公路連拱隧道建設(shè)改進(jìn)舉措及發(fā)展方向探討

【摘 要】本文在分析目前連拱隧道仍存在著支護(hù)措施不太合理、現(xiàn)場施工監(jiān)測和動(dòng)態(tài)控制有待加強(qiáng)、施工工序較多、設(shè)計(jì)理論方法不完善等諸多不足的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)探討了現(xiàn)有條件下公路連拱隧道建設(shè)的改進(jìn)舉措及發(fā)展趨勢。針對(duì)目前連拱隧道主要的施工方法和以往建設(shè)中出現(xiàn)的一些問題，提出一些在建設(shè)中可以使用有益的意見，對(duì)以后連拱隧道施工進(jìn)行指導(dǎo)，以避免出現(xiàn)安全和質(zhì)量問題。

【關(guān)鍵詞】公路 連拱隧道 改進(jìn)措施 發(fā)展方向

近年來，由于連拱隧道有著優(yōu)化公路線型、節(jié)約土地、降低工程造價(jià)等諸多優(yōu)點(diǎn)，已在山區(qū)公路修建隧道（特別是短隧道）中廣泛采用。雖然目前連拱隧道仍存在著支護(hù)措施不太合理、現(xiàn)場施工監(jiān)測和動(dòng)態(tài)控制有待加強(qiáng)、施工工序較多、設(shè)計(jì)理論方法不完善、洞內(nèi)造價(jià)較分離式隧道高等諸多不足；但其在少占用土地、少拆遷民房、洞外防排水工程量大為減少、有利保護(hù)自然環(huán)境等方面優(yōu)勢突出，從而使連拱隧道工程總造價(jià)仍具有相當(dāng)大的競爭力。

1公路連拱隧道建設(shè)的改進(jìn)舉措

根據(jù)目前連拱隧道設(shè)計(jì)與施工存在的問題。為進(jìn)一步擴(kuò)大連拱隧道的工程造價(jià)優(yōu)勢；在現(xiàn)有成果基礎(chǔ)上，繼續(xù)不斷創(chuàng)新，研究、運(yùn)用和推廣新理念、新技術(shù)、新材料、新工藝、新設(shè)備；形成業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理多單位齊抓共管，努力做好以下幾個(gè)方面：

1.1推廣隧道建設(shè)新理念

大力推廣包括科學(xué)發(fā)展、以人為本、零開挖進(jìn)洞、綠色環(huán)保進(jìn)洞等理念，減少對(duì)隧區(qū)環(huán)境破壞，并實(shí)現(xiàn)安全進(jìn)洞和安全施工，加強(qiáng)隧區(qū)環(huán)境保護(hù)和環(huán)境景觀評(píng)價(jià)研究等。

1.2加強(qiáng)地質(zhì)勘察和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)

加強(qiáng)地質(zhì)勘察工作，詳細(xì)分析相關(guān)資料。做好縱向剖面圖，準(zhǔn)確劃分圍巖級(jí)別，做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，以減少和防止隧道開挖塌方事故。設(shè)計(jì)單位要根據(jù)中導(dǎo)洞開挖后獲得的新地質(zhì)資料，修改和補(bǔ)充隧道縱向地質(zhì)剖面圖，進(jìn)一步完善隧道施工設(shè)計(jì)圖。

隧道施工過程中要有專業(yè)地質(zhì)人員進(jìn)行日常地質(zhì)觀察和編錄，充分利用中導(dǎo)洞或先行正洞開挖和超前支護(hù)施工所得地質(zhì)資料，及時(shí)做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，配合監(jiān)控量測，指導(dǎo)隧道施工，確保施工人員和工程安全。

1.3不斷提高連拱隧道設(shè)計(jì)施工水平

我國連拱隧道設(shè)計(jì)已達(dá)到相當(dāng)高的水平，許多領(lǐng)域甚至是處于世界領(lǐng)先地位。許多連拱隧道參數(shù)，如中墻厚度、工序時(shí)空步距等，不僅用分析對(duì)比法，還用試驗(yàn)定量分析法確定，隧道設(shè)計(jì)和研究向深細(xì)化發(fā)展。

但是，隧道設(shè)計(jì)創(chuàng)新和優(yōu)化是無止境的。設(shè)計(jì)是隧道成敗的關(guān)鍵，合理選擇隧道結(jié)構(gòu)形式、長度和各種參數(shù)，優(yōu)化結(jié)構(gòu)斷面及襯砌橫斷面，做好洞口與洞外連接線的選擇，優(yōu)化洞口和洞門設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)既環(huán)保又藝術(shù)美進(jìn)洞方式，合理設(shè)計(jì)工藝步序等等仍有潛力可挖。隧道設(shè)計(jì)組織形式宜以設(shè)計(jì)院所為主，但要實(shí)行設(shè)計(jì)、業(yè)主和施工單位三結(jié)合。在人員上要以工程技術(shù)人員為主，實(shí)行領(lǐng)導(dǎo)、工程技術(shù)人員、工人三結(jié)合形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，目的是廣泛征求不同群體的建設(shè)性意見，使設(shè)計(jì)更接近于實(shí)際。

另外，當(dāng)連拱隧道埋深較大或圍巖強(qiáng)度較高、節(jié)理發(fā)育的地質(zhì)條件時(shí)，可試用挪威法設(shè)計(jì)和施工，以求減少工序，提高效率，降低造價(jià)。

1.4優(yōu)化工藝和減少工藝步序

現(xiàn)用的傳統(tǒng)鉆爆工藝和設(shè)備，工效低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)保護(hù)條件差，要優(yōu)化和研究運(yùn)用不同地質(zhì)、人文和地理環(huán)境條件下的高效、低耗、安全的隧道新工藝。如盡可能減少或不設(shè)側(cè)導(dǎo)洞，可減少好幾個(gè)工藝步序，能減少工程造價(jià)10%～30%。在安徽龍山隧道、武漢馬鞍山隧道等，用中導(dǎo)洞工藝代替“三導(dǎo)洞”工藝，各節(jié)約投資數(shù)百萬元。推廣在隧道水泥混凝土路面上加鋪瀝青混凝土路面的抗滑阻燃的復(fù)合式路面，提高行駛舒適性，克服水泥混凝土路面噪聲大、塵埃多、抗滑性能差、雨天及車速較快時(shí)易發(fā)生交通事故的弊端；瀝青混凝土層內(nèi)添加適量的阻燃劑，防止火災(zāi)時(shí)火苗的蔓延，減少交通事故等等。

1.5做好隧道防排水

采用、推廣和改進(jìn)復(fù)合式中墻，或復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，是隧道防排水的發(fā)展方向，從而根本上解決中墻滲漏水難題。隧道防排水原則，按照規(guī)范要求采取“防、截、排、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理的原則。過去大多數(shù)隧道是按“以排為主”進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工，但大量排水引起隧區(qū)地表枯水、影響農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境等情況時(shí)，需要按“以堵為主”進(jìn)行設(shè)計(jì)與施工。另外，曲中墻偏壓作用較大，造價(jià)較高，有必要在技術(shù)上進(jìn)一步對(duì)其研究。采用加寬中墻厚度，將中墻掏空用作直接的排水通道，徹底消除中墻滲漏水，或采用自防水二次襯砌混凝土技術(shù)進(jìn)行防排水等。

又如采用4m寬幅復(fù)合防水卷材，可減少縱向拼接縫數(shù)50%，使因防水板接縫不嚴(yán)而引性能隧道滲漏水的幾率大為減小。采用背貼式分區(qū)防水止水帶，不僅能防止二次襯砌施工縫滲水，還能根據(jù)二次襯砌段的長度，對(duì)隧道防水進(jìn)行分區(qū)。從構(gòu)造上使穿越了防水層的滲水不能在相鄰分區(qū)間里竄流這種分區(qū)防水，能在一定程度上降低隧道滲漏水的可能性，并在隧道出現(xiàn)滲漏水時(shí)，將其范圍和程度盡可能縮小。采用防水層鋼筋吊掛鋪設(shè)工藝，在噴射混凝土內(nèi)埋設(shè)鋼筋彎鉤，通過與土工布連接的吊帶，將防水層吊掛在鋼筋鉤上，既保證了防水層的牢固吊掛，又避免了以往的射釘尾端可能刺破防水層等的危險(xiǎn)。

1.6加強(qiáng)監(jiān)控量測研究，指導(dǎo)隧道施工

監(jiān)控量測在連拱隧道設(shè)計(jì)和施工中，有著舉足輕重的地位。由于連拱隧道結(jié)構(gòu)類型復(fù)雜多樣，施工工序較多，加上一些臨時(shí)工序，隧道圍巖受到多次擾動(dòng)，給監(jiān)控量測工作帶來一些困難，對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)造成某些偏差。雖然近年研究取得喜人成果，但還需在方法和儀器設(shè)備方面加強(qiáng)研究，達(dá)到指導(dǎo)施工目的，還為類似工程設(shè)計(jì)積累數(shù)據(jù)，供設(shè)計(jì)部門參考。

1.7加大連拱隧道研究，制定有關(guān)設(shè)計(jì)和施工規(guī)范

雖然我國已建和在建超出600座連拱隧道，積累了大量設(shè)計(jì)、施工和科研方面的技術(shù)資料，取得了成套的豐富經(jīng)驗(yàn)。但由于我國公路建設(shè)和城市建設(shè)事業(yè)快速發(fā)展，對(duì)雙向六車道和八車道公路連拱隧道設(shè)計(jì)和施工的經(jīng)驗(yàn)還不多，尤其是雙向八車道連拱隧道國內(nèi)外尚無現(xiàn)成資料可參考。因此，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)形式、工藝步序模擬試驗(yàn)、支護(hù)參數(shù)的模擬計(jì)算等方面的研究有待加強(qiáng)，如加強(qiáng)對(duì)各種施工事故的處治措施研究，加強(qiáng)強(qiáng)偏壓連拱隧道防偏壓及復(fù)合式中墻防偏壓措施研究等等。

公路連拱隧道設(shè)計(jì)和施工方面需要優(yōu)化和研究的內(nèi)容還很多，建議根據(jù)地理、地質(zhì)環(huán)境的不同及隧道本身結(jié)構(gòu)的差異，研究如何選擇較為合理的計(jì)算參數(shù)。如中墻高度、厚度，初期支護(hù)和二次襯砌厚度，隧道合理荷載計(jì)算，左右洞進(jìn)洞先后順序，隧道總工序數(shù)量和順序，有關(guān)施工步序的時(shí)空間距等等，都應(yīng)繼續(xù)不斷創(chuàng)新，探索新的結(jié)構(gòu)形式和工藝。如無中墻結(jié)構(gòu)、無中導(dǎo)洞工藝的連拱隧道，如何減少工序，縮短工期，降低成本，有關(guān)設(shè)計(jì)院及高等學(xué)府或主管部門，宣抽調(diào)技術(shù)力量專門研究，充分總結(jié)現(xiàn)有隧道設(shè)計(jì)和施工成果，擬定連拱隧道設(shè)計(jì)和施工規(guī)范。

2公路連拱隧道的發(fā)展趨勢

根據(jù)目前公路連拱隧道的技術(shù)發(fā)展方向，我們認(rèn)為在未來一段時(shí)期內(nèi)，公路連拱隧道也許會(huì)朝著以下方向發(fā)展：

2.1嚴(yán)格質(zhì)量管理和加強(qiáng)施工監(jiān)理

管理出效益人人皆知。建議在隧道施工開工前采取業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理四結(jié)合形式確定隧道施工方案，施工過程中加強(qiáng)從施工測量、爆破開挖、初期支護(hù)和二次襯砌等方面的質(zhì)量管理和監(jiān)理工作。隧道完工后采用設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理單位共同認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，為國家擬定規(guī)范，為隧道設(shè)計(jì)提供不同地質(zhì)和環(huán)境條件下的有關(guān)參考參數(shù)。

2.2隧道施工設(shè)備機(jī)械化和自動(dòng)化

隧道施工按我國國情既是資金密集行業(yè)、勞動(dòng)密集行業(yè)，更是技術(shù)密集行業(yè)。施工全過程涉及的專業(yè)技術(shù)人員和勞動(dòng)力眾多，從以人為本和改善勞動(dòng)條件及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率角度，要加強(qiáng)施工設(shè)備機(jī)械化和自動(dòng)化研究，運(yùn)用和推廣新設(shè)備，如研究大口徑挖掘機(jī)或用盾構(gòu)開挖中長連拱隧道，用硬巖盾構(gòu)或其它掘進(jìn)機(jī)開挖山嶺連拱隧道；采用安全和節(jié)能機(jī)電設(shè)備，降低運(yùn)營成本的設(shè)備；運(yùn)用新設(shè)備，降低隧道工人勞動(dòng)強(qiáng)度，確保施工人員和工程安全；研究、參考和引進(jìn)日本、荷蘭等國外的一些經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備，并使其國產(chǎn)化。

2.3優(yōu)化隧道通風(fēng)排塵，改善勞動(dòng)條件

由于連拱隧道多屬短隧道，通風(fēng)排塵問題未引起有關(guān)設(shè)計(jì)和施工部門的重視。尤其是在中導(dǎo)洞貫通之前，往往缺乏自然通風(fēng)或采用其它設(shè)備通風(fēng)，中導(dǎo)洞斷面小，空氣污染強(qiáng)烈。正洞開挖時(shí)，斷面大，還可利用中導(dǎo)洞自然通風(fēng)，施工條件有所改善，但總體缺少通風(fēng)排塵設(shè)備和措施，建議加大和優(yōu)化通風(fēng)排塵研究，研究輕便通風(fēng)排塵設(shè)備，改善施工條件，確保施工安全。

2.4興建城底連拱隧道，克服交通堵塞

隨著我國城市化速度加快，大中城市人口和車輛急劇增加，在城市繁華路段十字路口及城市與城外高速公路交接路段，以及高速公路穿越城市路段，常出現(xiàn)交通不暢和車輛堵塞問題，于是產(chǎn)生了在城市路段下興建連拱隧道的創(chuàng)舉。如南京九華山隧道二期工程使龍?bào)绰废麓┲猩铰泛椭榻贰⑽洳疖囌菊厩奥返榷嗵幗徊媛房诙蜗屡d建連拱隧道，日本第二京阪高速公路穿越大阪府寢屋川市的四連拱隧道，對(duì)克服交通堵塞起著重要作用。

2.5改革現(xiàn)有體制，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)施工一體化

現(xiàn)有體制是設(shè)計(jì)與施工分離，難免在設(shè)計(jì)與施工單位之間產(chǎn)生一些體制上的毛病。從連拱隧道線路地質(zhì)勘察，到隧道施工技術(shù)交底、設(shè)計(jì)變更審批辦理、工程造價(jià)定位等諸多方面均存在一些有待改進(jìn)之處。如勘察設(shè)計(jì)的隧道圍巖級(jí)別與施工揭露的實(shí)際圍巖級(jí)別常有較大差異，但難以實(shí)現(xiàn)及時(shí)變更。克服這些不足的根本出路，可能就是設(shè)計(jì)與施工一體化，實(shí)行總承包。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉韡堃，朱海青.高速公路建設(shè)項(xiàng)目管理新模式及發(fā)展方向[J].大眾科技，2012（11）：38-40.

作者簡介：張廣浩（1984—），男，河南漯河人，大學(xué)本科，工程師，高速公路建設(shè)技術(shù)管理。