公路隧道改扩建方案选择方法及实例

丁平 姚毅 任博

摘要：随着国民经济快速发展，交通量不断增加，既有线路的拓宽和隧道的改扩建占有重要的位置。本文就公路隧道改扩建方案进行归纳，分析了公路隧道改扩建方案优缺点，给出了方案选择原则； 最后举例日本大藏隧道改扩建方案施工工序，为以后施工提供借鉴。

关键词：公路隧道 改扩建 方案 施工工序

从1888年修建狮球岭隧道开始，到19世纪70年代我国已经修建了大量的隧道。但是由于当时的经济条件、施工技术等各方面的限制以及交通的需求量较小，已修建的铁路、公路隧道多以单线为主。

高速路的大量修建，为了满足线路技术指标、缩短路程和行车时间、减少病害，提高运营效益，隧道的优越性日益显著。为了适应当前的运输需要、提高运输能力以及满足安全行驶的需要，隧道由原来的单线隧道发展到双线或者多线，既有隧道的改扩建工程逐步提上日程。

隧道改扩建是指对技术标准不能满足运输要求的既有隧道进行技术改扩建，主要内容包括调整线路平、纵断面，扩大隧道净空，增设洞内建筑物或者对隧道局部损坏地段的补强与修复。对既有线进行技术改建而要求隧道改扩建的一般形式有：既有单线隧道改建，既有单线隧道改建为双线或多线隧道，以及既有单线隧道改建并增建复线隧道。

但在一些地区，由于受地质地形条件和施工条件限制，不能新建复线，只能在既有隧道的基础上进行扩挖，扩大隧道净空断面以增加行车车道，满足交通客流量增加的行车需求。

1.改扩建方案

由于既有公路隧道所处地形、地质、施工技术、交通量及其长度的不同，隧道改扩建的方案也不近相同，具体可分为如下几种形式

（1）单洞双向两车道隧道改建为双洞单向两车道隧道；这是隧道改扩建最为简单的一种形式，直接在原来隧道左边或者右边以一定的距离修一条新的隧道。

（2）双洞单向两车道隧道改建为双洞单向三车道隧道；这种改建方式比较复杂，需要在既有隧道上进行扩挖，扩挖的形式一般有以下三种：①原隧道左侧大部分扩挖（对于一个单洞来说）；②原隧道右侧大部分扩挖；③原隧道处在扩挖断面的中部。

（3）双洞单向两车道隧道改建为8车道隧道；扩建形式有两种：①改建为双洞单向四车道隧道；②改建为四洞单向两车道隧道。

2.方案分析

（1）方案（1）最为重要的是修建新隧道尽量少扰动既有隧道，这就要求修建新隧道距原隧道中心满足一定的要求，尽量避免两个隧道为小净距隧道。

表1 分离式双洞的隧道最小净距

注：B指的是隧道开挖宽度。

（2）方案（2）扩挖形式有三种，分别针对不同的情况：

1）当既有两隧道中心距太小或者向中间扩挖形成小净距隧道，两隧道分别向两侧扩挖。优点：①隧道在扩建的过程中，能够有效减少对两隧道中间部分围岩的扰动；②扩挖在不拆除原有隧道支护上进行，不影响原有隧道车辆通行；③扩挖断面支护结束后，拆除原有隧道支护，交通管制时间段。缺点： ①开挖空间小，不利于大型机械开挖，施工进度慢；②需要施做临时支撑，降低施工速度。

2）当既有隧道中心距较大远或者向中间扩挖不能形成小净距隧道，两隧道向中间扩挖。优点：①隧道扩挖距离较近，有利于施工机械调配，现场许多设施可以共用。缺点：①隧道扩挖距离较近，开挖过程中，对中间的围岩扰动比较大，容易出现围岩坍塌；②隧道开挖断面近，两个洞施工干扰比较大，降低了施工进度。

3）当既有隧道中心较小且隧道向两边扩挖受限制（比如一侧埋深较浅、偏压），这样只能使原隧道处于扩挖断面的中部。优点：①开挖断面分布均匀，有利于在原隧道支护基础上进行全断面开挖，施工速度快，对上部围岩扰动次数少，有利于结构的稳定；②开挖空间大，施做临时支撑、加固围岩比较容易。缺点：①上部围岩若不能及时支护，容易塌方，造成施工事故；②需要施做临时支撑，减缓了施工速度，不利于施工进度的管理。③在施工过程中，需要对交通管制，干扰车辆的正常通行。

（3）方案（3）有两种扩挖形式，有如下特点：

1）当隧道围岩地质较好，适宜扩挖成大断面，就改建为双洞单向四车道的形式。优点：①断面大，有利于机械化施工，提高施工速度；缺点：①开挖断面大，初期支护的时间较长，围岩外露的时间较长，容易坍塌，造成工程事故；②需要拆除原隧道衬砌，耗时费力，增加成本。

2）当隧道围岩地质条件较差，又满足整条线路线形要求，就改为四洞单向两车道的形式；优点：①直接在原隧道附近修建两条新隧道，不影响原有隧道车辆通行，不必拆除原有隧道衬砌结构；②运用已经很成熟的开挖方法，便于大型机械化施工，施工速度快。缺点：①爆破震动影响原有隧道衬砌结构，局部衬砌结构会出现裂缝，新隧道修筑结束后，需要对原隧道进行加固处理。

3.方案选择原则

（1）根据既有隧道形式和交通量大小，选择隧道改扩建方案；

（2）根据既有隧道中心距的大小和所处地形，选择隧道改扩建方案；

（3）根据既有隧道工程地质条件，选择隧道的改扩建方案。

4.隧道改扩建方案的施工方法举例

在既有隧道改扩建实例当中，日本大藏隧道施工技术值得我国公路隧道改扩建工程借鉴。大藏隧道位于日本北九州岛国道高速4号线，因交通量增加的需求，须将其中长度170m的两车道隧道段扩挖为三车道隧道。在施工中，既有的两车道仍需通车。其施工程序如图1所示。大藏隧道的扩挖断面除建筑限界要求求之外，考虑扩挖中使用机具所占空间，拟定为可使用施工机具断面及可使用小型机具的最小断面。为维持施工中行驶车辆安全，车道净空在线设置门字型钢制防护板，避免敲除既有隧道的衬砌直接掉落，并可作为施工机具的工作平台。

图1大藏隧道扩挖施工工序

5.结论

本文就既有隧道改扩建方案做出归纳，分析了各个方案适用条件和优缺点，给出隧道改扩建方案的指导原则，为以后的隧道改扩建工程提供了一定的借鉴和参考意义。最后介绍了日本大藏隧道改扩建施工方法，对我们以后隧道改扩建施工技术有一定借鉴意义。

参考文献：

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[2]武建强.公里隧道扩建开挖方案比选及施工力学行为研究[M].2009.

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