分析山區高速公路隧道設計關鍵技術

徐風光

(貴州智恒工程勘察設計咨詢有限公司，貴州 貴陽 550001)

1 山區高速公路隧道設計原則分析

第一，山區高速公路隧道布線要全面考慮地質因素與地形因素，遵守“短隧服從線位、長隧道控制線位”的原則，山區隧道的選線還要考慮線位問題，盡可能滿足隧道段線位指標要求。

第二，山區高速公路隧道進口與出口位置設計要遵守“早進洞、晚出洞”的設計原則，盡量減少大開挖，保持山體地形地貌處于原來狀態，減小環境破壞。

第三，隧道洞口的設計要遵守“總體設計、長期發展”的設計原則，設計人員要結合該地區的地形地貌特點，科學選擇洞口形式，保證隧道洞口與周圍環境更加和諧。

第四，山區高速公路隧道的支護結構，要具備一定的強度與耐久性，加強安全性設計，設計人員要科學確定矢跨比與扁平率。

2 山區高速公路隧道設計要點與注意事項-以某工程為例

2.1 案例概況

本文主要以某山區高速公路隧道為例，該隧道地勢由南向北，地質構造比較復雜，地質條件復雜。隧道穿越的巖體以軟巖～較硬巖為主，連續厚度大，最大埋深達502.82 m。不具備發生巖爆的條件，但隧道出口段為為含煤系地層，地層巖性以泥質灰巖、硅質巖、泥頁巖夾煤層為主，巖質軟硬相間，巖性復雜，層間結合差～一般，圍巖遇水可能產生拱頂離層坍塌問題，開挖后應及時采取有效支護措施。在此山區高速公路隧道工程中，受地質條件影響較大，隧道的進口位置出現大量的塊石堆積層，受外界降雨的沖刷影響，塊石大量堆積在隧道洞外部。

2.2 隧道洞口段設計要點

結合以往的工程設計實踐得知，大部分和隧道有關的交通事故主要發生在隧道引道位置，由于突然遇到隧道，車輛駕駛人員的視野暫時處于中斷狀態，在進出隧道的過程當中，光線發生較大變化，駕駛人員自身的反映速度受到一定影響，在短時間之內，無法完全適應明暗交替，出現非常規的操作行為，進而引發大型的交通安全事故。

為了減少交通安全事故的發生，山區高速公路隧道設計人員，要結合隧道進出口特點，加強平縱線形設計，保證駕駛人員能夠更好的適應光過度，提高道路行車的安全性。設計人員還要加強以下幾方面的設計：

(1)加強隧道洞口平縱設計力度。隧道洞口連接線和路線銜接，要滿足隧道路線總體設置要求。

(2)做好平面線形設計工作。隧道布線要全面考慮該地區的地形地貌等因素，如果隧道長度比較大，其控制線位可以采取直線形。

(3)加強橫斷面線形設計。隧道洞口內部與外部路基或者路面寬度發生變化，設計人員需要合理確定隧道洞口外部和周圍相連路段行程長度，過渡段長度不宜小于50.0 m，進而保證隧道洞口內部與外部的橫斷面能夠順利過渡。

2.3 路線設計要點

山區高速公路隧道建設，對周圍的生態環境產生較大破壞，因此，在山區高速公路隧道設計期間，設計人員還要適當加大環境保護力度，不斷減少資源損耗。設計人員要全面考慮該地區的水文條件與生態環境，可以采取分離式設計方案，結合山區高速公路隧道內部結構特點，采用多種隧道長度相加的方法，保證山區高速公路隧道路線設計方案得到更好實施。

2.4 隧道襯砌設計要點

在設計山區高速公路隧道橫截面時，設計人員要加大耐久性設計力度，全面考慮行車安全性，以及養護問題。為了進一步提升山區高速公路隧道行車的安全性，設計人員可以在隧道洞口部位設置明洞，也可采取復合式襯砌結構。若存在斜交進洞現象，設計人員可以采取斜交襯砌結構，需要特別注意的是，斜交角度不宜小于45°。對于山區高速公路隧道設計人員來講，還要密切關注圍巖變形監測信息，對設計方案內容進行動態調整。

由于該山區高速公路隧道長度比較大，隧道要深入到山體內部，容易出現氧氣量少現象，而且會混雜大量的有害氣體，使得隧道內部的空氣質量不斷下降，威脅施工人員的生命健康。因此，隧道設計人員要科學選擇通風方式。現階段，采取壓入式通風方式較多，其通風長度能夠達到3 400 m，如果采用巷道式通風方式，能夠更好的延長隧道通風長度。

通過合理選擇隧道通風方式，可以保證山區高速公路隧道洞內環境得到更好改善。因為施工工序不同，對隧道洞內部的環境影響也不同，伴隨隧道挖掘深度的不斷增加，通風量越來越大，所以，設計人員需要采用分階段設計方法，合理制定隧道通風方案，并準確計算出隧道洞內通風系統所需風壓與風量。

2.5 防排水設計要點

在山區高速公路隧道設計環節，做好防排水設計工作特別重要，通過加強隧道防排水設計，在隧道洞內部形成完整的防排水系統。由于外界氣候環境對隧道防排水系統影響較大，因此，在實際設計工作中，設計人員可將防排水系統設置在初期支護與二次襯砌之間，并合理確定保溫層的位置，保證隧道防排水系統在惡劣天氣條件下仍然能夠正常運行。

在此高速公路隧道防排水設計工作中，設計人員可從以下幾方面入手：

第一，加強洞內防排水設計。為了保證襯砌背后積水有效排出，設計人員可以順著隧道內壁，沿著巖面，環向安裝透水管，透水管與墻底部的縱向排水管緊密相連，將縱向排水管內部的水逐漸引入到側溝當中，經過側溝自引水道排放到隧道外部。

第二，加強隧道洞外防排水。可以在隧道進口端洞外側溝位置，設置5.0%的反坡排水，并設置深度為3.0 m的橫向盲溝，將路面水有效攔截。

第三，明洞防排水設計要點。明洞采取黏土隔水層與外貼防水層進行防水。

第四，隧道防排水設計要點。設計人員要收集大量的地質資料，并合理確定地下水位置，通過準確計算水量，進而制定出更為完善的排水方案。

2.6 設計注意事項

(1)在山區高速公路隧道洞口中線位置，若施工條件比較差，可采取大角度斜交進洞方式，防止和等高線平行進洞。

(2)山區高速公路隧道洞口盡可能選取穩定的山坡，禁止將其設置到地質不良地段。

(3)針對穩定性較差的巖層，開挖結束后，特別容易出現順層滑動與坍塌現象，故施工單位要提前進洞。為了更好的提升山體穩定性，可以采用接長明洞或者洞口大管棚方法。

3 結束語

綜上所述，通過對山區高速公路隧道設計要點與注意事項進行科學性分析，例如明確隧道洞口段設計要點、路線設計要點、隧道襯砌設計要點、防排水設計要點等等，可以保證山區高速公路隧道設計方案得到有效實施。在此山區高速公路隧道工程項目中，設計人員采取上述設計方法，取得良好效果，故能夠為類似工程項目提供借鑒。