公路隧道改擴(kuò)建方案選擇方法及實(shí)例

丁平 姚毅 任博

摘要：隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，交通量不斷增加，既有線路的拓寬和隧道的改擴(kuò)建占有重要的位置。本文就公路隧道改擴(kuò)建方案進(jìn)行歸納，分析了公路隧道改擴(kuò)建方案優(yōu)缺點(diǎn)，給出了方案選擇原則； 最后舉例日本大藏隧道改擴(kuò)建方案施工工序，為以后施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：公路隧道 改擴(kuò)建 方案 施工工序

從1888年修建獅球嶺隧道開始，到19世紀(jì)70年代我國(guó)已經(jīng)修建了大量的隧道。但是由于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)條件、施工技術(shù)等各方面的限制以及交通的需求量較小，已修建的鐵路、公路隧道多以單線為主。

高速路的大量修建，為了滿足線路技術(shù)指標(biāo)、縮短路程和行車時(shí)間、減少病害，提高運(yùn)營(yíng)效益，隧道的優(yōu)越性日益顯著。為了適應(yīng)當(dāng)前的運(yùn)輸需要、提高運(yùn)輸能力以及滿足安全行駛的需要，隧道由原來的單線隧道發(fā)展到雙線或者多線，既有隧道的改擴(kuò)建工程逐步提上日程。

隧道改擴(kuò)建是指對(duì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不能滿足運(yùn)輸要求的既有隧道進(jìn)行技術(shù)改擴(kuò)建，主要內(nèi)容包括調(diào)整線路平、縱斷面，擴(kuò)大隧道凈空，增設(shè)洞內(nèi)建筑物或者對(duì)隧道局部損壞地段的補(bǔ)強(qiáng)與修復(fù)。對(duì)既有線進(jìn)行技術(shù)改建而要求隧道改擴(kuò)建的一般形式有：既有單線隧道改建，既有單線隧道改建為雙線或多線隧道，以及既有單線隧道改建并增建復(fù)線隧道。

但在一些地區(qū)，由于受地質(zhì)地形條件和施工條件限制，不能新建復(fù)線，只能在既有隧道的基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)挖，擴(kuò)大隧道凈空斷面以增加行車車道，滿足交通客流量增加的行車需求。

1.改擴(kuò)建方案

由于既有公路隧道所處地形、地質(zhì)、施工技術(shù)、交通量及其長(zhǎng)度的不同，隧道改擴(kuò)建的方案也不近相同，具體可分為如下幾種形式

（1）單洞雙向兩車道隧道改建為雙洞單向兩車道隧道；這是隧道改擴(kuò)建最為簡(jiǎn)單的一種形式，直接在原來隧道左邊或者右邊以一定的距離修一條新的隧道。

（2）雙洞單向兩車道隧道改建為雙洞單向三車道隧道；這種改建方式比較復(fù)雜，需要在既有隧道上進(jìn)行擴(kuò)挖，擴(kuò)挖的形式一般有以下三種：①原隧道左側(cè)大部分?jǐn)U挖（對(duì)于一個(gè)單洞來說）；②原隧道右側(cè)大部分?jǐn)U挖；③原隧道處在擴(kuò)挖斷面的中部。

（3）雙洞單向兩車道隧道改建為8車道隧道；擴(kuò)建形式有兩種：①改建為雙洞單向四車道隧道；②改建為四洞單向兩車道隧道。

2.方案分析

（1）方案（1）最為重要的是修建新隧道盡量少擾動(dòng)既有隧道，這就要求修建新隧道距原隧道中心滿足一定的要求，盡量避免兩個(gè)隧道為小凈距隧道。

表1 分離式雙洞的隧道最小凈距

注：B指的是隧道開挖寬度。

（2）方案（2）擴(kuò)挖形式有三種，分別針對(duì)不同的情況：

1）當(dāng)既有兩隧道中心距太小或者向中間擴(kuò)挖形成小凈距隧道，兩隧道分別向兩側(cè)擴(kuò)挖。優(yōu)點(diǎn)：①隧道在擴(kuò)建的過程中，能夠有效減少對(duì)兩隧道中間部分圍巖的擾動(dòng)；②擴(kuò)挖在不拆除原有隧道支護(hù)上進(jìn)行，不影響原有隧道車輛通行；③擴(kuò)挖斷面支護(hù)結(jié)束后，拆除原有隧道支護(hù)，交通管制時(shí)間段。缺點(diǎn)： ①開挖空間小，不利于大型機(jī)械開挖，施工進(jìn)度慢；②需要施做臨時(shí)支撐，降低施工速度。

2）當(dāng)既有隧道中心距較大遠(yuǎn)或者向中間擴(kuò)挖不能形成小凈距隧道，兩隧道向中間擴(kuò)挖。優(yōu)點(diǎn)：①隧道擴(kuò)挖距離較近，有利于施工機(jī)械調(diào)配，現(xiàn)場(chǎng)許多設(shè)施可以共用。缺點(diǎn)：①隧道擴(kuò)挖距離較近，開挖過程中，對(duì)中間的圍巖擾動(dòng)比較大，容易出現(xiàn)圍巖坍塌；②隧道開挖斷面近，兩個(gè)洞施工干擾比較大，降低了施工進(jìn)度。

3）當(dāng)既有隧道中心較小且隧道向兩邊擴(kuò)挖受限制（比如一側(cè)埋深較淺、偏壓），這樣只能使原隧道處于擴(kuò)挖斷面的中部。優(yōu)點(diǎn)：①開挖斷面分布均勻，有利于在原隧道支護(hù)基礎(chǔ)上進(jìn)行全斷面開挖，施工速度快，對(duì)上部圍巖擾動(dòng)次數(shù)少，有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；②開挖空間大，施做臨時(shí)支撐、加固圍巖比較容易。缺點(diǎn)：①上部圍巖若不能及時(shí)支護(hù)，容易塌方，造成施工事故；②需要施做臨時(shí)支撐，減緩了施工速度，不利于施工進(jìn)度的管理。③在施工過程中，需要對(duì)交通管制，干擾車輛的正常通行。

（3）方案（3）有兩種擴(kuò)挖形式，有如下特點(diǎn)：

1）當(dāng)隧道圍巖地質(zhì)較好，適宜擴(kuò)挖成大斷面，就改建為雙洞單向四車道的形式。優(yōu)點(diǎn)：①斷面大，有利于機(jī)械化施工，提高施工速度；缺點(diǎn)：①開挖斷面大，初期支護(hù)的時(shí)間較長(zhǎng)，圍巖外露的時(shí)間較長(zhǎng)，容易坍塌，造成工程事故；②需要拆除原隧道襯砌，耗時(shí)費(fèi)力，增加成本。

2）當(dāng)隧道圍巖地質(zhì)條件較差，又滿足整條線路線形要求，就改為四洞單向兩車道的形式；優(yōu)點(diǎn)：①直接在原隧道附近修建兩條新隧道，不影響原有隧道車輛通行，不必拆除原有隧道襯砌結(jié)構(gòu)；②運(yùn)用已經(jīng)很成熟的開挖方法，便于大型機(jī)械化施工，施工速度快。缺點(diǎn)：①爆破震動(dòng)影響原有隧道襯砌結(jié)構(gòu)，局部襯砌結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)裂縫，新隧道修筑結(jié)束后，需要對(duì)原隧道進(jìn)行加固處理。

3.方案選擇原則

（1）根據(jù)既有隧道形式和交通量大小，選擇隧道改擴(kuò)建方案；

（2）根據(jù)既有隧道中心距的大小和所處地形，選擇隧道改擴(kuò)建方案；

（3）根據(jù)既有隧道工程地質(zhì)條件，選擇隧道的改擴(kuò)建方案。

4.隧道改擴(kuò)建方案的施工方法舉例

在既有隧道改擴(kuò)建實(shí)例當(dāng)中，日本大藏隧道施工技術(shù)值得我國(guó)公路隧道改擴(kuò)建工程借鑒。大藏隧道位于日本北九州島國(guó)道高速4號(hào)線，因交通量增加的需求，須將其中長(zhǎng)度170m的兩車道隧道段擴(kuò)挖為三車道隧道。在施工中，既有的兩車道仍需通車。其施工程序如圖1所示。大藏隧道的擴(kuò)挖斷面除建筑限界要求求之外，考慮擴(kuò)挖中使用機(jī)具所占空間，擬定為可使用施工機(jī)具斷面及可使用小型機(jī)具的最小斷面。為維持施工中行駛車輛安全，車道凈空在線設(shè)置門字型鋼制防護(hù)板，避免敲除既有隧道的襯砌直接掉落，并可作為施工機(jī)具的工作平臺(tái)。

圖1大藏隧道擴(kuò)挖施工工序

5.結(jié)論

本文就既有隧道改擴(kuò)建方案做出歸納，分析了各個(gè)方案適用條件和優(yōu)缺點(diǎn)，給出隧道改擴(kuò)建方案的指導(dǎo)原則，為以后的隧道改擴(kuò)建工程提供了一定的借鑒和參考意義。最后介紹了日本大藏隧道改擴(kuò)建施工方法，對(duì)我們以后隧道改擴(kuò)建施工技術(shù)有一定借鑒意義。

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