新嶺隧道拓寬擴建結構設計

杜飛天 謝旭強

(1.浙江省交通規劃設計研究院，浙江 杭州 310006； 2.浙江公路水運工程監理有限公司，浙江 杭州 310006)

新嶺隧道拓寬擴建結構設計

杜飛天1謝旭強2

(1.浙江省交通規劃設計研究院，浙江 杭州 310006； 2.浙江公路水運工程監理有限公司，浙江 杭州 310006)

以浙江杭金衢高速公路新嶺隧道擴建工程為例，依據實際工程概況，通過對各結構參數的設計研究，詳細介紹了復雜地質條件下由雙向四車道隧道擴建為十車道隧道結構設計技術，為今后類似工程提供技術參考。

公路隧道，拓寬擴建，結構設計，采空區處理

0 引言

隨著我國公路交通量的快速增長，特別是在東部人口密集地區，由于私人轎車數量的快速增長，如浙江省杭金衢雙向四車道高速公路年均增長10%[1]，交通量提前達到了遠期規劃，導致行車速度過低，嚴重影響了地方經濟發展。因此，需要平行新建高速公路或擴建車道數量，來滿足交通量的增長。

國內外就隧道擴建進行了一定的研究工作，文獻[1]提出了在既有隧道兩側各新建一單洞雙車道隧道、單側新建一單洞單向四車道隧道并改既有隧道為同向行車、單側新建一單向四車道連拱隧道方案。文獻[2]就福廈漳高速公路泉州段蘇厝隧道，提出了在原兩隧道之間新建一兩車道隧道并在原左洞的左側新建一兩車道隧道形成了四洞小間距隧道方案，其凈距為5.18 m～11.5 m。文獻[3]以宜萬鐵路大堰隧道、羅家壩隧道和水田壩隧道等介紹了復雜條件下單改雙線隧道擴挖技術。文獻[4]介紹了瑞士Furka-Oberalp鐵路線上Rufenen單線隧道因線路標準提升而進行的隧道凈空斷面的擴建技術。文獻[5]介紹了既有隧道改建施工的安全風險及對策。

由于修建新線高速公路的工程造價一般為舊路拓寬的2倍左右，故多采用拓寬既有高速公路的方案來增加道路通行能力。本文結合浙江杭金衢高速公路新嶺隧道擴建工程為對象，詳細介紹了由雙向四車道擴建為十車道時結構設計技術。

1 工程地質概況

隧道進洞口段處于丘陵斜坡，埋深淺，圍巖體為殘坡積含粘性土碎石、強～中風化巖體，節理裂隙極發育，呈鑲嵌碎裂結構，易坍塌、冒頂，穩定性差，綜合評定為Ⅴ級，建議加強支護措施，及時襯砌；隧道上覆土層厚，巖層風化強烈，且處于斜坡。新建隧道左洞進口處于沖溝下部緩坡，進口段洞頂淺部殘坡積層厚度較大，坡緩，有利于地表水匯集入滲，對隧道的圍巖穩定較不利，地下水以孔隙潛水為主，地表水易入滲，圍巖中泥質頁巖質軟，巖體破碎，遇水易軟化，易坍塌變形。

隧道洞身為中風化巖體，呈鑲嵌碎裂結構～碎石鑲嵌結構，圍巖自穩能力一般～較好，隧道開挖會松動導致巖體掉塊、坍塌等，綜合評定為Ⅲ級～Ⅳ級圍巖。

隧道出口段處于溝谷，出口段隧道洞身埋深較淺，圍巖體為殘坡積含碎石粉質粘土、強～中風化巖體，節理裂隙極發育，呈鑲嵌碎裂結構，隧道開挖圍巖易松動、坍塌甚至冒頂，穩定性差，綜合評定為Ⅳ級～Ⅴ級圍巖。

2 既有新嶺隧道概述

杭金衢高速公路杭州至金華段新嶺隧道于2002年12月建成通車，為單向兩車道隧道(上下行分離)，平均長度1 423 m，隧道最大埋深156 m，幾何線形與凈空按120 km/h設計。隧道左右洞均位于直線段上，縱坡采用人字坡，建筑限界凈寬10.75 m，凈高5.0 m，采用錨噴支護模筑混凝土復合式襯砌結構，路面采用單向橫坡，坡度2%，路面設單側排水溝，路基中心排水溝，隧道杭州端洞門采用削竹式洞門，金華段采用端墻式洞門。

隧道采用全射流縱向通風，照明采用高壓鈉燈型隧道專用燈具，消防采用泡沫滅火裝置、消火栓供水系統結合干粉滅火器的綜合消防系統，隧道設置手動報警器和緊急電話洞室，并設置2處人行橫通道和1處車行橫通道。

隧道施工過程中發生多次小塌方和圍巖變形，塌方范圍、方量較小，塌方區采用漿砌片石或混凝土回填。隧道建成通車至今，發生襯砌裂縫、洞內滲漏水等不同程度的病害。杭州端地表地形有利于地表水的匯集，降水季節，地表水易滲入隧道底板，形成隧道滲水現象；地下水的入滲使圍巖力學性質降低，孔隙水壓力的作用更增加了隧道圍巖的不穩定性，造成襯砌開裂。2007年10月，受“羅莎”臺風的影響，隧道左、右洞近杭州端洞身多處地方出現滲漏水，并于2008年完成病害搶修工作。

3 新嶺隧道拓寬擴建結構設計

3.1 拓寬擴建方案

根據路線方案，采取在既有隧道兩側各修建一座三車道隧道的拓展擴建方案，左洞進口新老隧道凈距約28 m，右洞進口新老隧道凈距約23 m，明暗洞分界處凈距約23 m。新建隧道樁號如下：左洞AZK46+580～AZK47+950，長1 370 m(其中明洞60 m，暗洞1 310 m)；右洞AYK46+606～AYK48+065，長1 459 m(其中明洞84 m，暗洞1 375 m)。明洞按明挖施工，暗洞按新奧法(NATM)施工。

3.2 結構設計標準

1)隧道設計速度。

幾何線形與凈空為120 km/h；照明設計速度為100 km/h。

2)建筑限界。

寬15.25 m；高5.0 m。

3)檢修道建筑限界。

寬1.0 m；高2.5 m。

4)車行橫通道建筑限界。

寬度為4.0 m(車行通道)+2×1.0 m(人行通道)；高度為5.0 m(車行通道)、2.5 m(人行通道)。

5)人行橫通道建筑限界。

寬度為2.0 m；高度為2.5 m。

6)洞內緊急停車帶建筑限界。

寬度為3.5 m(含右側向寬度1.25 m)；高度為5.0 m；長度為50 m(其中有效長度40 m，過渡段長度2×5 m)。

3.3 隧道平、縱、橫設計

1)平面。新建隧道左洞進出洞口位于圓曲線上，曲線半徑分別為7 099.687 m和7 830.479 m；右洞曲線半徑分別為8 143.331 m和7 203.196 m。

2)縱斷面。新建左洞縱坡采用人字坡，上坡+1.3%，坡長625 m，下坡-0.903%，坡長745 m。杭州端洞口設計高PH=53.60 m，金華端洞口設計高PH=55.00 m。

新建右洞縱坡采用人字坡，上坡+1.3%，坡長434 m，下坡-0.834%，坡長1 025 m。杭州端洞口設計高PH=54.92 m，金華端洞口設計高PH=52.01 m。新建隧道左洞進出口均采用端墻式洞門，右洞進口采用削竹式洞門，出口采用端墻式洞門。

3)隧道凈空斷面設計為三心圓，內空考慮了側墻預留裝修層10 cm，拱部考慮了施工誤差5 cm，并預留20 cm，拱頂部位可安裝一組(兩臺)直徑1 250 mm的射流風機，通訊、照明、消防、配電洞室等在側墻部位另留空間。

4)橫斷面構造采用錨噴支護復合模筑混凝土襯砌，內夾防排水層。

采用單向橫坡2%，在隧道行車方向右側路肩設路緣圓形排水溝，路基中心設中央排水溝。橫斷面左側檢修道下設強電纜槽，右側檢修道下設弱電纜槽，尺寸均為深80 cm，寬70 cm。

3.4 隧道襯砌結構設計

本次設計采用復合式襯砌結構形式：初期支護以錨桿、噴射混凝土、鋼拱架組成聯合支護體系；二次襯砌采用模筑混凝土結構，初期支護與二次襯砌結構之間設防水排水夾層；隧道斷面支護參數見表1和表2。

表1 洞內一般斷面襯砌支護參數

表2 洞內車行橫通道區段、緊急停車帶斷面襯砌支護參數

4 結語

本文結合浙江杭金衢高速公路新嶺隧道擴建工程為對象，詳細介紹了由雙向四車道擴建為十車道隧道拓寬擴建結構設計技術。隨著我國公路交通量的快速增長，將不斷涌現車道數從早期的四車道和六車道拓寬到八車道和十車道，因而隧道拓寬擴建技術必將得到大力發展。

[1] 張海忠，李 明.高速公路隧道拓寬方案研究[J].公路交通技術，2010(6):105-107.

[2] 萬海全.高速公路擴建工程小凈距隧道施工技術[J].湖南交通科技，2011(3):107-109.

[3] 胡國偉，郝四旺，程文斌，等.復雜條件下單改雙線隧道拆除擴挖控制爆破技術[J].鐵道工程學報,2009(11):84-88.

[4] 鄧應祥.瑞士魯費倫隧道的改建[J].現代隧道技術,1997(1):57-59,46.

[5] 金 波，韓常領，王萬平，等.既有隧道改建施工的安全風險及對策[J].公路,2008(7):269-271.

Structural design of Xinling tunnel extension

DU Fei-tian1XIE Xu-qiang2

(1.ZhejiangAcademyofTrafficPlanning&Design,Hangzhou310006,China;2.ZhejiangHighwayandWaterTransportEngineeringSupervisionCo.,Ltd,Hangzhou310006,China)

Taking Xinling tunnel extension engineering of Hangjinqu highway in Zhejiang as an example, according to actual engineering conditions, the paper studies the structural parameters design, and introduces tunnel structure design technology of double-direction 4 lanes expanding 10 lanes under complicated geological conditions, which has provided some guidance for similar engineering in future.

highway tunnel, extension, structural design, mined-out treatment

1009-6825(2014)28-0167-02

2014-08-01

杜飛天(1973- )，男，高級工程師； 謝旭強(1973- )，男，高級工程師

U455

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