城市公路隧道设计和施工中的要点探讨

摘要：为缓解各城市面临的日益加重的交通压力，我国各地涌现出许多城市公路隧道，其独有的特点使得其对于生态环境以及人民生活具有重要影响，使得人民生活越来越迅捷。本文主要从选线定点的原则，主要内容，方法步骤，地质工作，隧道沿线地质概况几方面，以及隧道支护，隧道施工等方面进行研究，最后得出城市公路隧道设计和施工过程中所需要注意的要点。

关键字：隧道，选线，设计，施工

1.引言

伴随着国家国民经济和城市规模的迅猛发展，各大城市日益突出交通的低效率问题。为缓解各城市面临的日益加重的交通压力，进一步改变城市拥堵的交通， 作为新型城市交通方式的，已出现在我国的很多的大中型城市当中。

城市公路隧道主要特点为占地面积小，不用绕开地面障碍物，不会破坏陆地景观，且可以缩短出行的里程等等。建设城市公路隧道不但解决了各交通干线跨越江海所受到的制约， 对于生态环境以及人民生活具有重要影响。

2. 选线定点

合适地选线定点是建设城市公路隧道过程中要面临的首要关键问题，这是因为工程的成败在很大程度上决定于选线定点是否顺利进行，而且与工程进度以及投资具有密切的关系。

2.1一般原则

（1）选线时应该注意，和农田各种基本建设密切配合，尽量做到少占耕地，并应不占据高产田地、跨过经济园林或种植经济作物的田地等。

（2）路线的设计应该在保证行车的安全、快捷、舒适的情况下，做到效益好、、营运费用省、工程量小、造价低，且有利于工程施工和后期的养护。

（3）路线设计过程中的各个阶段，应该充分运用各种各样的先进手段，对路线方案要做细致、深入的研究，然后在多方案的比选、论证的过程中，最后选定最优的路线方案。

（4）在选线过程中，应该对水文地质和工程地质进行细致的勘测，搞清它们对于道路工程建设的影响。尤其对于地质状况严重不良的地段以及沙漠、冻土等等特殊的地区，应特别慎重地对待，解决办法一般是设法绕避。然而必须跨越的时候，应该选择合适的位置，尽量缩小跨越的范围，然后采取必要的工程施工措施。

（5）同时，选线过程中应特别重视环境的保护，应该特别注意由于汽车的运营以及道路的修筑所产生的各种污染问题。

2.2主要内容

选线定点一般需要考虑的问题有：洞口的拆迁量； 即口部的地面建筑物密度；工程地质和水文地质条件；城市规划的需求；隧道的断面大小，应用以及维护上的要求； 现有城市道路与隧道之间衔接；施工组织的要求；线路长短、造价等问题。

2.3选线的方法步骤

路线的始终点确定之后，方案有很多种。任务即选取一条最符合设计的要求且经济合理的最佳方案。选线的影响因素有很多，它们之间互相矛盾且相互制约，各种因素在不同的场合重要的程度也不尽相同，因此，不可能只经过一次就选出最优方案。因此就要通过不同测试过程，经过由粗至细、反复地比选最后确定。

按工作内容选线一般分为3步进行：

（1）选择路线的走向

这一步解决的是起、终点的路线的基本走向的问题。

步骤如下：第一步，从小比例尺（1：10000-1：50000）的地形图上从较大的面积上找出各种可行的方案，仔细收集各走向的方案相关资料，然后进行初步的评选确定其中几条具有进一步的比较价值的路线方案；第二步，进行详细的现场勘察，比选各种方案最后得出最佳的走向。而没有合适的地形图时，可以采取踏勘或调查的方法进行现场的资料收集，来进行方案的比选；最后当地形十分复杂或着地区的范围比较大的时候，可用遥感宇航技术的摄影资料或通过航空视察来进行选线定点。

（2） 选择走廊带

第一步，按照地质、地形及水文等等的自然条件来选定一些控制点，圆滑地连接起这些控制点，即可以构成路线的走廊带；第二步，取舍细部控制点原则是通过比选来确定，且路线的布置应该一般进行在小比例尺（1：10000-1：50000）的地形图上；特别地，只有在方案明确，地形简单的各路段，才能直接进行现场选定。

（3）具体定线

具体定线的工作是根据路线方案和技术标准，然后结合相关的条件，在有利的走线地带内实施各方向的综合设计，然后具体确定出道路的中线。

（4） 选择路线方案的主要的工作内容

①首先，收集路线的相关方案资料，主要包括计划、规划及交通运输现状和航测图、发展资料、地形图、项目建设条件、地质、水文、气象、地震资料等等。

②然后，根据已确定的路线的起终点和公路的等级，先在1：50 000或1：100 000的小比例尺的地形图上，并结合资料的收集，初步地研究各种的可能的路线的走向。

③随后，按照室内初步的研究所提出的方案进行实地调查：

a.调查研究项目所在的区域的社会、经济、政治状况，其发展的趋势以及建设必要性。

b. 调查研究项目相关的公路交通的特点，然后预测交通量。

c.详细调查地质、地形、水文以及社会环境等等。

d.提出分段每段所采用的技术标准以及主要的技术指标相关意见，并初步定号路线的起终位置以及主要的控制点具体的位置。

e.实施方案的比选，并提出相关推荐意见和建议。

④最后分项分部整理所调查的成果。

2.4地质工作

第一步，要收集好地表勘察所应提供的资料，并确定物探的位置以及满足设计要求；第二步，勘测区域的地质情况；第三步，绘制研究地点洞室的地质结构剖面图；第四步，实施岩石的物理力学实验，采用使用声波法来测定洞室岩体的单轴抗压强度以及物理参数弹性波速；第五步，收集足够的水文及地质资料；第六步，实施围岩的分类。

2.5隧道沿线地质概况

根据实际情况，认真分本区地势、地形起伏较小、分布地层、地质构造形迹（主要为断层和节理裂隙）、边坡、水文地质等等。水文地质中的含水层主要是孔隙性含水层和裂隙性含水层两种。

3.隧道支护

3.1初次支护设计

（1）喷层厚度

一般来说，使用喷射硷的支护方法，能够充分地利用围岩自身的承受能力。但喷射的混凝土的柔软性必须合适，既不能太大，同时也不能太小，否则就起不到应该达到的效果。经过实践证明， 使用的喷射硷层的厚度比上隧道跨度范围为0.005-0.014，当跨度小时取上限，而跨度大时取下限。

（2）锚杆参数

系统的锚杆是按照加固拱的理论所设计的。布置系统锚杆应该能够保证有效地发挥锚杆的加固作用，使得被结构面所分割的岩块能够经过锚杆的“固结”作用，互相挤压又互相锁合，完美地组成一体。

3.2二次支护设计

二次支护设计，又称衬砌，即要解决的两个问题为结构的型式和选型。依据实践状况来选择拱形，衬砌结构，深埋地段，衬砌材料，复合结构等等。

4.隧道施工

施工组织状况是否科学与有效，与工程的进度，工程质量， 工程造价以及施工安全等等方面具有着十分密切的关系。施工过程中要解决的两个本质问题即为选择合适的施工工程方案以及保持围岩的稳定。

4.1施工方案

施工方案的制定过程中需要考虑以下几个问题：覆盖层的厚度， 现场地质条件，劳动力多少， 隧道的幅员，机械化程度， 施工技术水平，作业条件， 施工期限，运碴距离，口部环境等等。然后反复地比较，仔细权衡利弊，最后则可以选定合适施工方案。

4.2洞口施工

施工要点：

首先，扩挖的时候要注意先挖软岩，等到完成临时施工支护后，再接着挖硬岩的一侧。

然后，按照事先定好的施工步骤严格地安装格栅的拱架。

最后，喷射硷的时候，要采用的方法为二次捣拌法来拌合硷，同时用双水环型喷头，且喷料的温度应该保持在大概5℃以上。

4.3喷硷（喷筋网）支护施工法

这种方法适用于地段比较完整的围岩，且初次支护要以喷硅为主，同时在局部地段要增设锚杆或锚网。

4.4爆破方案

设计部分全断面进行一次钻孔，同时爆破的顺序为先爆破槽眼，然后依次爆破扩大槽眼，然后掘进眼，然后内圈眼，然后底部抬炮，最后爆破周边眼。

5结语

经过分析可得，施工与设计必须要紧密地进行结合，一般来说设计图上的设想都可以变为现实实践，但是要考虑施工现场的具体实践情况，且其它一些设计内容，也同样应该本着有利地使用机械作用来进行。如此才能够加快工程施工的速度，最大程度地节省投资，同时完全确保施工工程的质量。同时施工人员的素质也是必不可少的因素之一，实践过程中专业人员的素质直接决定着施工工程的质量。

参考文献

[1l来弘鹏.黄土公路隧道合理衬砌断面型式试验研究冈.西安：长安大学，2004：1-90.

[2]凌荣华，韩贝传，曲永新.大跨度深埋黄土隧洞的开挖效应研究[J].工程地质学报，1996，4（3）：65-70

[3]赵占厂，谢永利，杨晓华，李又云.黄土公路隧道衬砌受力特性测试研究[J].中国公路学报，2004，17（l）：66-69

作者简介

付香才（1970—12），男，高级工程师，本科，1992年毕业于西南交通大学，主要从事铁路、公路、市政工程施工技术工作。

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