云山特长公路隧道设计中的几点体会

徐 超

(山西省交通规划勘察设计院)

1 工程概况

云山隧道位于榆社至和顺高速公路工程项目(榆社至和顺高速公路工程项目下属于汾阳至邢台高速公路工程项目，以山西榆社县赵道峪村为起点，以山西和顺县康家楼为重点，项目全长为76.692 km)，隧道工程整体长度为11.40 km，由于其所处地理位置的特殊性，使得其成为了整个高速公路建设及后期运行中的重点性控制工程之一。同时，由于隧道的长度达到了11.40 km，按照我国现行的道路建设标准规范来看，属于特长隧道。因此，需要在隧道设计的过程当中，加以特别的关注，以最大限度的保障隧道工程后期运行中的质量可靠与有效。

在云山隧道当中，所涉及到的相关技术性标准与基础性参数按照如下标准制定:(1)路面设计车辆行驶速度:80 km/h;(2)路面设计车辆荷载等级:公路—Ⅰ级;(3)隧道内部净空数值:5.0 m;(4)行车道:双向车道;(5)左侧/右侧侧向宽度:0.5 m;(6)左侧/右侧检修宽度:0.75 m。

云山隧道建设过程中，内部轮廓设置为三心圆模式。同时，考虑到云山隧道建设区域内的围岩级别多表现为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ这三个等级，因而，为了能够最大限度的保障平行主洞在各种工况与作业环境下不会产生相互干扰与影响，按照要求将隧道左右线设计线间隔距离控制在25.0 ～35.0 m 范围之内。

2 隧道设计中的几点体会

2.1 隧道特殊灯光段的设置

由于云山隧道的整体建设长度达到了11.40 km，按照我国现行的道路建设标准规范来看，属于特长隧道。同时，按照公路建设中的设定车辆形式速度标准:80 km/h 来看，行驶完整个隧道需要耗费10 min 以上的时间。从车辆驾驶人员的角度上来说，在长达十余分钟的驾驶过程当中，隧道所呈现出的封闭感会导致驾驶人员产生恐惧、烦躁的心理，潜在行驶安全方面的隐患。因此，为了确保在云山隧道内车辆行驶的安全性，隧道设计过程当中就将对于特殊灯光段的设计作为了关键性的工作内容。

本工程在参考秦岭终南山特长公路隧道特殊灯光带设计方案的基础上，按照如下设计方案进行实施:左右隧洞各设置一段，长度均为200.0 m，灯光段的位置设定在隧道中间区域。具体的特殊灯光段设计示意图如图1 所示。结合图1 可知，该段落建筑限界为13.00 ×5.00 m，相对于正常隧道段落建筑限界10.25 ×5.00 m 来说，比正常隧道段落宽2.75 m，净高相同。灯光设置中，通过对显色指数较好灯光的应用，通过图案投光的方式，避免车辆行驶人员产生单调、紧张的负面情绪。

图1 特殊灯光段内轮廓设计图(cm)

2.2 斜竖井的设置

云山特长隧道斜竖井的布设方案综合各方因素，最终确定为1#竖井配合3#斜井的色织方案。其主要参数见表1。

表1 斜竖井主要参数表

在斜竖井布设阶段，通过多次现场踏勘，由于地形的限制，最终将斜竖井的井口位置均设在了线位的右侧，这样就使得3#、4#斜井的送排风道必须跨越右洞才可实现对左洞送排风。如图2 所示，送、排风道跨越右洞时的情况。风道跨越右洞时主洞断面需相应扩大，风道与右洞十字交叉段，结构受力复杂，施工安全风险较大。针对该段落，施工图阶段做了多次论证，并进行了多次结构计算及数值模拟分析，在理论上保证充分安全的情况下进行了特殊设计，以期施工阶段该段落能安全顺利通过。

图2 送、排风道纵断面图

设置斜井的目的就是通过斜井辅助施工主洞，以增加主洞施工作业面，提高施工进度，确保工期。为此，斜井无轨运输的坡度就成了关键问题，针对这一问题，初步设计及施工图设计阶段均进行了充分的论证，最终与会专家大部分认为无轨运输出渣斜井的坡度以不大于13%为原则。又由于斜井除辅助施工主洞外，还要兼顾运营期的通风，通风的效率与斜井的坡度及长度又有着直接的关系。综合考虑，最终方案选定两座13%以下的斜井，主要用于辅助施工主洞，另一座坡度稍大的斜井及一座竖井，主要用于运营期的通风。目前该隧道已经施工5 000 m，据知，整体斜竖井的布置情况各方反应较好。

需要特别说明的是，由于本隧道右洞大部分段落处在上坡路段，且为特重交通，车本身排烟量大，污染物排放较多，为了最大可能的提高通风的效率，设置了一座竖井，该竖井主要对右洞送排风。虽然竖井长度为220 m，施工难度较大，但运营期间的效率却是一般斜井不可比拟的。

2.3 地下风机房

地下风机房断面的确定，主要考虑了轴流风机自身的尺寸、风机的安装以及风机起吊设备的安装、运营等因素，断面采用直墙拱型断面，高12.0 m，宽8.0 m。

地下风机房是本隧道通风系统土建工程设计中必不可少的大型地下洞室结构，其特点是高度、宽度都比较大，结构复杂。运营期间多台大型轴流风机同时启动运转，有静载和动载同时作用，所以对结构稳定要求很高，为此，地下风机房作为重点部位进行了加强设计。基于风机房起重设备的要求，结合地质情况，机房均设计为大拱脚直边墙形式。拱部考虑到吊车梁上天车的行使空间，以及结构的合理性，设计为半圆拱形式。

2.4 横洞变电站

由于云山隧道长度较长，机电设计部门要求必须有高电压进洞，为此隧道内设置了四处横洞变电站，以解决洞内变压的需要。横洞变电站横穿左右洞之间山体，垂直左右洞设置，洞室两端与主洞相通，其主要任务是为洞内射流风机供电。设计净空断面高5.2 m，宽5.9 m，为割圆形断面。

横洞变电站的设计，也是本隧道的一个亮点，相对于以往在车行横洞内设置箱式变电站的情况优越的多。

2.5 紧急停车带与车、人行横通道

为方便事故车辆的停放，在隧道左、右洞行车方向的右侧设置了紧急停车带，长40 m。车行、人行横通道相间布置，间距按350.0 m 加以控制。整个隧道内，单洞对应设置的紧急停车带达到了15 处，同时对应设置有15 处车行横通道以及人行横通道。在此基础之上，通过对车、人行横通道进行关联性设计的方式，固定车、人行横通道的具体位置，并使车、人行横通道达到一对一的设计关系。

本隧道由于长度较长，因此在对车、人行横通道以及紧急停车带进行设计的而过程当中，车、人行横通道两者之间的间隔距离在允许范围内取最小值加以施工，通过此种设计方式，一方面能够为隧道内部的紧急救援提供便捷，另一方面能够实现对左洞室以及右洞室的灵活转换。

［1］中华人民共和国交通部.JTG D70－2004.公路隧道设计规范［S］.

［2］中华人民共和国交通部.JTG /T D70－2010.公路隧道设计细则［S］.

［3］山西省交通规划勘察设计院.云山特长公路隧道施工图设计［Z］.太原:2011.