公路隧道設(shè)計(jì)中相關(guān)問題的討論

武葉亭

(山西省公路局太原分局勘測(cè)設(shè)計(jì)所，山西太原 030012)

1 公路隧道的線形設(shè)計(jì)

在對(duì)公路隧道線形的設(shè)計(jì)工作時(shí)，我們必須遵循路隧和路線相結(jié)合的原則，而對(duì)于工程項(xiàng)目所穿越區(qū)域的水文和地質(zhì)條件也要進(jìn)行實(shí)地的考察，盡可能的不要穿越不良地質(zhì)的路段。有些傍山隧道處于河谷陡峻的位置，建議選擇半邊隧道、半邊橋梁或是上下錯(cuò)開等分幅設(shè)計(jì)的方式，在對(duì)公路隧道的線形進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，橫、縱、平等參數(shù)必須是符合相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范的，同時(shí)還必須考慮到行駛車輛的安全性。

1.1 隧道的縱坡設(shè)計(jì)

在確定隧道縱坡的坡率和坡長時(shí)，應(yīng)主要考慮行車安全、排水和通風(fēng)三大因素，通常情況下，縱坡肯定是越小越好，這樣才能保證車輛行駛的安全性。而如果縱坡過大時(shí)，車輛的行駛速度就會(huì)很低，那么肯定就會(huì)排出大量的有毒有害氣體，在較長的下坡往往更容易發(fā)生交通事故。而從排水的角度來看，一些有地下水發(fā)育的巖溶隧道，在反坡施工時(shí)，那么首要考慮的因素就是如何有效的進(jìn)行排水，所以，在進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，不建議選擇過長或是過大的縱坡。

1.2 隧道的平面線形設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)公路隧道項(xiàng)目的平面線形時(shí)，通常情況下都是選擇直線的，而由于地形和地質(zhì)條件等因素的影響，在山區(qū)公路的隧道內(nèi)部也肯定是要出現(xiàn)平曲線的。并且在大量的分析國外工程案例時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)隧道洞口的平面線形也通常都是平曲線，在充分考慮到了光線過渡的情況下，平曲線這種平面線形能夠避免駕駛員受到“白洞”效應(yīng)的影響，保證他們具有舒適的駕駛心理。在設(shè)計(jì)平曲線的半徑時(shí)，我們必須認(rèn)識(shí)到與隧道外部相比，駕駛員在隧道內(nèi)部行駛車輛時(shí)的行車視距和墻效應(yīng)會(huì)受到更大的影響，因此，在設(shè)計(jì)平曲線的半徑時(shí)應(yīng)從行車安全的角度出發(fā)，選擇尺寸較大的平曲線半徑。在中型隧道和短型隧道的設(shè)計(jì)工作中，不建議設(shè)置S形反向曲線，而對(duì)于那些必須設(shè)置反向曲線的長大隧道來說，必須根據(jù)相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)在反向曲線之間設(shè)置一段緩和的直線段，并且圓曲線的長度必須符合3 s的行程要求。

2 公路隧道的防排水設(shè)計(jì)

在以往的很多工程實(shí)例中，我們對(duì)于山嶺隧道的防排水工作已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，并且也取得了一定的成績，但是其卻還是較為薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)。我國很多公路隧道工程項(xiàng)目在竣工交付使用后，都暴露出了滲漏水嚴(yán)重的問題，嚴(yán)重的損壞了洞內(nèi)的襯砌結(jié)構(gòu)和設(shè)施，也增加了一大筆維修的費(fèi)用。在對(duì)隧道的滲漏水情況進(jìn)行分析和研究時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)施工縫是最主要的滲漏水部位，而在設(shè)計(jì)的過程中，我們也采取了一定的防護(hù)措施，如施工縫設(shè)置止水條、結(jié)構(gòu)自防水以及襯砌外貼防水板等，同時(shí)也設(shè)置了一個(gè)由排水盲溝組成的排水系統(tǒng)，但是所取得的防水效果卻并不理想，這主要是由于施工單位對(duì)施工工藝和施工環(huán)境處理不當(dāng)而導(dǎo)致的。在公路隧道的使用過程中，如果在二次襯砌和防水板之間有地下水串流，那么要想對(duì)其進(jìn)行有效的處理也是非常困難的。

進(jìn)入到21世紀(jì)后，在我國的很多公路隧道工程項(xiàng)目已經(jīng)成功的應(yīng)用了分區(qū)防水這一觀念，其主要就是指在隧道襯砌背后的防水板中劃分不同的防水區(qū)域，而每一個(gè)區(qū)域間的地下水是不允許串流的，也就是說在隧道的防水板位置處，每隔一個(gè)固定的長度就應(yīng)設(shè)置一個(gè)防水分區(qū)，而這個(gè)長度是要在參考了二次襯砌一次澆筑的實(shí)際長度的基礎(chǔ)上才能得到的，而實(shí)現(xiàn)分區(qū)防水的方式為在每一個(gè)防水分區(qū)都焊接上一個(gè)背貼式的止水帶。在防水板和初期支護(hù)之間或是二次襯砌和防水板之間應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的排水盲管，隧道的側(cè)溝與環(huán)向的排水管能夠連接在一起，一部分滲漏水也能夠被排出。另外，在每一個(gè)分區(qū)防水的區(qū)域以及施工縫位置處還應(yīng)分別設(shè)置注漿管，從而實(shí)現(xiàn)注漿防水的過程。

3 公路隧道結(jié)構(gòu)形式的選擇

地質(zhì)、地形條件會(huì)對(duì)隧道的結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)生影響，同時(shí)線形的組合設(shè)計(jì)以及線位的橫、縱、平等指標(biāo)也會(huì)對(duì)所選擇的結(jié)構(gòu)形式產(chǎn)生影響，因此在選擇結(jié)構(gòu)形式時(shí)，如果地質(zhì)和地形條件是允許的，那么通常都是選擇設(shè)計(jì)成為上下行分離的兩座獨(dú)立的隧道。但是，這種分離式的隧道卻也存在著一定的問題:1)如果上下兩個(gè)隧道之間的凈距離是位于復(fù)雜的地質(zhì)和地形條件下的，那么就會(huì)大大的增加布設(shè)路線的難度，而這樣施工所得到的凈距離也就無法完全的滿足施工的規(guī)范要求;2)一般情況下，公路隧道工程洞口前面的三角形過渡區(qū)域都會(huì)占用大量的土地資源，而每年對(duì)這部分土地資源的使用費(fèi)用和維修費(fèi)用也都是很高的，但它們的利用效果卻不理想，有一部分土地資源還會(huì)處于閑置的狀態(tài)。所以，在超過了1 km的長大隧道的設(shè)計(jì)過程中建議選擇分離式的隧道結(jié)構(gòu)形式。

而為了解決以上分離式隧道結(jié)構(gòu)形式所存在的幾個(gè)問題，在20世紀(jì)90年代，很多專家又提出了連拱隧道這種結(jié)構(gòu)形式。通常情況下，在連拱隧道中，隔墻的厚度可能只有2 m，這樣路基和洞口也就不會(huì)出現(xiàn)分幅的問題，而同時(shí)其又能與外界的道路順利的連接到一起，所以這種結(jié)構(gòu)形式的隧道有著很強(qiáng)的適應(yīng)性。同樣的，連拱隧道在結(jié)構(gòu)形式上也是存在著一定的問題:1)其施工技術(shù)較為復(fù)雜，且施工工序較多，施工工期很長且施工難度大;2)施工外界條件會(huì)對(duì)其產(chǎn)生較大的影響，在施工建設(shè)完成后，很容易產(chǎn)生滲水和開裂等質(zhì)量問題，同時(shí)其施工的成本也非常高;3)連拱隧道這一結(jié)構(gòu)形式對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件有著較高的要求，在Ⅲ類以下的圍巖施工時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)也很大，并且施工進(jìn)程也很復(fù)雜。現(xiàn)階段，很多國家對(duì)連拱隧道這種結(jié)構(gòu)形式也進(jìn)行了一定的改進(jìn)和完善，在此過程中又出現(xiàn)了一種連拱隧道的“夾心”形式，隔墻的防水問題得到了一定的改善，但卻無法改變一些實(shí)質(zhì)性的問題。所以，當(dāng)隧道的長度不超過500 m時(shí)，并且地下水不發(fā)育、地形地質(zhì)條件也較好時(shí)，建議采用連拱隧道這一結(jié)構(gòu)形式。

4 結(jié)語

通過以上的論述，我們對(duì)公路隧道的線形設(shè)計(jì)、公路隧道的防排水設(shè)計(jì)以及公路隧道結(jié)構(gòu)形式的選擇三個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析和探討。通過對(duì)上述三大設(shè)計(jì)問題所進(jìn)行的論述，我們得出了如下結(jié)論:1)在公路隧道的施工過程中，必須充分的保證隧道之間的巖體具備較好的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，而這也是決定小間距隧道設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵因素，在復(fù)雜山區(qū)地段并且長度不超過1 km時(shí)，建議選擇小間距的隧道，施工時(shí)應(yīng)采取有針對(duì)性的施工方法和預(yù)加固措施;2)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量應(yīng)用分區(qū)防水這一理念，在公路隧道的使用過程中，能夠有效的解決局部滲漏水這一問題，同時(shí)維護(hù)成本較低，值得進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用;3)進(jìn)行公路隧道的設(shè)計(jì)工作時(shí)，必須從行車安全的角度出發(fā)去設(shè)計(jì)每一類線形參數(shù)，同時(shí)各類線形參數(shù)還必須符合設(shè)計(jì)規(guī)范中的具體要求，充分的保證設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和合理性。

［1］章英文.公路隧道設(shè)計(jì)及施工技術(shù)問題分析［J］.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2013(15):91-93.

［2］付香才.城市公路隧道設(shè)計(jì)和施工中的要點(diǎn)探討［J］.中華民居，2014(95):87-89.

［3］康 寧.城市公路隧道設(shè)計(jì)和施工中的幾個(gè)問題［J］.地下空間，2011(32):53-55.