淺談我國(guó)高速公路隧道設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題

余旋

摘要：近年來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，高等級(jí)公路尤其是高速公路正迅速?gòu)钠皆瓍^(qū)向山區(qū)延伸，一大批長(zhǎng)隧道和特長(zhǎng)隧道相繼建成。隨著公路隧道的大規(guī)模修建，隧道設(shè)計(jì)中需要研究與探討的問(wèn)題也逐步顯現(xiàn)目前我國(guó)的公路隧道在施工過(guò)程中往往發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)體系容易存在差別，況且很多隧道還仍然保持著粗放式施工的特點(diǎn)，使得運(yùn)營(yíng)期間出現(xiàn)病害的可能性大大提升。

關(guān)鍵詞：隧道；設(shè)計(jì)；問(wèn)題

近些年來(lái)，隨著新材料，新工藝的不斷出現(xiàn)，我國(guó)的高速公路隧道行業(yè)獲得了快速發(fā)展。但是在過(guò)快的發(fā)展過(guò)程中，不可避免的存在一些質(zhì)量以及安全隱患，特別是在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的一系列問(wèn)題，已成為制約該行業(yè)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。為此本文針對(duì)目前公路隧道設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的若干問(wèn)題進(jìn)行思考。

1公路隧道設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題

1.1襯砌支護(hù)參數(shù)差別

新奧法提出把圍巖與支護(hù)系統(tǒng)看作相互作用的一個(gè)整體，既發(fā)揮圍巖的自承能力，又使支護(hù)起到加固圍巖的作用的理論。在隧道的襯砌支護(hù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的分類主要參考工程類比，和隧道上的圍巖分級(jí)有密切聯(lián)系，對(duì)于不同的圍巖，會(huì)采用不同的支護(hù)系數(shù)，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)水文條件進(jìn)行精確的驗(yàn)算。但目前由于行業(yè)規(guī)范性有限，同一跨度的襯砌支護(hù)參數(shù)存在著不小的差異。這種差異出現(xiàn)的原因有很多方面。首先是受到設(shè)計(jì)單位總體技術(shù)水平參差不齊的影響，加上設(shè)計(jì)者的個(gè)人局限，導(dǎo)致對(duì)于圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)作用的認(rèn)識(shí)存在偏差。其次是地層巖石組成復(fù)雜繁瑣，在不同的風(fēng)化環(huán)境下，同種演示的物理受力參數(shù)也會(huì)存在差距，所以圍巖的分級(jí)職能是定性為主，想要真正量化難度很大。最后則是隧道工程的地質(zhì)勘察技術(shù)常會(huì)因?yàn)槭┕さ攸c(diǎn)的特殊性受到局限，實(shí)際的地質(zhì)情況在徹底挖開之前不能很好斷定，因此也給量化提升了難度，使得隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度增加?？偟膩?lái)講，襯砌支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)相差大和圍巖級(jí)別圍巖穩(wěn)定性差異難以量化體現(xiàn)是設(shè)計(jì)方面存在的主要缺陷之一。

1.2軟弱圍巖的施工問(wèn)題

對(duì)于傳統(tǒng)的新奧法而言，在施工問(wèn)題上得不到重大突破的主要原因是不能解決軟弱圍巖快速施工和機(jī)械化兩方面的問(wèn)題。在施工過(guò)程中，軟弱圍巖的隧道主要用橫縱切割和縱向臺(tái)階進(jìn)行斷面。在臺(tái)階法施工的過(guò)程中，雖然技術(shù)手段已經(jīng)相對(duì)比較成熟，也是目前主流的施工方法，但施工單位對(duì)于工序繁瑣、工期時(shí)間長(zhǎng)、且大型機(jī)械不易參與的CD 或者CRD 法施工并不樂(lè)意采用，因此在一定程度上增加了事故的風(fēng)險(xiǎn)率。

1.3支護(hù)結(jié)構(gòu)耐久性方面的問(wèn)題

《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》已對(duì)設(shè)計(jì)年限和使用耐久度做了規(guī)定，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，襯砌結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行耐久度方面的考量仍然是值得探討和解決的問(wèn)題。隧道的設(shè)計(jì)荷載很復(fù)雜，除了地質(zhì)構(gòu)造、巖性等因素外，地下水對(duì)圍巖的穩(wěn)定有重要影響。據(jù)對(duì)東南沿海地區(qū)混凝土隧道的破損程度、病害部位、主要病害進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。早期的隧道普遍存在耐久性老化的現(xiàn)象，77% 的隧道主要病害是滲漏水。按照傳統(tǒng)的負(fù)荷式襯砌設(shè)計(jì)方式，首先應(yīng)該保證支護(hù)的耐久性，這樣才能使得隧道長(zhǎng)期在安全的狀態(tài)下運(yùn)營(yíng)。從目前公路隧道發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，考慮到初期的耐久性，如果按照傳統(tǒng)形式進(jìn)行施工，就意味著初期支護(hù)要采用新材料和更加嚴(yán)苛的施工工藝，包括一切機(jī)械和配套設(shè)施，會(huì)大大增加工程成本，將工程推到成本和質(zhì)量?jī)呻y的境地中。

1.4隧道襯砌結(jié)構(gòu)的加固使用壽命問(wèn)題

普通隧道在建成運(yùn)營(yíng)三到五年之后會(huì)出現(xiàn)不同程度裂縫和漏水現(xiàn)象。綜合外部的荷載作用、材料退化程度和滲漏程度三個(gè)方面的情況，可以將隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分級(jí)。在比較權(quán)威的專家眼中，隧道病害分級(jí)主要包括裂縫分級(jí)、滲漏分級(jí)、剝落分級(jí)、襯砌材料劣化分級(jí)、形變下沉分級(jí)以及凍害分級(jí)等。針對(duì)這些病害，分級(jí)方式往往是定性的，沒(méi)有給出隧道病害分析或者隧道結(jié)構(gòu)性能的辯證關(guān)系，無(wú)法確定定量，與此同時(shí)，對(duì)于一項(xiàng)工程而言，病害往往是多重并發(fā)的，具有一定的復(fù)雜性，因此對(duì)到結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，對(duì)加固后的使用壽命不能進(jìn)行明確的判斷，僅僅單一的從材料加固的耐久性上體現(xiàn)，或各分局長(zhǎng)期的觀察和檢測(cè)跟蹤加固效果給予補(bǔ)償。

2針對(duì)涉及問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施

光面爆破、錨噴支護(hù)、監(jiān)控量測(cè)是新奧法的三大要素。隧道現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)是新奧法原理進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)和施工必不可少的手段。在施工中，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求加強(qiáng)量測(cè)，及時(shí)反饋，以便修正設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工。首先應(yīng)該在部分關(guān)鍵工序上加大技術(shù)投入力度，進(jìn)一步提升機(jī)械化程度。在部分關(guān)鍵的工序上應(yīng)該盡快摘掉原始落后的帽子用鉆孔車取代人工風(fēng)槍，這樣可以使得操作更加靈活，投入也相對(duì)比較理想。建議進(jìn)行一次性投入大、周轉(zhuǎn)存放不方便的大型鉆孔機(jī)不能在短時(shí)間內(nèi)得到推廣的情況下，推動(dòng)簡(jiǎn)易臺(tái)車的發(fā)展進(jìn)程，靈活的鉆孔機(jī)在周邊爆破方面能夠有效彌補(bǔ)人力的缺陷，提升施工質(zhì)量。其次在洞身開挖方面，應(yīng)嚴(yán)格控制炮眼的深度、角度、間距以及用藥量，并根據(jù)圍巖情況及時(shí)修正鉆爆參數(shù)，盡可能減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)。要求開挖輪廓線成形規(guī)則，確保光面爆破質(zhì)量。在選擇合理的開挖方法時(shí)，既要根據(jù)不同的圍巖級(jí)型，又要考慮初期支護(hù)的及時(shí)成環(huán)封閉。另外對(duì)軟弱巖層還要及時(shí)的做好施工的二次襯砌。在設(shè)計(jì)方面，主要的對(duì)策有編制公路和隧道的標(biāo)準(zhǔn)圖紙，必要時(shí)編制通用圖紙，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)進(jìn)行。進(jìn)一步研究好圍巖穩(wěn)定性與各客觀因素方面的定量關(guān)系，捋順支護(hù)措施在圍巖穩(wěn)定性中的比重，將施工設(shè)計(jì)信息化。推廣新工藝，實(shí)現(xiàn)弱圍巖的快速施工和機(jī)械化作業(yè)。采用強(qiáng)二襯的思路進(jìn)行復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)，研究好病害對(duì)于加固前后安全性的量化評(píng)估影響，掌握總結(jié)得到的方法。落實(shí)到實(shí)際操作中，要主抓分步工程在使用年限內(nèi)的耐久性，噴混凝土、系統(tǒng)錨桿、鋼架都要符合相應(yīng)的要求，混凝土優(yōu)先選用抗?jié)B性能優(yōu)良的耐腐蝕混凝土，錨桿也要具備耐腐蝕的性能。全長(zhǎng)黏結(jié)型系統(tǒng)錨桿的錨固劑要選用耐腐蝕的砂漿或者樹脂，鋼架在施工過(guò)程中要注意對(duì)其保護(hù)層厚度的控制。

3結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)我國(guó)在公路隧道領(lǐng)域設(shè)計(jì)上的缺陷進(jìn)行了思考和重點(diǎn)分析，并根據(jù)這些常見提出了有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施，以期我國(guó)的高速公路隧道行業(yè)能夠在正確的道路上快發(fā)展，進(jìn)而發(fā)揮其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯趙斌.淺談我國(guó)高速公路隧道設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的問(wèn)題[J].城市建設(shè)理論研究：電子版， 2012（8）.

[2]袁玉林.淺談公路隧道設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題及其對(duì)策[J].低碳世界， 2014（9）：275-276.

（作者單位：貴州智恒勘察設(shè)計(jì)咨詢公司）