分析山区高速公路隧道设计关键技术

徐风光

(贵州智恒工程勘察设计咨询有限公司，贵州 贵阳 550001)

1 山区高速公路隧道设计原则分析

第一，山区高速公路隧道布线要全面考虑地质因素与地形因素，遵守“短隧服从线位、长隧道控制线位”的原则，山区隧道的选线还要考虑线位问题，尽可能满足隧道段线位指标要求。

第二，山区高速公路隧道进口与出口位置设计要遵守“早进洞、晚出洞”的设计原则，尽量减少大开挖，保持山体地形地貌处于原来状态，减小环境破坏。

第三，隧道洞口的设计要遵守“总体设计、长期发展”的设计原则，设计人员要结合该地区的地形地貌特点，科学选择洞口形式，保证隧道洞口与周围环境更加和谐。

第四，山区高速公路隧道的支护结构，要具备一定的强度与耐久性，加强安全性设计，设计人员要科学确定矢跨比与扁平率。

2 山区高速公路隧道设计要点与注意事项-以某工程为例

2.1 案例概况

本文主要以某山区高速公路隧道为例，该隧道地势由南向北，地质构造比较复杂，地质条件复杂。隧道穿越的岩体以软岩～较硬岩为主，连续厚度大，最大埋深达502.82 m。不具备发生岩爆的条件，但隧道出口段为为含煤系地层，地层岩性以泥质灰岩、硅质岩、泥页岩夹煤层为主，岩质软硬相间，岩性复杂，层间结合差～一般，围岩遇水可能产生拱顶离层坍塌问题，开挖后应及时采取有效支护措施。在此山区高速公路隧道工程中，受地质条件影响较大，隧道的进口位置出现大量的块石堆积层，受外界降雨的冲刷影响，块石大量堆积在隧道洞外部。

2.2 隧道洞口段设计要点

结合以往的工程设计实践得知，大部分和隧道有关的交通事故主要发生在隧道引道位置，由于突然遇到隧道，车辆驾驶人员的视野暂时处于中断状态，在进出隧道的过程当中，光线发生较大变化，驾驶人员自身的反映速度受到一定影响，在短时间之内，无法完全适应明暗交替，出现非常规的操作行为，进而引发大型的交通安全事故。

为了减少交通安全事故的发生，山区高速公路隧道设计人员，要结合隧道进出口特点，加强平纵线形设计，保证驾驶人员能够更好的适应光过度，提高道路行车的安全性。设计人员还要加强以下几方面的设计：

(1)加强隧道洞口平纵设计力度。隧道洞口连接线和路线衔接，要满足隧道路线总体设置要求。

(2)做好平面线形设计工作。隧道布线要全面考虑该地区的地形地貌等因素，如果隧道长度比较大，其控制线位可以采取直线形。

(3)加强横断面线形设计。隧道洞口内部与外部路基或者路面宽度发生变化，设计人员需要合理确定隧道洞口外部和周围相连路段行程长度，过渡段长度不宜小于50.0 m，进而保证隧道洞口内部与外部的横断面能够顺利过渡。

2.3 路线设计要点

山区高速公路隧道建设，对周围的生态环境产生较大破坏，因此，在山区高速公路隧道设计期间，设计人员还要适当加大环境保护力度，不断减少资源损耗。设计人员要全面考虑该地区的水文条件与生态环境，可以采取分离式设计方案，结合山区高速公路隧道内部结构特点，采用多种隧道长度相加的方法，保证山区高速公路隧道路线设计方案得到更好实施。

2.4 隧道衬砌设计要点

在设计山区高速公路隧道横截面时，设计人员要加大耐久性设计力度，全面考虑行车安全性，以及养护问题。为了进一步提升山区高速公路隧道行车的安全性，设计人员可以在隧道洞口部位设置明洞，也可采取复合式衬砌结构。若存在斜交进洞现象，设计人员可以采取斜交衬砌结构，需要特别注意的是，斜交角度不宜小于45°。对于山区高速公路隧道设计人员来讲，还要密切关注围岩变形监测信息，对设计方案内容进行动态调整。

由于该山区高速公路隧道长度比较大，隧道要深入到山体内部，容易出现氧气量少现象，而且会混杂大量的有害气体，使得隧道内部的空气质量不断下降，威胁施工人员的生命健康。因此，隧道设计人员要科学选择通风方式。现阶段，采取压入式通风方式较多，其通风长度能够达到3 400 m，如果采用巷道式通风方式，能够更好的延长隧道通风长度。

通过合理选择隧道通风方式，可以保证山区高速公路隧道洞内环境得到更好改善。因为施工工序不同，对隧道洞内部的环境影响也不同，伴随隧道挖掘深度的不断增加，通风量越来越大，所以，设计人员需要采用分阶段设计方法，合理制定隧道通风方案，并准确计算出隧道洞内通风系统所需风压与风量。

2.5 防排水设计要点

在山区高速公路隧道设计环节，做好防排水设计工作特别重要，通过加强隧道防排水设计，在隧道洞内部形成完整的防排水系统。由于外界气候环境对隧道防排水系统影响较大，因此，在实际设计工作中，设计人员可将防排水系统设置在初期支护与二次衬砌之间，并合理确定保温层的位置，保证隧道防排水系统在恶劣天气条件下仍然能够正常运行。

在此高速公路隧道防排水设计工作中，设计人员可从以下几方面入手：

第一，加强洞内防排水设计。为了保证衬砌背后积水有效排出，设计人员可以顺着隧道内壁，沿着岩面，环向安装透水管，透水管与墙底部的纵向排水管紧密相连，将纵向排水管内部的水逐渐引入到侧沟当中，经过侧沟自引水道排放到隧道外部。

第二，加强隧道洞外防排水。可以在隧道进口端洞外侧沟位置，设置5.0%的反坡排水，并设置深度为3.0 m的横向盲沟，将路面水有效拦截。

第三，明洞防排水设计要点。明洞采取黏土隔水层与外贴防水层进行防水。

第四，隧道防排水设计要点。设计人员要收集大量的地质资料，并合理确定地下水位置，通过准确计算水量，进而制定出更为完善的排水方案。

2.6 设计注意事项

(1)在山区高速公路隧道洞口中线位置，若施工条件比较差，可采取大角度斜交进洞方式，防止和等高线平行进洞。

(2)山区高速公路隧道洞口尽可能选取稳定的山坡，禁止将其设置到地质不良地段。

(3)针对稳定性较差的岩层，开挖结束后，特别容易出现顺层滑动与坍塌现象，故施工单位要提前进洞。为了更好的提升山体稳定性，可以采用接长明洞或者洞口大管棚方法。

3 结束语

综上所述，通过对山区高速公路隧道设计要点与注意事项进行科学性分析，例如明确隧道洞口段设计要点、路线设计要点、隧道衬砌设计要点、防排水设计要点等等，可以保证山区高速公路隧道设计方案得到有效实施。在此山区高速公路隧道工程项目中，设计人员采取上述设计方法，取得良好效果，故能够为类似工程项目提供借鉴。