處襯砌的襯砌處理，通過加強(qiáng)襯砌的方式強(qiáng)化襯砌施工；在其他交叉口襯砌處理中，可將其設(shè)置為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；②明洞襯砌的標(biāo)準(zhǔn)十分明顯，并有特定的質(zhì)量控制要求。拱洞厚度為70 cm，由C25鋼筋混凝土襯砌而成；仰拱厚度為50 cm，由C25鋼筋混凝土襯砌而成。

(4)隧道抗震設(shè)計。

考慮到隧道進(jìn)出口是整個隧道工程中唯一的暴漏部分，因此其是隧道抗震設(shè)計中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，再加之隧道洞口處地質(zhì)條件差，一旦出現(xiàn)地震，就更容易出現(xiàn)山體失穩(wěn)現(xiàn)象。

一般在隧道抗震設(shè)計中，主要是在復(fù)合襯砌的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行改進(jìn)，其結(jié)構(gòu)又被稱為“夾心餅干”結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)的基本劃分為：結(jié)構(gòu)外層為錨噴支護(hù)或一次模筑，使結(jié)構(gòu)外層劇透良好的變形能力；內(nèi)層為整澆混凝土上襯砌，兩層之間設(shè)置防水密封層。

1.2 施工方法

(1)開挖施工。

①雙側(cè)壁導(dǎo)坑先拱后墻正臺階法。

實施上下長臺階法施工法，在上臺階部分施工中，預(yù)留核心土小眼鏡，且在超前支護(hù)施工結(jié)束后，先開挖雙側(cè)壁，再處理拱部土體，以保證土體穩(wěn)定性。人工修整挖斷面，修整結(jié)束后，做初期支護(hù)與混凝土襯砌。

為進(jìn)一步降低其他因素對施工的干擾，在施工中要重視防護(hù)設(shè)置的處理。例如，在平行作業(yè)中，即可控制控制上臺階長度，其長度一般為(40±10)m；而在下臺階施工中，即可采用四步跳跌馬口法進(jìn)行施工，在完成縱橫向排水系統(tǒng)安裝后，開展側(cè)墻支護(hù)襯砌。例如，在白虎山隧道開挖施工中，通過上述理論，制定了有效的隧道開挖工序。

②雙側(cè)壁大導(dǎo)坑全斷面法。

在超前支護(hù)施工之后，可采取機(jī)械施工法開展雙側(cè)壁大導(dǎo)坑施工，以人工施工充分挖掘拱部土體，預(yù)留大核心土，并以格柵支撐；再安裝墻角縱橫向排水系統(tǒng)，即可完成一次模筑襯砌混凝土施工。

(2)支護(hù)優(yōu)化。

根據(jù)當(dāng)前黃土公路隧道結(jié)構(gòu)中常見的病害現(xiàn)象，在支護(hù)優(yōu)化處理中可采取以下幾點(diǎn)處理方法：①在洞口處設(shè)置一φ89長管棚，其長度為20m。向鋼管內(nèi)填充漿液，并設(shè)置3～5根φ22鋼筋，以進(jìn)一步提高管棚剛度；②在隧道拱腳處、墻角處設(shè)置2根鎖腳錨管，以進(jìn)一步減少處理支護(hù)中的下沉量；③進(jìn)一步優(yōu)化隧道斷面設(shè)計，通過實現(xiàn)側(cè)墻與仰拱的小半徑圓弧連接，在仰拱中設(shè)置工字鋼，使其與側(cè)墻剛支撐圓形成封閉連接環(huán)，以進(jìn)一步改善仰拱的受力條件；④提高淺埋段鋼拱架支撐密度，以進(jìn)一步提高支護(hù)剛度。

(3)圍巖變形監(jiān)控。

由于黃土隧道圍巖軟弱，其變形產(chǎn)生、發(fā)展的速度快，若不能及時發(fā)現(xiàn)變形現(xiàn)象并采取相應(yīng)的解決措施，則會導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)嚴(yán)重的損傷現(xiàn)象。一般在圍巖變形監(jiān)控中，需要在《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確對量測的要求。

一般在圍巖變形監(jiān)控中，其勘察內(nèi)容主要包括：基本地質(zhì)資料、周圍位移情況、拱頂與拱腳處的中心點(diǎn)下沉情況等。通過開展變形監(jiān)控，以切實保證施工效果。

2 結(jié)束語

主要討論了黃土公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計與施工的相關(guān)問題，并對其設(shè)計、施工具體內(nèi)容進(jìn)行分析。對相關(guān)工作人員而言，在開展黃土公路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計中，需要進(jìn)一步明確具體施工辦法，在充分認(rèn)識到當(dāng)前黃土公路隧道質(zhì)量控制方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確其中處理方法，為獲得更好的公路工程施工效果奠定基礎(chǔ)。

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2015-04-15

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1008-3383(2015)09-0110-01