公路隧道改擴建方案選擇方法及實例

丁平 姚毅 任博

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

關鍵詞：公路隧道 改擴建 方案 施工工序

從1888年修建獅球嶺隧道開始，到19世紀70年代我國已經修建了大量的隧道。但是由于當時的經濟條件、施工技術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，為了滿足線路技術指標、縮短路程和行車時間、減少病害，提高運營效益，隧道的優越性日益顯著。為了適應當前的運輸需要、提高運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展到雙線或者多線，既有隧道的改擴建工程逐步提上日程。

隧道改擴建是指對技術標準不能滿足運輸要求的既有隧道進行技術改擴建，主要內容包括調整線路平、縱斷面，擴大隧道凈空，增設洞內建筑物或者對隧道局部損壞地段的補強與修復。對既有線進行技術改建而要求隧道改擴建的一般形式有：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線隧道。

但在一些地區，由于受地質地形條件和施工條件限制，不能新建復線，只能在既有隧道的基礎上進行擴挖，擴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.改擴建方案

由于既有公路隧道所處地形、地質、施工技術、交通量及其長度的不同，隧道改擴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；這是隧道改擴建最為簡單的一種形式，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雜，需要在既有隧道上進行擴挖，擴挖的形式一般有以下三種：①原隧道左側大部分擴挖（對于一個單洞來說）；②原隧道右側大部分擴挖；③原隧道處在擴挖斷面的中部。

（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）擴挖形式有三種，分別針對不同的情況：

1）當既有兩隧道中心距太小或者向中間擴挖形成小凈距隧道，兩隧道分別向兩側擴挖。優點：①隧道在擴建的過程中，能夠有效減少對兩隧道中間部分圍巖的擾動；②擴挖在不拆除原有隧道支護上進行，不影響原有隧道車輛通行；③擴挖斷面支護結束后，拆除原有隧道支護，交通管制時間段。缺點： ①開挖空間小，不利于大型機械開挖，施工進度慢；②需要施做臨時支撐，降低施工速度。

2）當既有隧道中心距較大遠或者向中間擴挖不能形成小凈距隧道，兩隧道向中間擴挖。優點：①隧道擴挖距離較近，有利于施工機械調配，現場許多設施可以共用。缺點：①隧道擴挖距離較近，開挖過程中，對中間的圍巖擾動比較大，容易出現圍巖坍塌；②隧道開挖斷面近，兩個洞施工干擾比較大，降低了施工進度。

3）當既有隧道中心較小且隧道向兩邊擴挖受限制（比如一側埋深較淺、偏壓），這樣只能使原隧道處于擴挖斷面的中部。優點：①開挖斷面分布均勻，有利于在原隧道支護基礎上進行全斷面開挖，施工速度快，對上部圍巖擾動次數少，有利于結構的穩定；②開挖空間大，施做臨時支撐、加固圍巖比較容易。缺點：①上部圍巖若不能及時支護，容易塌方，造成施工事故；②需要施做臨時支撐，減緩了施工速度，不利于施工進度的管理。③在施工過程中，需要對交通管制，干擾車輛的正常通行。

（3）方案（3）有兩種擴挖形式，有如下特點：

1）當隧道圍巖地質較好，適宜擴挖成大斷面，就改建為雙洞單向四車道的形式。優點：①斷面大，有利于機械化施工，提高施工速度；缺點：①開挖斷面大，初期支護的時間較長，圍巖外露的時間較長，容易坍塌，造成工程事故；②需要拆除原隧道襯砌，耗時費力，增加成本。

2）當隧道圍巖地質條件較差，又滿足整條線路線形要求，就改為四洞單向兩車道的形式；優點：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構；②運用已經很成熟的開挖方法，便于大型機械化施工，施工速度快。缺點：①爆破震動影響原有隧道襯砌結構，局部襯砌結構會出現裂縫，新隧道修筑結束后，需要對原隧道進行加固處理。

3.方案選擇原則

（1）根據既有隧道形式和交通量大小，選擇隧道改擴建方案；

（2）根據既有隧道中心距的大小和所處地形，選擇隧道改擴建方案；

（3）根據既有隧道工程地質條件，選擇隧道的改擴建方案。

4.隧道改擴建方案的施工方法舉例

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

圖1大藏隧道擴挖施工工序

5.結論

本文就既有隧道改擴建方案做出歸納，分析了各個方案適用條件和優缺點，給出隧道改擴建方案的指導原則，為以后的隧道改擴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建施工方法，對我們以后隧道改擴建施工技術有一定借鑒意義。

參考文獻：

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