城市公路隧道設計和施工中的要點探討

摘要：為緩解各城市面臨的日益加重的交通壓力，我國各地涌現出許多城市公路隧道，其獨有的特點使得其對于生態環境以及人民生活具有重要影響，使得人民生活越來越迅捷。本文主要從選線定點的原則，主要內容，方法步驟，地質工作，隧道沿線地質概況幾方面，以及隧道支護，隧道施工等方面進行研究，最后得出城市公路隧道設計和施工過程中所需要注意的要點。

關鍵字：隧道，選線，設計，施工

1.引言

伴隨著國家國民經濟和城市規模的迅猛發展，各大城市日益突出交通的低效率問題。為緩解各城市面臨的日益加重的交通壓力，進一步改變城市擁堵的交通， 作為新型城市交通方式的，已出現在我國的很多的大中型城市當中。

城市公路隧道主要特點為占地面積小，不用繞開地面障礙物，不會破壞陸地景觀，且可以縮短出行的里程等等。建設城市公路隧道不但解決了各交通干線跨越江海所受到的制約， 對于生態環境以及人民生活具有重要影響。

2. 選線定點

合適地選線定點是建設城市公路隧道過程中要面臨的首要關鍵問題，這是因為工程的成敗在很大程度上決定于選線定點是否順利進行，而且與工程進度以及投資具有密切的關系。

2.1一般原則

（1）選線時應該注意，和農田各種基本建設密切配合，盡量做到少占耕地，并應不占據高產田地、跨過經濟園林或種植經濟作物的田地等。

（2）路線的設計應該在保證行車的安全、快捷、舒適的情況下，做到效益好、、營運費用省、工程量小、造價低，且有利于工程施工和后期的養護。

（3）路線設計過程中的各個階段，應該充分運用各種各樣的先進手段，對路線方案要做細致、深入的研究，然后在多方案的比選、論證的過程中，最后選定最優的路線方案。

（4）在選線過程中，應該對水文地質和工程地質進行細致的勘測，搞清它們對于道路工程建設的影響。尤其對于地質狀況嚴重不良的地段以及沙漠、凍土等等特殊的地區，應特別慎重地對待，解決辦法一般是設法繞避。然而必須跨越的時候，應該選擇合適的位置，盡量縮小跨越的范圍，然后采取必要的工程施工措施。

（5）同時，選線過程中應特別重視環境的保護，應該特別注意由于汽車的運營以及道路的修筑所產生的各種污染問題。

2.2主要內容

選線定點一般需要考慮的問題有：洞口的拆遷量； 即口部的地面建筑物密度；工程地質和水文地質條件；城市規劃的需求；隧道的斷面大小，應用以及維護上的要求； 現有城市道路與隧道之間銜接；施工組織的要求；線路長短、造價等問題。

2.3選線的方法步驟

路線的始終點確定之后，方案有很多種。任務即選取一條最符合設計的要求且經濟合理的最佳方案。選線的影響因素有很多，它們之間互相矛盾且相互制約，各種因素在不同的場合重要的程度也不盡相同，因此，不可能只經過一次就選出最優方案。因此就要通過不同測試過程，經過由粗至細、反復地比選最后確定。

按工作內容選線一般分為3步進行：

（1）選擇路線的走向

這一步解決的是起、終點的路線的基本走向的問題。

步驟如下：第一步，從小比例尺（1：10000-1：50000）的地形圖上從較大的面積上找出各種可行的方案，仔細收集各走向的方案相關資料，然后進行初步的評選確定其中幾條具有進一步的比較價值的路線方案；第二步，進行詳細的現場勘察，比選各種方案最后得出最佳的走向。而沒有合適的地形圖時，可以采取踏勘或調查的方法進行現場的資料收集，來進行方案的比選；最后當地形十分復雜或著地區的范圍比較大的時候，可用遙感宇航技術的攝影資料或通過航空視察來進行選線定點。

（2） 選擇走廊帶

第一步，按照地質、地形及水文等等的自然條件來選定一些控制點，圓滑地連接起這些控制點，即可以構成路線的走廊帶；第二步，取舍細部控制點原則是通過比選來確定，且路線的布置應該一般進行在小比例尺（1：10000-1：50000）的地形圖上；特別地，只有在方案明確，地形簡單的各路段，才能直接進行現場選定。

（3）具體定線

具體定線的工作是根據路線方案和技術標準，然后結合相關的條件，在有利的走線地帶內實施各方向的綜合設計，然后具體確定出道路的中線。

（4） 選擇路線方案的主要的工作內容

①首先，收集路線的相關方案資料，主要包括計劃、規劃及交通運輸現狀和航測圖、發展資料、地形圖、項目建設條件、地質、水文、氣象、地震資料等等。

②然后，根據已確定的路線的起終點和公路的等級，先在1：50 000或1：100 000的小比例尺的地形圖上，并結合資料的收集，初步地研究各種的可能的路線的走向。

③隨后，按照室內初步的研究所提出的方案進行實地調查：

a.調查研究項目所在的區域的社會、經濟、政治狀況，其發展的趨勢以及建設必要性。

b. 調查研究項目相關的公路交通的特點，然后預測交通量。

c.詳細調查地質、地形、水文以及社會環境等等。

d.提出分段每段所采用的技術標準以及主要的技術指標相關意見，并初步定號路線的起終位置以及主要的控制點具體的位置。

e.實施方案的比選，并提出相關推薦意見和建議。

④最后分項分部整理所調查的成果。

2.4地質工作

第一步，要收集好地表勘察所應提供的資料，并確定物探的位置以及滿足設計要求；第二步，勘測區域的地質情況；第三步，繪制研究地點洞室的地質結構剖面圖；第四步，實施巖石的物理力學實驗，采用使用聲波法來測定洞室巖體的單軸抗壓強度以及物理參數彈性波速；第五步，收集足夠的水文及地質資料；第六步，實施圍巖的分類。

2.5隧道沿線地質概況

根據實際情況，認真分本區地勢、地形起伏較小、分布地層、地質構造形跡（主要為斷層和節理裂隙）、邊坡、水文地質等等。水文地質中的含水層主要是孔隙性含水層和裂隙性含水層兩種。

3.隧道支護

3.1初次支護設計

（1）噴層厚度

一般來說，使用噴射鹼的支護方法，能夠充分地利用圍巖自身的承受能力。但噴射的混凝土的柔軟性必須合適，既不能太大，同時也不能太小，否則就起不到應該達到的效果。經過實踐證明， 使用的噴射鹼層的厚度比上隧道跨度范圍為0.005-0.014，當跨度小時取上限，而跨度大時取下限。

（2）錨桿參數

系統的錨桿是按照加固拱的理論所設計的。布置系統錨桿應該能夠保證有效地發揮錨桿的加固作用，使得被結構面所分割的巖塊能夠經過錨桿的“固結”作用，互相擠壓又互相鎖合，完美地組成一體。

3.2二次支護設計

二次支護設計，又稱襯砌，即要解決的兩個問題為結構的型式和選型。依據實踐狀況來選擇拱形，襯砌結構，深埋地段，襯砌材料，復合結構等等。

4.隧道施工

施工組織狀況是否科學與有效，與工程的進度，工程質量， 工程造價以及施工安全等等方面具有著十分密切的關系。施工過程中要解決的兩個本質問題即為選擇合適的施工工程方案以及保持圍巖的穩定。

4.1施工方案

施工方案的制定過程中需要考慮以下幾個問題：覆蓋層的厚度， 現場地質條件，勞動力多少， 隧道的幅員，機械化程度， 施工技術水平，作業條件， 施工期限，運碴距離，口部環境等等。然后反復地比較，仔細權衡利弊，最后則可以選定合適施工方案。

4.2洞口施工

施工要點：

首先，擴挖的時候要注意先挖軟巖，等到完成臨時施工支護后，再接著挖硬巖的一側。

然后，按照事先定好的施工步驟嚴格地安裝格柵的拱架。

最后，噴射鹼的時候，要采用的方法為二次搗拌法來拌合鹼，同時用雙水環型噴頭，且噴料的溫度應該保持在大概5℃以上。

4.3噴鹼（噴筋網）支護施工法

這種方法適用于地段比較完整的圍巖，且初次支護要以噴硅為主，同時在局部地段要增設錨桿或錨網。

4.4爆破方案

設計部分全斷面進行一次鉆孔，同時爆破的順序為先爆破槽眼，然后依次爆破擴大槽眼，然后掘進眼，然后內圈眼，然后底部抬炮，最后爆破周邊眼。

5結語

經過分析可得，施工與設計必須要緊密地進行結合，一般來說設計圖上的設想都可以變為現實實踐，但是要考慮施工現場的具體實踐情況，且其它一些設計內容，也同樣應該本著有利地使用機械作用來進行。如此才能夠加快工程施工的速度，最大程度地節省投資，同時完全確保施工工程的質量。同時施工人員的素質也是必不可少的因素之一，實踐過程中專業人員的素質直接決定著施工工程的質量。

參考文獻

[1l來弘鵬.黃土公路隧道合理襯砌斷面型式試驗研究岡.西安：長安大學，2004：1-90.

[2]凌榮華，韓貝傳，曲永新.大跨度深埋黃土隧洞的開挖效應研究[J].工程地質學報，1996，4（3）：65-70

[3]趙占廠，謝永利，楊曉華，李又云.黃土公路隧道襯砌受力特性測試研究[J].中國公路學報，2004，17（l）：66-69

作者簡介

付香才（1970—12），男，高級工程師，本科，1992年畢業于西南交通大學，主要從事鐵路、公路、市政工程施工技術工作。