云山特長公路隧道設計中的幾點體會

徐 超

(山西省交通規劃勘察設計院)

1 工程概況

云山隧道位于榆社至和順高速公路工程項目(榆社至和順高速公路工程項目下屬于汾陽至邢臺高速公路工程項目，以山西榆社縣趙道峪村為起點，以山西和順縣康家樓為重點，項目全長為76.692 km)，隧道工程整體長度為11.40 km，由于其所處地理位置的特殊性，使得其成為了整個高速公路建設及后期運行中的重點性控制工程之一。同時，由于隧道的長度達到了11.40 km，按照我國現行的道路建設標準規范來看，屬于特長隧道。因此，需要在隧道設計的過程當中，加以特別的關注，以最大限度的保障隧道工程后期運行中的質量可靠與有效。

在云山隧道當中，所涉及到的相關技術性標準與基礎性參數按照如下標準制定:(1)路面設計車輛行駛速度:80 km/h;(2)路面設計車輛荷載等級:公路—Ⅰ級;(3)隧道內部凈空數值:5.0 m;(4)行車道:雙向車道;(5)左側/右側側向寬度:0.5 m;(6)左側/右側檢修寬度:0.75 m。

云山隧道建設過程中，內部輪廓設置為三心圓模式。同時，考慮到云山隧道建設區域內的圍巖級別多表現為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ這三個等級，因而，為了能夠最大限度的保障平行主洞在各種工況與作業環境下不會產生相互干擾與影響，按照要求將隧道左右線設計線間隔距離控制在25.0 ～35.0 m 范圍之內。

2 隧道設計中的幾點體會

2.1 隧道特殊燈光段的設置

由于云山隧道的整體建設長度達到了11.40 km，按照我國現行的道路建設標準規范來看，屬于特長隧道。同時，按照公路建設中的設定車輛形式速度標準:80 km/h 來看，行駛完整個隧道需要耗費10 min 以上的時間。從車輛駕駛人員的角度上來說，在長達十余分鐘的駕駛過程當中，隧道所呈現出的封閉感會導致駕駛人員產生恐懼、煩躁的心理，潛在行駛安全方面的隱患。因此，為了確保在云山隧道內車輛行駛的安全性，隧道設計過程當中就將對于特殊燈光段的設計作為了關鍵性的工作內容。

本工程在參考秦嶺終南山特長公路隧道特殊燈光帶設計方案的基礎上，按照如下設計方案進行實施:左右隧洞各設置一段，長度均為200.0 m，燈光段的位置設定在隧道中間區域。具體的特殊燈光段設計示意圖如圖1 所示。結合圖1 可知，該段落建筑限界為13.00 ×5.00 m，相對于正常隧道段落建筑限界10.25 ×5.00 m 來說，比正常隧道段落寬2.75 m，凈高相同。燈光設置中，通過對顯色指數較好燈光的應用，通過圖案投光的方式，避免車輛行駛人員產生單調、緊張的負面情緒。

圖1 特殊燈光段內輪廓設計圖(cm)

2.2 斜豎井的設置

云山特長隧道斜豎井的布設方案綜合各方因素，最終確定為1#豎井配合3#斜井的色織方案。其主要參數見表1。

表1 斜豎井主要參數表

在斜豎井布設階段，通過多次現場踏勘，由于地形的限制，最終將斜豎井的井口位置均設在了線位的右側，這樣就使得3#、4#斜井的送排風道必須跨越右洞才可實現對左洞送排風。如圖2 所示，送、排風道跨越右洞時的情況。風道跨越右洞時主洞斷面需相應擴大，風道與右洞十字交叉段，結構受力復雜，施工安全風險較大。針對該段落，施工圖階段做了多次論證，并進行了多次結構計算及數值模擬分析，在理論上保證充分安全的情況下進行了特殊設計，以期施工階段該段落能安全順利通過。

圖2 送、排風道縱斷面圖

設置斜井的目的就是通過斜井輔助施工主洞，以增加主洞施工作業面，提高施工進度，確保工期。為此，斜井無軌運輸的坡度就成了關鍵問題，針對這一問題，初步設計及施工圖設計階段均進行了充分的論證，最終與會專家大部分認為無軌運輸出渣斜井的坡度以不大于13%為原則。又由于斜井除輔助施工主洞外，還要兼顧運營期的通風，通風的效率與斜井的坡度及長度又有著直接的關系。綜合考慮，最終方案選定兩座13%以下的斜井，主要用于輔助施工主洞，另一座坡度稍大的斜井及一座豎井，主要用于運營期的通風。目前該隧道已經施工5 000 m，據知，整體斜豎井的布置情況各方反應較好。

需要特別說明的是，由于本隧道右洞大部分段落處在上坡路段，且為特重交通，車本身排煙量大，污染物排放較多，為了最大可能的提高通風的效率，設置了一座豎井，該豎井主要對右洞送排風。雖然豎井長度為220 m，施工難度較大，但運營期間的效率卻是一般斜井不可比擬的。

2.3 地下風機房

地下風機房斷面的確定，主要考慮了軸流風機自身的尺寸、風機的安裝以及風機起吊設備的安裝、運營等因素，斷面采用直墻拱型斷面，高12.0 m，寬8.0 m。

地下風機房是本隧道通風系統土建工程設計中必不可少的大型地下洞室結構，其特點是高度、寬度都比較大，結構復雜。運營期間多臺大型軸流風機同時啟動運轉，有靜載和動載同時作用，所以對結構穩定要求很高，為此，地下風機房作為重點部位進行了加強設計。基于風機房起重設備的要求，結合地質情況，機房均設計為大拱腳直邊墻形式。拱部考慮到吊車梁上天車的行使空間，以及結構的合理性，設計為半圓拱形式。

2.4 橫洞變電站

由于云山隧道長度較長，機電設計部門要求必須有高電壓進洞，為此隧道內設置了四處橫洞變電站，以解決洞內變壓的需要。橫洞變電站橫穿左右洞之間山體，垂直左右洞設置，洞室兩端與主洞相通，其主要任務是為洞內射流風機供電。設計凈空斷面高5.2 m，寬5.9 m，為割圓形斷面。

橫洞變電站的設計，也是本隧道的一個亮點，相對于以往在車行橫洞內設置箱式變電站的情況優越的多。

2.5 緊急停車帶與車、人行橫通道

為方便事故車輛的停放，在隧道左、右洞行車方向的右側設置了緊急停車帶，長40 m。車行、人行橫通道相間布置，間距按350.0 m 加以控制。整個隧道內，單洞對應設置的緊急停車帶達到了15 處，同時對應設置有15 處車行橫通道以及人行橫通道。在此基礎之上，通過對車、人行橫通道進行關聯性設計的方式，固定車、人行橫通道的具體位置，并使車、人行橫通道達到一對一的設計關系。

本隧道由于長度較長，因此在對車、人行橫通道以及緊急停車帶進行設計的而過程當中，車、人行橫通道兩者之間的間隔距離在允許范圍內取最小值加以施工，通過此種設計方式，一方面能夠為隧道內部的緊急救援提供便捷，另一方面能夠實現對左洞室以及右洞室的靈活轉換。

［1］中華人民共和國交通部.JTG D70－2004.公路隧道設計規范［S］.

［2］中華人民共和國交通部.JTG /T D70－2010.公路隧道設計細則［S］.

［3］山西省交通規劃勘察設計院.云山特長公路隧道施工圖設計［Z］.太原:2011.