淺談我國高速公路隧道設(shè)計(jì)過程中存在的問題

余旋

摘要：近年來，隨著國民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，高等級公路尤其是高速公路正迅速從平原區(qū)向山區(qū)延伸，一大批長隧道和特長隧道相繼建成。隨著公路隧道的大規(guī)模修建，隧道設(shè)計(jì)中需要研究與探討的問題也逐步顯現(xiàn)目前我國的公路隧道在施工過程中往往發(fā)現(xiàn)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)體系容易存在差別，況且很多隧道還仍然保持著粗放式施工的特點(diǎn)，使得運(yùn)營期間出現(xiàn)病害的可能性大大提升。

關(guān)鍵詞：隧道；設(shè)計(jì)；問題

近些年來，隨著新材料，新工藝的不斷出現(xiàn)，我國的高速公路隧道行業(yè)獲得了快速發(fā)展。但是在過快的發(fā)展過程中，不可避免的存在一些質(zhì)量以及安全隱患，特別是在設(shè)計(jì)過程中存在的一系列問題，已成為制約該行業(yè)持續(xù)發(fā)展的瓶頸。為此本文針對目前公路隧道設(shè)計(jì)過程中存在的若干問題進(jìn)行思考。

1公路隧道設(shè)計(jì)過程中存在的問題

1.1襯砌支護(hù)參數(shù)差別

新奧法提出把圍巖與支護(hù)系統(tǒng)看作相互作用的一個(gè)整體，既發(fā)揮圍巖的自承能力，又使支護(hù)起到加固圍巖的作用的理論。在隧道的襯砌支護(hù)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的分類主要參考工程類比，和隧道上的圍巖分級有密切聯(lián)系，對于不同的圍巖，會(huì)采用不同的支護(hù)系數(shù)，結(jié)合實(shí)際地質(zhì)水文條件進(jìn)行精確的驗(yàn)算。但目前由于行業(yè)規(guī)范性有限，同一跨度的襯砌支護(hù)參數(shù)存在著不小的差異。這種差異出現(xiàn)的原因有很多方面。首先是受到設(shè)計(jì)單位總體技術(shù)水平參差不齊的影響，加上設(shè)計(jì)者的個(gè)人局限，導(dǎo)致對于圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)作用的認(rèn)識存在偏差。其次是地層巖石組成復(fù)雜繁瑣，在不同的風(fēng)化環(huán)境下，同種演示的物理受力參數(shù)也會(huì)存在差距，所以圍巖的分級職能是定性為主，想要真正量化難度很大。最后則是隧道工程的地質(zhì)勘察技術(shù)常會(huì)因?yàn)槭┕さ攸c(diǎn)的特殊性受到局限，實(shí)際的地質(zhì)情況在徹底挖開之前不能很好斷定，因此也給量化提升了難度，使得隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難度增加?？偟膩碇v，襯砌支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)相差大和圍巖級別圍巖穩(wěn)定性差異難以量化體現(xiàn)是設(shè)計(jì)方面存在的主要缺陷之一。

1.2軟弱圍巖的施工問題

對于傳統(tǒng)的新奧法而言，在施工問題上得不到重大突破的主要原因是不能解決軟弱圍巖快速施工和機(jī)械化兩方面的問題。在施工過程中，軟弱圍巖的隧道主要用橫縱切割和縱向臺階進(jìn)行斷面。在臺階法施工的過程中，雖然技術(shù)手段已經(jīng)相對比較成熟，也是目前主流的施工方法，但施工單位對于工序繁瑣、工期時(shí)間長、且大型機(jī)械不易參與的CD 或者CRD 法施工并不樂意采用，因此在一定程度上增加了事故的風(fēng)險(xiǎn)率。

1.3支護(hù)結(jié)構(gòu)耐久性方面的問題

《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》已對設(shè)計(jì)年限和使用耐久度做了規(guī)定，但是在實(shí)際設(shè)計(jì)施工過程中，襯砌結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行耐久度方面的考量仍然是值得探討和解決的問題。隧道的設(shè)計(jì)荷載很復(fù)雜，除了地質(zhì)構(gòu)造、巖性等因素外，地下水對圍巖的穩(wěn)定有重要影響。據(jù)對東南沿海地區(qū)混凝土隧道的破損程度、病害部位、主要病害進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。早期的隧道普遍存在耐久性老化的現(xiàn)象，77% 的隧道主要病害是滲漏水。按照傳統(tǒng)的負(fù)荷式襯砌設(shè)計(jì)方式，首先應(yīng)該保證支護(hù)的耐久性，這樣才能使得隧道長期在安全的狀態(tài)下運(yùn)營。從目前公路隧道發(fā)展趨勢來看，考慮到初期的耐久性，如果按照傳統(tǒng)形式進(jìn)行施工，就意味著初期支護(hù)要采用新材料和更加嚴(yán)苛的施工工藝，包括一切機(jī)械和配套設(shè)施，會(huì)大大增加工程成本，將工程推到成本和質(zhì)量兩難的境地中。

1.4隧道襯砌結(jié)構(gòu)的加固使用壽命問題

普通隧道在建成運(yùn)營三到五年之后會(huì)出現(xiàn)不同程度裂縫和漏水現(xiàn)象。綜合外部的荷載作用、材料退化程度和滲漏程度三個(gè)方面的情況，可以將隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行定性分級。在比較權(quán)威的專家眼中，隧道病害分級主要包括裂縫分級、滲漏分級、剝落分級、襯砌材料劣化分級、形變下沉分級以及凍害分級等。針對這些病害，分級方式往往是定性的，沒有給出隧道病害分析或者隧道結(jié)構(gòu)性能的辯證關(guān)系，無法確定定量，與此同時(shí)，對于一項(xiàng)工程而言，病害往往是多重并發(fā)的，具有一定的復(fù)雜性，因此對到結(jié)構(gòu)的加固設(shè)計(jì)只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主，對加固后的使用壽命不能進(jìn)行明確的判斷，僅僅單一的從材料加固的耐久性上體現(xiàn)，或各分局長期的觀察和檢測跟蹤加固效果給予補(bǔ)償。

2針對涉及問題的應(yīng)對措施

光面爆破、錨噴支護(hù)、監(jiān)控量測是新奧法的三大要素。隧道現(xiàn)場監(jiān)控量測是新奧法原理進(jìn)行隧道設(shè)計(jì)和施工必不可少的手段。在施工中，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求加強(qiáng)量測，及時(shí)反饋，以便修正設(shè)計(jì)，指導(dǎo)施工。首先應(yīng)該在部分關(guān)鍵工序上加大技術(shù)投入力度，進(jìn)一步提升機(jī)械化程度。在部分關(guān)鍵的工序上應(yīng)該盡快摘掉原始落后的帽子用鉆孔車取代人工風(fēng)槍，這樣可以使得操作更加靈活，投入也相對比較理想。建議進(jìn)行一次性投入大、周轉(zhuǎn)存放不方便的大型鉆孔機(jī)不能在短時(shí)間內(nèi)得到推廣的情況下，推動(dòng)簡易臺車的發(fā)展進(jìn)程，靈活的鉆孔機(jī)在周邊爆破方面能夠有效彌補(bǔ)人力的缺陷，提升施工質(zhì)量。其次在洞身開挖方面，應(yīng)嚴(yán)格控制炮眼的深度、角度、間距以及用藥量，并根據(jù)圍巖情況及時(shí)修正鉆爆參數(shù)，盡可能減少對圍巖的擾動(dòng)。要求開挖輪廓線成形規(guī)則，確保光面爆破質(zhì)量。在選擇合理的開挖方法時(shí)，既要根據(jù)不同的圍巖級型，又要考慮初期支護(hù)的及時(shí)成環(huán)封閉。另外對軟弱巖層還要及時(shí)的做好施工的二次襯砌。在設(shè)計(jì)方面，主要的對策有編制公路和隧道的標(biāo)準(zhǔn)圖紙，必要時(shí)編制通用圖紙，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)進(jìn)行。進(jìn)一步研究好圍巖穩(wěn)定性與各客觀因素方面的定量關(guān)系，捋順支護(hù)措施在圍巖穩(wěn)定性中的比重，將施工設(shè)計(jì)信息化。推廣新工藝，實(shí)現(xiàn)弱圍巖的快速施工和機(jī)械化作業(yè)。采用強(qiáng)二襯的思路進(jìn)行復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)的耐久性設(shè)計(jì)，研究好病害對于加固前后安全性的量化評估影響，掌握總結(jié)得到的方法。落實(shí)到實(shí)際操作中，要主抓分步工程在使用年限內(nèi)的耐久性，噴混凝土、系統(tǒng)錨桿、鋼架都要符合相應(yīng)的要求，混凝土優(yōu)先選用抗?jié)B性能優(yōu)良的耐腐蝕混凝土，錨桿也要具備耐腐蝕的性能。全長黏結(jié)型系統(tǒng)錨桿的錨固劑要選用耐腐蝕的砂漿或者樹脂，鋼架在施工過程中要注意對其保護(hù)層厚度的控制。

3結(jié)束語

本文針對我國在公路隧道領(lǐng)域設(shè)計(jì)上的缺陷進(jìn)行了思考和重點(diǎn)分析，并根據(jù)這些常見提出了有針對性的應(yīng)對措施，以期我國的高速公路隧道行業(yè)能夠在正確的道路上快發(fā)展，進(jìn)而發(fā)揮其在國民經(jīng)濟(jì)中的重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯趙斌.淺談我國高速公路隧道設(shè)計(jì)過程中存在的問題[J].城市建設(shè)理論研究：電子版， 2012（8）.

[2]袁玉林.淺談公路隧道設(shè)計(jì)中存在的問題及其對策[J].低碳世界， 2014（9）：275-276.

（作者單位：貴州智恒勘察設(shè)計(jì)咨詢公司）