浅谈黄土公路隧道结构设计与施工中的若干问题

张晓风

(黑龙江省公路勘察设计院)



浅谈黄土公路隧道结构设计与施工中的若干问题

张晓风

(黑龙江省公路勘察设计院)

介绍了黄土公路隧道结构设计与施工中的若干问题。

黄土公路；隧道结构设计；施工

1 黄土公路隧道结构设计与施工分析

1.1 黄土公路隧道结构设计

(1)黄土公路隧道结构设计模型。

①荷载结构模型。

荷载结构模型属于一种较为常见的结构模型形式，其主要原理为：根据围岩分类及其实用公式确定地层压力，并按照弹性地基上结构物计算方法判断衬砌内力，并开展相应的结构截面计算。通过大量工程实践证明，该方法能有效满足黄土公路隧道结构设计要求，具有较高的应用价值。

②经验类比模型。

工程类比法也是一种常见的隧道设计方法，我国在该方法指导下，成功完成了大瑶山铁路隧道、秦岭特长隧道施工，说明该方法具有良好的应用价值。在该方法的预设计阶段，通常会通过类比经验判断基本支护参数，在类比过程中也主要根据有效资料开展类比，在这种情况下，工程的经济性较为合理，值得做进一步推广。

(2)洞门设计。

在黄土公路速调结构洞门设计中，需要按照“早进洞、晚出洞”的原则展开设计。在洞口段侧坡与仰坡重视设计控制，避免对生态地貌产生过多破坏。当地质、地形条件良好时，建议选择削竹式洞门；若施工地区地形陡峭，则不宜对原山坡做过多施工；若土体情况基本稳定，无明显坍塌时，可选择贴壁进洞法；若地形可能存在坍塌，则可选择端墙式洞门。具体而言，在洞门设计中，要充分结合地形地貌，使洞口与周围景观相一致。

(3)隧道衬砌设计。

在某工程设计中，设计人员在充分考虑围岩地质条件的基础上，确定工程隧道衬砌结构为明洞衬砌、浅埋段复合式衬砌等，并以新奥法原理为基础展开施工设计，其相关内容为：①在围岩条件较差的地区，逐步向围岩条件较好地区进行衬砌施工，其延伸长度为(10±1)m。在延伸的同时，重视主洞与车行横涌通道交叉处衬砌的衬砌处理，通过加强衬砌的方式强化衬砌施工；在其他交叉口衬砌处理中，可将其设置为钢筋混凝土结构；②明洞衬砌的标准十分明显，并有特定的质量控制要求。拱洞厚度为70 cm，由C25钢筋混凝土衬砌而成；仰拱厚度为50 cm，由C25钢筋混凝土衬砌而成。

(4)隧道抗震设计。

考虑到隧道进出口是整个隧道工程中唯一的暴漏部分，因此其是隧道抗震设计中的重点环节，再加之隧道洞口处地质条件差，一旦出现地震，就更容易出现山体失稳现象。

一般在隧道抗震设计中，主要是在复合衬砌的基础上对其进行改进，其结构又被称为“夹心饼干”结构。该结构的基本划分为：结构外层为锚喷支护或一次模筑，使结构外层剧透良好的变形能力；内层为整浇混凝土上衬砌，两层之间设置防水密封层。

1.2 施工方法

(1)开挖施工。

①双侧壁导坑先拱后墙正台阶法。

实施上下长台阶法施工法，在上台阶部分施工中，预留核心土小眼镜，且在超前支护施工结束后，先开挖双侧壁，再处理拱部土体，以保证土体稳定性。人工修整挖断面，修整结束后，做初期支护与混凝土衬砌。

为进一步降低其他因素对施工的干扰，在施工中要重视防护设置的处理。例如，在平行作业中，即可控制控制上台阶长度，其长度一般为(40±10)m；而在下台阶施工中，即可采用四步跳跌马口法进行施工，在完成纵横向排水系统安装后，开展侧墙支护衬砌。例如，在白虎山隧道开挖施工中，通过上述理论，制定了有效的隧道开挖工序。

②双侧壁大导坑全断面法。

在超前支护施工之后，可采取机械施工法开展双侧壁大导坑施工，以人工施工充分挖掘拱部土体，预留大核心土，并以格栅支撑；再安装墙角纵横向排水系统，即可完成一次模筑衬砌混凝土施工。

(2)支护优化。

根据当前黄土公路隧道结构中常见的病害现象，在支护优化处理中可采取以下几点处理方法：①在洞口处设置一φ89长管棚，其长度为20m。向钢管内填充浆液，并设置3～5根φ22钢筋，以进一步提高管棚刚度；②在隧道拱脚处、墙角处设置2根锁脚锚管，以进一步减少处理支护中的下沉量；③进一步优化隧道断面设计，通过实现侧墙与仰拱的小半径圆弧连接，在仰拱中设置工字钢，使其与侧墙刚支撑圆形成封闭连接环，以进一步改善仰拱的受力条件；④提高浅埋段钢拱架支撑密度，以进一步提高支护刚度。

(3)围岩变形监控。

由于黄土隧道围岩软弱，其变形产生、发展的速度快，若不能及时发现变形现象并采取相应的解决措施，则会导致隧道结构出现严重的损伤现象。一般在围岩变形监控中，需要在《公路隧道施工技术规范》的基础上，进一步明确对量测的要求。

一般在围岩变形监控中，其勘察内容主要包括：基本地质资料、周围位移情况、拱顶与拱脚处的中心点下沉情况等。通过开展变形监控，以切实保证施工效果。

2 结束语

主要讨论了黄土公路隧道结构设计与施工的相关问题，并对其设计、施工具体内容进行分析。对相关工作人员而言，在开展黄土公路隧道结构设计中，需要进一步明确具体施工办法，在充分认识到当前黄土公路隧道质量控制方法的基础上，进一步明确其中处理方法，为获得更好的公路工程施工效果奠定基础。

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2015-04-15

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1008-3383(2015)09-0110-01