分析山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)

徐風(fēng)光

(貴州智恒工程勘察設(shè)計(jì)咨詢有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550001)

1 山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)原則分析

第一，山區(qū)高速公路隧道布線要全面考慮地質(zhì)因素與地形因素，遵守“短隧服從線位、長(zhǎng)隧道控制線位”的原則，山區(qū)隧道的選線還要考慮線位問(wèn)題，盡可能滿足隧道段線位指標(biāo)要求。

第二，山區(qū)高速公路隧道進(jìn)口與出口位置設(shè)計(jì)要遵守“早進(jìn)洞、晚出洞”的設(shè)計(jì)原則，盡量減少大開(kāi)挖，保持山體地形地貌處于原來(lái)狀態(tài)，減小環(huán)境破壞。

第三，隧道洞口的設(shè)計(jì)要遵守“總體設(shè)計(jì)、長(zhǎng)期發(fā)展”的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)人員要結(jié)合該地區(qū)的地形地貌特點(diǎn)，科學(xué)選擇洞口形式，保證隧道洞口與周圍環(huán)境更加和諧。

第四，山區(qū)高速公路隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)，要具備一定的強(qiáng)度與耐久性，加強(qiáng)安全性設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)人員要科學(xué)確定矢跨比與扁平率。

2 山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)-以某工程為例

2.1 案例概況

本文主要以某山區(qū)高速公路隧道為例，該隧道地勢(shì)由南向北，地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，地質(zhì)條件復(fù)雜。隧道穿越的巖體以軟巖～較硬巖為主，連續(xù)厚度大，最大埋深達(dá)502.82 m。不具備發(fā)生巖爆的條件，但隧道出口段為為含煤系地層，地層巖性以泥質(zhì)灰?guī)r、硅質(zhì)巖、泥頁(yè)巖夾煤層為主，巖質(zhì)軟硬相間，巖性復(fù)雜，層間結(jié)合差～一般，圍巖遇水可能產(chǎn)生拱頂離層坍塌問(wèn)題，開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)采取有效支護(hù)措施。在此山區(qū)高速公路隧道工程中，受地質(zhì)條件影響較大，隧道的進(jìn)口位置出現(xiàn)大量的塊石堆積層，受外界降雨的沖刷影響，塊石大量堆積在隧道洞外部。

2.2 隧道洞口段設(shè)計(jì)要點(diǎn)

結(jié)合以往的工程設(shè)計(jì)實(shí)踐得知，大部分和隧道有關(guān)的交通事故主要發(fā)生在隧道引道位置，由于突然遇到隧道，車輛駕駛?cè)藛T的視野暫時(shí)處于中斷狀態(tài)，在進(jìn)出隧道的過(guò)程當(dāng)中，光線發(fā)生較大變化，駕駛?cè)藛T自身的反映速度受到一定影響，在短時(shí)間之內(nèi)，無(wú)法完全適應(yīng)明暗交替，出現(xiàn)非常規(guī)的操作行為，進(jìn)而引發(fā)大型的交通安全事故。

為了減少交通安全事故的發(fā)生，山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)人員，要結(jié)合隧道進(jìn)出口特點(diǎn)，加強(qiáng)平縱線形設(shè)計(jì)，保證駕駛?cè)藛T能夠更好的適應(yīng)光過(guò)度，提高道路行車的安全性。設(shè)計(jì)人員還要加強(qiáng)以下幾方面的設(shè)計(jì)：

(1)加強(qiáng)隧道洞口平縱設(shè)計(jì)力度。隧道洞口連接線和路線銜接，要滿足隧道路線總體設(shè)置要求。

(2)做好平面線形設(shè)計(jì)工作。隧道布線要全面考慮該地區(qū)的地形地貌等因素，如果隧道長(zhǎng)度比較大，其控制線位可以采取直線形。

(3)加強(qiáng)橫斷面線形設(shè)計(jì)。隧道洞口內(nèi)部與外部路基或者路面寬度發(fā)生變化，設(shè)計(jì)人員需要合理確定隧道洞口外部和周圍相連路段行程長(zhǎng)度，過(guò)渡段長(zhǎng)度不宜小于50.0 m，進(jìn)而保證隧道洞口內(nèi)部與外部的橫斷面能夠順利過(guò)渡。

2.3 路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

山區(qū)高速公路隧道建設(shè)，對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生較大破壞，因此，在山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)期間，設(shè)計(jì)人員還要適當(dāng)加大環(huán)境保護(hù)力度，不斷減少資源損耗。設(shè)計(jì)人員要全面考慮該地區(qū)的水文條件與生態(tài)環(huán)境，可以采取分離式設(shè)計(jì)方案，結(jié)合山區(qū)高速公路隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用多種隧道長(zhǎng)度相加的方法，保證山區(qū)高速公路隧道路線設(shè)計(jì)方案得到更好實(shí)施。

2.4 隧道襯砌設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在設(shè)計(jì)山區(qū)高速公路隧道橫截面時(shí)，設(shè)計(jì)人員要加大耐久性設(shè)計(jì)力度，全面考慮行車安全性，以及養(yǎng)護(hù)問(wèn)題。為了進(jìn)一步提升山區(qū)高速公路隧道行車的安全性，設(shè)計(jì)人員可以在隧道洞口部位設(shè)置明洞，也可采取復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)。若存在斜交進(jìn)洞現(xiàn)象，設(shè)計(jì)人員可以采取斜交襯砌結(jié)構(gòu)，需要特別注意的是，斜交角度不宜小于45°。對(duì)于山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)人員來(lái)講，還要密切關(guān)注圍巖變形監(jiān)測(cè)信息，對(duì)設(shè)計(jì)方案內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

由于該山區(qū)高速公路隧道長(zhǎng)度比較大，隧道要深入到山體內(nèi)部，容易出現(xiàn)氧氣量少現(xiàn)象，而且會(huì)混雜大量的有害氣體，使得隧道內(nèi)部的空氣質(zhì)量不斷下降，威脅施工人員的生命健康。因此，隧道設(shè)計(jì)人員要科學(xué)選擇通風(fēng)方式?，F(xiàn)階段，采取壓入式通風(fēng)方式較多，其通風(fēng)長(zhǎng)度能夠達(dá)到3 400 m，如果采用巷道式通風(fēng)方式，能夠更好的延長(zhǎng)隧道通風(fēng)長(zhǎng)度。

通過(guò)合理選擇隧道通風(fēng)方式，可以保證山區(qū)高速公路隧道洞內(nèi)環(huán)境得到更好改善。因?yàn)槭┕すば虿煌瑢?duì)隧道洞內(nèi)部的環(huán)境影響也不同，伴隨隧道挖掘深度的不斷增加，通風(fēng)量越來(lái)越大，所以，設(shè)計(jì)人員需要采用分階段設(shè)計(jì)方法，合理制定隧道通風(fēng)方案，并準(zhǔn)確計(jì)算出隧道洞內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)所需風(fēng)壓與風(fēng)量。

2.5 防排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，做好防排水設(shè)計(jì)工作特別重要，通過(guò)加強(qiáng)隧道防排水設(shè)計(jì)，在隧道洞內(nèi)部形成完整的防排水系統(tǒng)。由于外界氣候環(huán)境對(duì)隧道防排水系統(tǒng)影響較大，因此，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員可將防排水系統(tǒng)設(shè)置在初期支護(hù)與二次襯砌之間，并合理確定保溫層的位置，保證隧道防排水系統(tǒng)在惡劣天氣條件下仍然能夠正常運(yùn)行。

在此高速公路隧道防排水設(shè)計(jì)工作中，設(shè)計(jì)人員可從以下幾方面入手：

第一，加強(qiáng)洞內(nèi)防排水設(shè)計(jì)。為了保證襯砌背后積水有效排出，設(shè)計(jì)人員可以順著隧道內(nèi)壁，沿著巖面，環(huán)向安裝透水管，透水管與墻底部的縱向排水管緊密相連，將縱向排水管內(nèi)部的水逐漸引入到側(cè)溝當(dāng)中，經(jīng)過(guò)側(cè)溝自引水道排放到隧道外部。

第二，加強(qiáng)隧道洞外防排水?？梢栽谒淼肋M(jìn)口端洞外側(cè)溝位置，設(shè)置5.0%的反坡排水，并設(shè)置深度為3.0 m的橫向盲溝，將路面水有效攔截。

第三，明洞防排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)。明洞采取黏土隔水層與外貼防水層進(jìn)行防水。

第四，隧道防排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)。設(shè)計(jì)人員要收集大量的地質(zhì)資料，并合理確定地下水位置，通過(guò)準(zhǔn)確計(jì)算水量，進(jìn)而制定出更為完善的排水方案。

2.6 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

(1)在山區(qū)高速公路隧道洞口中線位置，若施工條件比較差，可采取大角度斜交進(jìn)洞方式，防止和等高線平行進(jìn)洞。

(2)山區(qū)高速公路隧道洞口盡可能選取穩(wěn)定的山坡，禁止將其設(shè)置到地質(zhì)不良地段。

(3)針對(duì)穩(wěn)定性較差的巖層，開(kāi)挖結(jié)束后，特別容易出現(xiàn)順層滑動(dòng)與坍塌現(xiàn)象，故施工單位要提前進(jìn)洞。為了更好的提升山體穩(wěn)定性，可以采用接長(zhǎng)明洞或者洞口大管棚方法。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)對(duì)山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)要點(diǎn)與注意事項(xiàng)進(jìn)行科學(xué)性分析，例如明確隧道洞口段設(shè)計(jì)要點(diǎn)、路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)、隧道襯砌設(shè)計(jì)要點(diǎn)、防排水設(shè)計(jì)要點(diǎn)等等，可以保證山區(qū)高速公路隧道設(shè)計(jì)方案得到有效實(shí)施。在此山區(qū)高速公路隧道工程項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員采取上述設(shè)計(jì)方法，取得良好效果，故能夠?yàn)轭愃乒こ添?xiàng)目提供借鑒。