新岭隧道拓宽扩建结构设计

杜飞天 谢旭强

(1.浙江省交通规划设计研究院，浙江 杭州 310006； 2.浙江公路水运工程监理有限公司，浙江 杭州 310006)

新岭隧道拓宽扩建结构设计

杜飞天1谢旭强2

(1.浙江省交通规划设计研究院，浙江 杭州 310006； 2.浙江公路水运工程监理有限公司，浙江 杭州 310006)

以浙江杭金衢高速公路新岭隧道扩建工程为例，依据实际工程概况，通过对各结构参数的设计研究，详细介绍了复杂地质条件下由双向四车道隧道扩建为十车道隧道结构设计技术，为今后类似工程提供技术参考。

公路隧道，拓宽扩建，结构设计，采空区处理

0 引言

随着我国公路交通量的快速增长，特别是在东部人口密集地区，由于私人轿车数量的快速增长，如浙江省杭金衢双向四车道高速公路年均增长10%[1]，交通量提前达到了远期规划，导致行车速度过低，严重影响了地方经济发展。因此，需要平行新建高速公路或扩建车道数量，来满足交通量的增长。

国内外就隧道扩建进行了一定的研究工作，文献[1]提出了在既有隧道两侧各新建一单洞双车道隧道、单侧新建一单洞单向四车道隧道并改既有隧道为同向行车、单侧新建一单向四车道连拱隧道方案。文献[2]就福厦漳高速公路泉州段苏厝隧道，提出了在原两隧道之间新建一两车道隧道并在原左洞的左侧新建一两车道隧道形成了四洞小间距隧道方案，其净距为5.18 m～11.5 m。文献[3]以宜万铁路大堰隧道、罗家坝隧道和水田坝隧道等介绍了复杂条件下单改双线隧道扩挖技术。文献[4]介绍了瑞士Furka-Oberalp铁路线上Rufenen单线隧道因线路标准提升而进行的隧道净空断面的扩建技术。文献[5]介绍了既有隧道改建施工的安全风险及对策。

由于修建新线高速公路的工程造价一般为旧路拓宽的2倍左右，故多采用拓宽既有高速公路的方案来增加道路通行能力。本文结合浙江杭金衢高速公路新岭隧道扩建工程为对象，详细介绍了由双向四车道扩建为十车道时结构设计技术。

1 工程地质概况

隧道进洞口段处于丘陵斜坡，埋深浅，围岩体为残坡积含粘性土碎石、强～中风化岩体，节理裂隙极发育，呈镶嵌碎裂结构，易坍塌、冒顶，稳定性差，综合评定为Ⅴ级，建议加强支护措施，及时衬砌；隧道上覆土层厚，岩层风化强烈，且处于斜坡。新建隧道左洞进口处于冲沟下部缓坡，进口段洞顶浅部残坡积层厚度较大，坡缓，有利于地表水汇集入渗，对隧道的围岩稳定较不利，地下水以孔隙潜水为主，地表水易入渗，围岩中泥质页岩质软，岩体破碎，遇水易软化，易坍塌变形。

隧道洞身为中风化岩体，呈镶嵌碎裂结构～碎石镶嵌结构，围岩自稳能力一般～较好，隧道开挖会松动导致岩体掉块、坍塌等，综合评定为Ⅲ级～Ⅳ级围岩。

隧道出口段处于沟谷，出口段隧道洞身埋深较浅，围岩体为残坡积含碎石粉质粘土、强～中风化岩体，节理裂隙极发育，呈镶嵌碎裂结构，隧道开挖围岩易松动、坍塌甚至冒顶，稳定性差，综合评定为Ⅳ级～Ⅴ级围岩。

2 既有新岭隧道概述

杭金衢高速公路杭州至金华段新岭隧道于2002年12月建成通车，为单向两车道隧道(上下行分离)，平均长度1 423 m，隧道最大埋深156 m，几何线形与净空按120 km/h设计。隧道左右洞均位于直线段上，纵坡采用人字坡，建筑限界净宽10.75 m，净高5.0 m，采用锚喷支护模筑混凝土复合式衬砌结构，路面采用单向横坡，坡度2%，路面设单侧排水沟，路基中心排水沟，隧道杭州端洞门采用削竹式洞门，金华段采用端墙式洞门。

隧道采用全射流纵向通风，照明采用高压钠灯型隧道专用灯具，消防采用泡沫灭火装置、消火栓供水系统结合干粉灭火器的综合消防系统，隧道设置手动报警器和紧急电话洞室，并设置2处人行横通道和1处车行横通道。

隧道施工过程中发生多次小塌方和围岩变形，塌方范围、方量较小，塌方区采用浆砌片石或混凝土回填。隧道建成通车至今，发生衬砌裂缝、洞内渗漏水等不同程度的病害。杭州端地表地形有利于地表水的汇集，降水季节，地表水易渗入隧道底板，形成隧道渗水现象；地下水的入渗使围岩力学性质降低，孔隙水压力的作用更增加了隧道围岩的不稳定性，造成衬砌开裂。2007年10月，受“罗莎”台风的影响，隧道左、右洞近杭州端洞身多处地方出现渗漏水，并于2008年完成病害抢修工作。

3 新岭隧道拓宽扩建结构设计

3.1 拓宽扩建方案

根据路线方案，采取在既有隧道两侧各修建一座三车道隧道的拓展扩建方案，左洞进口新老隧道净距约28 m，右洞进口新老隧道净距约23 m，明暗洞分界处净距约23 m。新建隧道桩号如下：左洞AZK46+580～AZK47+950，长1 370 m(其中明洞60 m，暗洞1 310 m)；右洞AYK46+606～AYK48+065，长1 459 m(其中明洞84 m，暗洞1 375 m)。明洞按明挖施工，暗洞按新奥法(NATM)施工。

3.2 结构设计标准

1)隧道设计速度。

几何线形与净空为120 km/h；照明设计速度为100 km/h。

2)建筑限界。

宽15.25 m；高5.0 m。

3)检修道建筑限界。

宽1.0 m；高2.5 m。

4)车行横通道建筑限界。

宽度为4.0 m(车行通道)+2×1.0 m(人行通道)；高度为5.0 m(车行通道)、2.5 m(人行通道)。

5)人行横通道建筑限界。

宽度为2.0 m；高度为2.5 m。

6)洞内紧急停车带建筑限界。

宽度为3.5 m(含右侧向宽度1.25 m)；高度为5.0 m；长度为50 m(其中有效长度40 m，过渡段长度2×5 m)。

3.3 隧道平、纵、横设计

1)平面。新建隧道左洞进出洞口位于圆曲线上，曲线半径分别为7 099.687 m和7 830.479 m；右洞曲线半径分别为8 143.331 m和7 203.196 m。

2)纵断面。新建左洞纵坡采用人字坡，上坡+1.3%，坡长625 m，下坡-0.903%，坡长745 m。杭州端洞口设计高PH=53.60 m，金华端洞口设计高PH=55.00 m。

新建右洞纵坡采用人字坡，上坡+1.3%，坡长434 m，下坡-0.834%，坡长1 025 m。杭州端洞口设计高PH=54.92 m，金华端洞口设计高PH=52.01 m。新建隧道左洞进出口均采用端墙式洞门，右洞进口采用削竹式洞门，出口采用端墙式洞门。

3)隧道净空断面设计为三心圆，内空考虑了侧墙预留装修层10 cm，拱部考虑了施工误差5 cm，并预留20 cm，拱顶部位可安装一组(两台)直径1 250 mm的射流风机，通讯、照明、消防、配电洞室等在侧墙部位另留空间。

4)横断面构造采用锚喷支护复合模筑混凝土衬砌，内夹防排水层。

采用单向横坡2%，在隧道行车方向右侧路肩设路缘圆形排水沟，路基中心设中央排水沟。横断面左侧检修道下设强电缆槽，右侧检修道下设弱电缆槽，尺寸均为深80 cm，宽70 cm。

3.4 隧道衬砌结构设计

本次设计采用复合式衬砌结构形式：初期支护以锚杆、喷射混凝土、钢拱架组成联合支护体系；二次衬砌采用模筑混凝土结构，初期支护与二次衬砌结构之间设防水排水夹层；隧道断面支护参数见表1和表2。

表1 洞内一般断面衬砌支护参数

表2 洞内车行横通道区段、紧急停车带断面衬砌支护参数

4 结语

本文结合浙江杭金衢高速公路新岭隧道扩建工程为对象，详细介绍了由双向四车道扩建为十车道隧道拓宽扩建结构设计技术。随着我国公路交通量的快速增长，将不断涌现车道数从早期的四车道和六车道拓宽到八车道和十车道，因而隧道拓宽扩建技术必将得到大力发展。

[1] 张海忠，李 明.高速公路隧道拓宽方案研究[J].公路交通技术，2010(6):105-107.

[2] 万海全.高速公路扩建工程小净距隧道施工技术[J].湖南交通科技，2011(3):107-109.

[3] 胡国伟，郝四旺，程文斌，等.复杂条件下单改双线隧道拆除扩挖控制爆破技术[J].铁道工程学报,2009(11):84-88.

[4] 邓应祥.瑞士鲁费伦隧道的改建[J].现代隧道技术,1997(1):57-59,46.

[5] 金 波，韩常领，王万平，等.既有隧道改建施工的安全风险及对策[J].公路,2008(7):269-271.

Structural design of Xinling tunnel extension

DU Fei-tian1XIE Xu-qiang2

(1.ZhejiangAcademyofTrafficPlanning&Design,Hangzhou310006,China;2.ZhejiangHighwayandWaterTransportEngineeringSupervisionCo.,Ltd,Hangzhou310006,China)

Taking Xinling tunnel extension engineering of Hangjinqu highway in Zhejiang as an example, according to actual engineering conditions, the paper studies the structural parameters design, and introduces tunnel structure design technology of double-direction 4 lanes expanding 10 lanes under complicated geological conditions, which has provided some guidance for similar engineering in future.

highway tunnel, extension, structural design, mined-out treatment

1009-6825(2014)28-0167-02

2014-08-01

杜飞天(1973- )，男，高级工程师； 谢旭强(1973- )，男，高级工程师

U455

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