公路隧道设计中相关问题的讨论

武叶亭

(山西省公路局太原分局勘测设计所，山西太原 030012)

1 公路隧道的线形设计

在对公路隧道线形的设计工作时，我们必须遵循路隧和路线相结合的原则，而对于工程项目所穿越区域的水文和地质条件也要进行实地的考察，尽可能的不要穿越不良地质的路段。有些傍山隧道处于河谷陡峻的位置，建议选择半边隧道、半边桥梁或是上下错开等分幅设计的方式，在对公路隧道的线形进行设计的过程中，横、纵、平等参数必须是符合相应的设计规范的，同时还必须考虑到行驶车辆的安全性。

1.1 隧道的纵坡设计

在确定隧道纵坡的坡率和坡长时，应主要考虑行车安全、排水和通风三大因素，通常情况下，纵坡肯定是越小越好，这样才能保证车辆行驶的安全性。而如果纵坡过大时，车辆的行驶速度就会很低，那么肯定就会排出大量的有毒有害气体，在较长的下坡往往更容易发生交通事故。而从排水的角度来看，一些有地下水发育的岩溶隧道，在反坡施工时，那么首要考虑的因素就是如何有效的进行排水，所以，在进行纵坡设计时，不建议选择过长或是过大的纵坡。

1.2 隧道的平面线形设计

在设计公路隧道项目的平面线形时，通常情况下都是选择直线的，而由于地形和地质条件等因素的影响，在山区公路的隧道内部也肯定是要出现平曲线的。并且在大量的分析国外工程案例时，我们发现隧道洞口的平面线形也通常都是平曲线，在充分考虑到了光线过渡的情况下，平曲线这种平面线形能够避免驾驶员受到“白洞”效应的影响，保证他们具有舒适的驾驶心理。在设计平曲线的半径时，我们必须认识到与隧道外部相比，驾驶员在隧道内部行驶车辆时的行车视距和墙效应会受到更大的影响，因此，在设计平曲线的半径时应从行车安全的角度出发，选择尺寸较大的平曲线半径。在中型隧道和短型隧道的设计工作中，不建议设置S形反向曲线，而对于那些必须设置反向曲线的长大隧道来说，必须根据相应的设计标准在反向曲线之间设置一段缓和的直线段，并且圆曲线的长度必须符合3 s的行程要求。

2 公路隧道的防排水设计

在以往的很多工程实例中，我们对于山岭隧道的防排水工作已经进行了大量的研究，并且也取得了一定的成绩，但是其却还是较为薄弱的一个环节。我国很多公路隧道工程项目在竣工交付使用后，都暴露出了渗漏水严重的问题，严重的损坏了洞内的衬砌结构和设施，也增加了一大笔维修的费用。在对隧道的渗漏水情况进行分析和研究时，我们发现施工缝是最主要的渗漏水部位，而在设计的过程中，我们也采取了一定的防护措施，如施工缝设置止水条、结构自防水以及衬砌外贴防水板等，同时也设置了一个由排水盲沟组成的排水系统，但是所取得的防水效果却并不理想，这主要是由于施工单位对施工工艺和施工环境处理不当而导致的。在公路隧道的使用过程中，如果在二次衬砌和防水板之间有地下水串流，那么要想对其进行有效的处理也是非常困难的。

进入到21世纪后，在我国的很多公路隧道工程项目已经成功的应用了分区防水这一观念，其主要就是指在隧道衬砌背后的防水板中划分不同的防水区域，而每一个区域间的地下水是不允许串流的，也就是说在隧道的防水板位置处，每隔一个固定的长度就应设置一个防水分区，而这个长度是要在参考了二次衬砌一次浇筑的实际长度的基础上才能得到的，而实现分区防水的方式为在每一个防水分区都焊接上一个背贴式的止水带。在防水板和初期支护之间或是二次衬砌和防水板之间应设置相应的排水盲管，隧道的侧沟与环向的排水管能够连接在一起，一部分渗漏水也能够被排出。另外，在每一个分区防水的区域以及施工缝位置处还应分别设置注浆管，从而实现注浆防水的过程。

3 公路隧道结构形式的选择

地质、地形条件会对隧道的结构形式产生影响，同时线形的组合设计以及线位的横、纵、平等指标也会对所选择的结构形式产生影响，因此在选择结构形式时，如果地质和地形条件是允许的，那么通常都是选择设计成为上下行分离的两座独立的隧道。但是，这种分离式的隧道却也存在着一定的问题:1)如果上下两个隧道之间的净距离是位于复杂的地质和地形条件下的，那么就会大大的增加布设路线的难度，而这样施工所得到的净距离也就无法完全的满足施工的规范要求;2)一般情况下，公路隧道工程洞口前面的三角形过渡区域都会占用大量的土地资源，而每年对这部分土地资源的使用费用和维修费用也都是很高的，但它们的利用效果却不理想，有一部分土地资源还会处于闲置的状态。所以，在超过了1 km的长大隧道的设计过程中建议选择分离式的隧道结构形式。

而为了解决以上分离式隧道结构形式所存在的几个问题，在20世纪90年代，很多专家又提出了连拱隧道这种结构形式。通常情况下，在连拱隧道中，隔墙的厚度可能只有2 m，这样路基和洞口也就不会出现分幅的问题，而同时其又能与外界的道路顺利的连接到一起，所以这种结构形式的隧道有着很强的适应性。同样的，连拱隧道在结构形式上也是存在着一定的问题:1)其施工技术较为复杂，且施工工序较多，施工工期很长且施工难度大;2)施工外界条件会对其产生较大的影响，在施工建设完成后，很容易产生渗水和开裂等质量问题，同时其施工的成本也非常高;3)连拱隧道这一结构形式对施工现场的地质条件有着较高的要求，在Ⅲ类以下的围岩施工时，风险也很大，并且施工进程也很复杂。现阶段，很多国家对连拱隧道这种结构形式也进行了一定的改进和完善，在此过程中又出现了一种连拱隧道的“夹心”形式，隔墙的防水问题得到了一定的改善，但却无法改变一些实质性的问题。所以，当隧道的长度不超过500 m时，并且地下水不发育、地形地质条件也较好时，建议采用连拱隧道这一结构形式。

4 结语

通过以上的论述，我们对公路隧道的线形设计、公路隧道的防排水设计以及公路隧道结构形式的选择三个方面的内容进行了详细的分析和探讨。通过对上述三大设计问题所进行的论述，我们得出了如下结论:1)在公路隧道的施工过程中，必须充分的保证隧道之间的岩体具备较好的稳定性和强度，而这也是决定小间距隧道设计质量的关键因素，在复杂山区地段并且长度不超过1 km时，建议选择小间距的隧道，施工时应采取有针对性的施工方法和预加固措施;2)设计时应尽量应用分区防水这一理念，在公路隧道的使用过程中，能够有效的解决局部渗漏水这一问题，同时维护成本较低，值得进一步的推广和应用;3)进行公路隧道的设计工作时，必须从行车安全的角度出发去设计每一类线形参数，同时各类线形参数还必须符合设计规范中的具体要求，充分的保证设计方案的科学性和合理性。

［1］章英文.公路隧道设计及施工技术问题分析［J］.交通科技与经济，2013(15):91-93.

［2］付香才.城市公路隧道设计和施工中的要点探讨［J］.中华民居，2014(95):87-89.

［3］康 宁.城市公路隧道设计和施工中的几个问题［J］.地下空间，2011(32):53-55.