淺談黃土公路隧道結構設計與施工中的若干問題

張曉風

(黑龍江省公路勘察設計院)

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淺談黃土公路隧道結構設計與施工中的若干問題

張曉風

(黑龍江省公路勘察設計院)

介紹了黃土公路隧道結構設計與施工中的若干問題。

黃土公路；隧道結構設計；施工

1 黃土公路隧道結構設計與施工分析

1.1 黃土公路隧道結構設計

(1)黃土公路隧道結構設計模型。

①荷載結構模型。

荷載結構模型屬于一種較為常見的結構模型形式，其主要原理為：根據圍巖分類及其實用公式確定地層壓力，并按照彈性地基上結構物計算方法判斷襯砌內力，并開展相應的結構截面計算。通過大量工程實踐證明，該方法能有效滿足黃土公路隧道結構設計要求，具有較高的應用價值。

②經驗類比模型。

工程類比法也是一種常見的隧道設計方法，我國在該方法指導下，成功完成了大瑤山鐵路隧道、秦嶺特長隧道施工，說明該方法具有良好的應用價值。在該方法的預設計階段，通常會通過類比經驗判斷基本支護參數，在類比過程中也主要根據有效資料開展類比，在這種情況下，工程的經濟性較為合理，值得做進一步推廣。

(2)洞門設計。

在黃土公路速調結構洞門設計中，需要按照“早進洞、晚出洞”的原則展開設計。在洞口段側坡與仰坡重視設計控制，避免對生態地貌產生過多破壞。當地質、地形條件良好時，建議選擇削竹式洞門；若施工地區地形陡峭，則不宜對原山坡做過多施工；若土體情況基本穩定，無明顯坍塌時，可選擇貼壁進洞法；若地形可能存在坍塌，則可選擇端墻式洞門。具體而言，在洞門設計中，要充分結合地形地貌，使洞口與周圍景觀相一致。

(3)隧道襯砌設計。

在某工程設計中，設計人員在充分考慮圍巖地質條件的基礎上，確定工程隧道襯砌結構為明洞襯砌、淺埋段復合式襯砌等，并以新奧法原理為基礎展開施工設計，其相關內容為：①在圍巖條件較差的地區，逐步向圍巖條件較好地區進行襯砌施工，其延伸長度為(10±1)m。在延伸的同時，重視主洞與車行橫涌通道交叉處襯砌的襯砌處理，通過加強襯砌的方式強化襯砌施工；在其他交叉口襯砌處理中，可將其設置為鋼筋混凝土結構；②明洞襯砌的標準十分明顯，并有特定的質量控制要求。拱洞厚度為70 cm，由C25鋼筋混凝土襯砌而成；仰拱厚度為50 cm，由C25鋼筋混凝土襯砌而成。

(4)隧道抗震設計。

考慮到隧道進出口是整個隧道工程中唯一的暴漏部分，因此其是隧道抗震設計中的重點環節，再加之隧道洞口處地質條件差，一旦出現地震，就更容易出現山體失穩現象。

一般在隧道抗震設計中，主要是在復合襯砌的基礎上對其進行改進，其結構又被稱為“夾心餅干”結構。該結構的基本劃分為：結構外層為錨噴支護或一次模筑，使結構外層劇透良好的變形能力；內層為整澆混凝土上襯砌，兩層之間設置防水密封層。

1.2 施工方法

(1)開挖施工。

①雙側壁導坑先拱后墻正臺階法。

實施上下長臺階法施工法，在上臺階部分施工中，預留核心土小眼鏡，且在超前支護施工結束后，先開挖雙側壁，再處理拱部土體，以保證土體穩定性。人工修整挖斷面，修整結束后，做初期支護與混凝土襯砌。

為進一步降低其他因素對施工的干擾，在施工中要重視防護設置的處理。例如，在平行作業中，即可控制控制上臺階長度，其長度一般為(40±10)m；而在下臺階施工中，即可采用四步跳跌馬口法進行施工，在完成縱橫向排水系統安裝后，開展側墻支護襯砌。例如，在白虎山隧道開挖施工中，通過上述理論，制定了有效的隧道開挖工序。

②雙側壁大導坑全斷面法。

在超前支護施工之后，可采取機械施工法開展雙側壁大導坑施工，以人工施工充分挖掘拱部土體，預留大核心土，并以格柵支撐；再安裝墻角縱橫向排水系統，即可完成一次模筑襯砌混凝土施工。

(2)支護優化。

根據當前黃土公路隧道結構中常見的病害現象，在支護優化處理中可采取以下幾點處理方法：①在洞口處設置一φ89長管棚，其長度為20m。向鋼管內填充漿液，并設置3～5根φ22鋼筋，以進一步提高管棚剛度；②在隧道拱腳處、墻角處設置2根鎖腳錨管，以進一步減少處理支護中的下沉量；③進一步優化隧道斷面設計，通過實現側墻與仰拱的小半徑圓弧連接，在仰拱中設置工字鋼，使其與側墻剛支撐圓形成封閉連接環，以進一步改善仰拱的受力條件；④提高淺埋段鋼拱架支撐密度，以進一步提高支護剛度。

(3)圍巖變形監控。

由于黃土隧道圍巖軟弱，其變形產生、發展的速度快，若不能及時發現變形現象并采取相應的解決措施，則會導致隧道結構出現嚴重的損傷現象。一般在圍巖變形監控中，需要在《公路隧道施工技術規范》的基礎上，進一步明確對量測的要求。

一般在圍巖變形監控中，其勘察內容主要包括：基本地質資料、周圍位移情況、拱頂與拱腳處的中心點下沉情況等。通過開展變形監控，以切實保證施工效果。

2 結束語

主要討論了黃土公路隧道結構設計與施工的相關問題，并對其設計、施工具體內容進行分析。對相關工作人員而言，在開展黃土公路隧道結構設計中，需要進一步明確具體施工辦法，在充分認識到當前黃土公路隧道質量控制方法的基礎上，進一步明確其中處理方法，為獲得更好的公路工程施工效果奠定基礎。

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2015-04-15

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1008-3383(2015)09-0110-01