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所属栏目：工业设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:239

副标题#e#
　　公路隧道设计技术的研究
　　吴国华
　　深圳市大升高科技工程有限公司广东深圳518000
　　摘要：隧道工程是公路工程建设中的重要组成部分,勘察设计工作务必力求科学严谨、数据准确全面优化勘察设计、对加快工程进度、提高工程质量将起到重要的作用。文章针对公路隧道工程分析隧道勘察和设计技术。
　　关键词：隧道工程；勘察设计；技术理念
　　随着国民经济的飞速发展，交通事业的繁荣，公路隧道建设规模越来越大。修建公路隧道逐步成为提高公路技术指标、减少路线长度、保护环境、节约用地以及改善行车安全的重要手段。如何提高隧道设计质量也已经成为各个勘察设计单位的重要研究课题。
　　一、设计理念
　　隧道设计与公路的使用者、周围的自然环境、资源的可持续利用等有着密不可分的关系。交通行业的核心价值是“用户第一、行者为本”。在2004年9月的全国公路勘察设计工作会议上交通部提出了“六个坚持，六个树立”的公路勘察设计新理念。如何将“六个坚持，六个树立”切实地落实到隧道设计中是每个工程师思考的第一个方向性问题。对环境要树立“不破坏就是最大的保护”的理念。只有正确处理隧道设计与自然、用户、资源等的相互关系，才能搞好隧道设计的横断面建筑限界选定、线形设计、洞口设计、衬砌设计、洞内路面设计、防排水设计等技术要点。例如，在设计速度80km/h混合交通量较大的一级公路上，10.25m宽的建筑限界横断面应该是符合隧道规范规定的。但根据以人为本的设计理念，混合交通量较大隧道横断面应考虑行人、非机动车的安全通行问题，右侧侧向宽度不应采用0.75m，而应与洞外路基硬路肩的宽度保持一致。
　　二、隧道设计方法
　　1.隧道线形设计
　　与其他路段相比，隧道段更容易使驾驶员感受到心理压力，导致交通事故。因此，隧道的平面线形应根据地形、地质、通风、车辆运营安全和施工条件等，结合前后连接区间的道路整体线形综合协调确定。曲线半径宜采用直线或大半径曲线，尽量不采用设置超高、加宽的平曲线。当受特殊情况限制需要设置超高平曲线时，超高值不得大于4%，同时还必须满足停车视距的要求。隧道内不宜采用S形曲线。
　　隧道内纵坡应满足排水、安全行车、通风、防灾以及施工期间出渣、材料运输等要求，一般采用单向坡。地下水发育的特长、长隧道可采用人字坡。考虑到竖曲线对行车视距的影响，一般采用大半径竖曲线。隧道内的变坡点不宜多于3个。最小纵坡应能满足隧道投入运营后的边沟、中心管沟水自然流出。但考虑到工程现场高低不平，为使排水更顺畅，最小纵坡一般控制在0.5%以上。隧道内最大纵坡一般控制在3%以下。隧道洞口线形应与洞内线形协调一致，应保证洞口内外各3s设计速度行程长度范围内平、纵线形一致，有条件时最好不小于5s设计速度行程。
　　2.隧道洞口设计
　　由于地形、地质条件不同，为配合洞口构造物设计及与防护、排水布置，洞门设计比较单一，主要结构形式有端墙式及单压式两种。洞口设计包括隧道的洞口段、明洞、洞门以及边仰坡设计。隧道洞口设计应尽可能与洞口地形相互协调，保护自然环境，提倡“早进洞、晚出洞”，减少洞口开挖。从地形、地质和围岩等条件来看，隧道洞口是不稳定的。因此合理选择洞口的位置是保证设计质量的关键条件。隧道洞口应避免在：受洪水、泥石流威胁的位置；岩层松散、风化较为严重、滑坡等位置；岩层破碎、容易产生坍塌、落石的位置：地形等高线与隧道轴线斜交的位置。
　　隧道洞门是保证隧道施工安全和安全运营的重要结构，具有改善和美化洞口环境、支挡正面仰坡、路堑边坡、保持边坡稳定、防止滚石、滑塌等自然灾害对公路的危害的作用。端墙式包括一般端墙式、带翼墙端墙式、台阶式、柱式、拱翼式洞门。明洞式包括直削式、削竹式、倒削竹式、喇叭#p#副标题#e#口式、棚洞式、框架式洞口。端墙式洞口适用于仰坡陡峭、山凹地形、斜交地形等狭窄地段，对地基承载力要求较高。而明洞式洞门适用于地形开阔、仰坡较平缓、隧道轴线与地形等高线正交的地带。
　　3.衬砌结构设计
　　隧道衬砌结构设计是隧道设计的核心内容，应综合考虑地质条件、断面条件、支护结构、施工条件等并充分利用围岩的自承能力。二级公路以上隧道一般采用复合式衬砌。衬砌断面一般采用曲边墙拱形断面。在围岩较差地段应设置仰拱。洞口段衬砌应设置加强衬砌。围岩较差地段的衬砌应向围岩较好地段围岩延伸10m。在隧道洞口地段，由于地形比较复杂，容易出现偏压。隧道衬砌应考虑偏压的影响加厚衬砌，并采取反偏压措施。
　　同样的地质条件，由于该段位于浅埋段或深埋段，其衬砌厚度会不同。如果盲目根据工程类比采用经验厚度，可能会造成安全隐患。应该应用结构计算程序核算确定。
　　4.隧道支护设计
　　隧道支护设计对隧道结构稳定、施工安全、工程造价起到了决定性的作用，其参数的选定根据围岩类别，采用结构计算法、工程类比法及经验法予以确定，再根据围岩结构稳定性分析、施工方法等因数进行调整，达到结构安全、经济合理、进度较快、施工方便的目的。
　　在新奥法施工中，通常将初期支护作为隧道一次衬砌，即设置系统锚杆、喷射混凝土、铺挂钢筋网，较破碎围岩还须增加钢拱支撑或花拱格栅支撑进行补强，充分发挥被加固围岩及支护体系共同体的的自承能力，来承担其外侧大部分围岩压力，保证在二次衬砌施作前隧道的结构稳定。对断层破碎带、强风化带、节理密集带及土质隧道等结构稳定性差的围岩，在新奥法及矿山法施工中，还须采取辅助措施，配合钢拱支撑或花拱格栅支撑，设置超前支护，保证隧道结构稳定及施工安全。由强到弱，超前支护有大管棚、小导管及锚杆，支撑有重型钢拱支撑、轻型钢拱支撑及花拱格栅支撑，施工时根据围岩结构稳定性灵活进行配置，在大小塌方处治、洞口不良地质工程施工中其作用尤为明显，如新七道梁隧道洞口偏压及左右岩土分布不均的情况下采用大管棚及重型钢拱支撑进洞方案，保证了山体的稳定及隧道结构的安全。为提高围岩破碎带自承能力或固结塌方渣石，稳定塌方体，通过压注纯水泥浆填充围岩裂隙加固围岩，也为一种行之有效的不良地质条件及工程事故处治方法。
　　三、隧道路基路面结构及防水
　　1.隧道路基路面结构
　　由于隧道内地下水对路基路面的影响比洞外大、洞内行车条件总体上光线差、维护难度大等因素，决定了保证隧道路基路面的耐久性更加重要。隧道内路基包括带仰拱隧道的仰拱填充隧道路基和不带仰拱的天然石质路基。带仰拱隧道的仰拱填充隧道路基受地下水的危害较小，只要严格按照仰拱填充材料和填充要求施工，就可以达到路基的稳定性、密实性、匀质性。不带仰拱的天然石质路基受地下水的影响较大，因此要求地基为完整性较好的、无显著软化的中硬或硬岩以上岩石做天然地基。隧道路面结构一般采用复合式路面结构。为了保证行车安全，应在洞口内外一定长度内，保持洞内路面与洞外路面一致。
　　2.隧道防水
　　在公路隧道质量检验评定标准中，隧道渗漏水对工程质量评定影响极大。它直接影响到隧道外观质量、机电通讯设施的正常运行及行车安全，隧道水害一般由洞内、洞外多种因素引起，因此，隧道防排水设计应遵循“防、排、截堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则。对地表水、地下水进行妥善处理，使洞内外形成一个完整畅通的防排水体系。大部分隧道建设在山地，而有些洞口不可避免的与沟谷交叉。应根据沟谷的汇水面积计算设计洪水流量，采用改移水道或架设渡槽等办法解除对洞口的安全威胁。对于地下水发育的隧道，应制定完备的防排水措施，对可能的施工困难提前考虑周到并体现在#p#副标题#e#设计图纸中，做到有备无患。
　　四、结束语
　　在隧道工程设计中，目前手段相对单一，还不能较准确地查明不良地质构造的性质、位置及分布规律以及地下涌水的位置及流量大小，隧道围岩类别划分缺乏充分依据。要求我们在今后遇到双孔连拱隧道及小净距隧道设计时，认真研究、调研、分析，提高公路隧道设计水平。
　　参考文献：
　　[1]徐玉峰，广州科学城永和隧道设计[J]公路隧道，2009，4
　　[2]韩永宏，龙山大跨连拱隧道设计与施工[J]山西交通科技，2009，6