快速道路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工分析

賈淑仙

（中交一公局廈門(mén)工程有限公司， 福建 廈門(mén) 361000）

0 前言

快速道路的速度在60-80km/h，其行車(chē)速度和高速公路相差無(wú)幾，主要負(fù)責(zé)長(zhǎng)距離和大運(yùn)量的城市運(yùn)輸，其設(shè)計(jì)與施工要求相對(duì)較高。不同地區(qū)的地質(zhì)條件存在差異，施工單位需要通過(guò)合理的隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確?？焖俚缆返木€(xiàn)型符合施工要求，提升快速道路的安全性，保障其運(yùn)輸性能的發(fā)揮。

1 工程概況

本文將某快速道路隧道工程為例，對(duì)其結(jié)構(gòu)及施工進(jìn)行分析，以此明確快速道路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)。該快速道路隧道工程涉及到雙洞六車(chē)道和雙洞八車(chē)道兩部分，分別位于快速道路支線(xiàn)和主線(xiàn)位置。結(jié)合快速道路施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，雙洞八車(chē)道需要采用上下行分離的結(jié)構(gòu)形式，屬于暗挖直線(xiàn)下坡隧道，其整體長(zhǎng)度相對(duì)較短；雙洞六車(chē)道需要采用上下行分離的結(jié)構(gòu)形式，其整體長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)。結(jié)合快速道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，施工單位需要按照城一A 級(jí)進(jìn)行結(jié)構(gòu)荷載的設(shè)計(jì)，雙洞六車(chē)道的限界凈寬設(shè)計(jì)為10.52m；雙洞八車(chē)道的限界凈寬設(shè)計(jì)為18.09m。雙洞八車(chē)道的圍巖種類(lèi)為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類(lèi)；雙洞六車(chē)道出口為Ⅱ類(lèi)圍巖，其他區(qū)域?yàn)棰?、Ⅳ、Ⅴ?lèi)圍巖[1]。

需要注意的是，隧道工程對(duì)洞室的光照和通風(fēng)效果要求較高。該快速道路雙洞八車(chē)道的長(zhǎng)度相對(duì)較短，自然通風(fēng)即可滿(mǎn)足施工要求，洞室的光照需要應(yīng)用雙排高壓鈉燈，將其安裝于洞室的中間部位；雙洞六車(chē)道的長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，需要借助人工通風(fēng)方式，施工單位需要在隧道施工中應(yīng)用射流風(fēng)機(jī)，確保洞室內(nèi)的通風(fēng)效果符合要求，洞室的光照與雙排八車(chē)道相同，安裝雙排高壓鈉燈即可滿(mǎn)足施工要求。

2 快速道路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工

2.1 快速道路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

快速道路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)、仰拱設(shè)計(jì)和洞口設(shè)計(jì)三部分，設(shè)計(jì)單位需要結(jié)合快速道路施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)水文條件及相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

第一，內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員需要結(jié)合快速道路隧道的受力狀況和建筑標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，在保障隧道可以有效投入運(yùn)行的基礎(chǔ)上，降低隧道建設(shè)的成本。在上述快速道路隧道工程中，設(shè)計(jì)單位將雙洞八車(chē)道和雙洞六車(chē)道的內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)為三心圓曲墻拱型斷面。根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)的限界凈寬及凈高度，將雙洞八車(chē)道的拱半徑設(shè)定為10.42m；曲墻半徑設(shè)定為6.21m；仰拱半徑設(shè)定為30m；邊墻和仰拱連接位置的圓弧半徑設(shè)定為2m。將雙洞六車(chē)道的拱半徑設(shè)定為8m；邊墻半徑設(shè)定為5.22m。

第二，仰拱設(shè)計(jì)。該快速道路隧道結(jié)構(gòu)為拱型，雙洞八車(chē)道的仰拱采用C30鋼筋混凝土進(jìn)行施工；雙洞六車(chē)道的仰拱采用C30 素混凝土進(jìn)行施工，洞口軟弱圍巖等薄弱環(huán)節(jié)應(yīng)用鋼筋混凝土。兩者均采用二次襯砌整體現(xiàn)澆的方式進(jìn)行施工，仰拱部位的回填土選擇C20 片石混凝土。

第三，洞口設(shè)計(jì)。在隧道工程設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員需要明確洞口周?chē)牡刭|(zhì)水文參數(shù)和具體的地形條件，保障洞口與環(huán)境的有效銜接。在雙洞八車(chē)道設(shè)計(jì)中，其洞口部位的地形較為平緩，設(shè)計(jì)人員將其設(shè)計(jì)為削竹式洞口。由于雙洞八車(chē)道為東西走向，設(shè)計(jì)人員根據(jù)光照方向與強(qiáng)度，將明洞設(shè)計(jì)為倒削竹式洞口；將東門(mén)設(shè)計(jì)為正削竹式，并在洞口的邊坡和陽(yáng)坡位置設(shè)置混凝土網(wǎng)絡(luò)護(hù)坡，保障隧道的運(yùn)行安全。在雙洞六車(chē)道設(shè)計(jì)中，其入口部位的地形相對(duì)開(kāi)闊，也可以采用削竹式洞口，并進(jìn)行M7.5 漿砌片護(hù)坡的設(shè)計(jì)。為了保障洞口仰坡的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)人員將雙洞六車(chē)道的隧道出口設(shè)計(jì)為端墻式洞門(mén)。

2.2 快速道路隧道結(jié)構(gòu)施工

施工單位需要嚴(yán)格按照快速道路隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行隧道結(jié)構(gòu)的施工，為快速道路隧道工程的建設(shè)提供保障。在上述快速道路隧道結(jié)構(gòu)施工中，施工單位嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案的要求，合理配置施工材料，并按照規(guī)范流程進(jìn)行隧道開(kāi)挖施工、襯砌施工及防排水施工，取得了良好的效果，值得其他施工單位借鑒學(xué)習(xí)。

2.2.1 施工材料的選擇

施工單位需要根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容，選擇合理的施工材料。上述快速道路隧道結(jié)構(gòu)施工需要應(yīng)用到不同等級(jí)的混凝土和鋼筋。同時(shí)，隧道施工需要做好支護(hù)工作，上述快速道路隧道施工主要通過(guò)噴射鋼纖維混凝土、鋼筋網(wǎng)支護(hù)以及錨桿支護(hù)等方式，保障隧道施工的安全，噴射鋼纖維混凝土的強(qiáng)度為C25，錨桿支護(hù)應(yīng)用的錨桿為R25 中空注漿錨桿。

針對(duì)快速道路隧道的薄弱位置，施工單位需要應(yīng)用超前大管棚及超前小導(dǎo)管，保障施工的安全和質(zhì)量。對(duì)于隧道洞口部位，施工單位應(yīng)用直徑為127mm 的超前大管棚；對(duì)于隧道Ⅲ類(lèi)圍巖位置，施工單位應(yīng)用直徑為50mm 的超前小導(dǎo)管。同時(shí)，施工單位需要在薄弱位置的襯砌結(jié)構(gòu)中應(yīng)用鋼架，進(jìn)一步提升隧道施工的支護(hù)效果。該快速道路隧道工程的洞口薄弱部位和Ⅱ類(lèi)圍巖部位應(yīng)用到型鋼鋼架，可以應(yīng)用20 號(hào)H 形鋼筋焊接制作；Ⅲ類(lèi)圍巖部位應(yīng)用到格柵鋼架，可以應(yīng)用直徑為10mm 及25mm 的鋼筋進(jìn)行制作[2]。

2.2.2 施工方案的制定

通過(guò)上述分析可知，雙向八車(chē)道的長(zhǎng)度相對(duì)較短，為了保障施工的有序性，施工單位選擇雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行隧道開(kāi)挖施工；雙向六車(chē)道的圍巖種類(lèi)相對(duì)較多，針對(duì)洞口薄弱部位和Ⅱ類(lèi)圍巖，施工單位選擇側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行隧道開(kāi)挖施工；針對(duì)Ⅲ類(lèi)圍巖，選擇臺(tái)階法進(jìn)行隧道開(kāi)挖施工；針對(duì)Ⅳ類(lèi)和Ⅴ類(lèi)圍巖，選擇全斷面開(kāi)挖法。在臺(tái)階法及全斷面開(kāi)挖法應(yīng)用中，施工單位需要應(yīng)用爆破技術(shù)，為了保障爆破施工的安全及質(zhì)量，施工人員需要通過(guò)光面爆破或者預(yù)裂爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制隧道爆破開(kāi)挖使用的炸藥量，避免爆破對(duì)圍巖造成破壞，影響隧道工程的施工質(zhì)量。同時(shí)，在隧道開(kāi)挖的過(guò)程中，施工單位應(yīng)用有限元分析軟件對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)參數(shù)和周?chē)刭|(zhì)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，地表沉降和周邊收斂等數(shù)值均屬于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，說(shuō)明該快速道路隧道工程應(yīng)用的施工方法具備合理性及可行性。

在襯砌施工中，該快速道路隧道工程采用復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)，在外層通過(guò)錨噴施工進(jìn)行初期支護(hù)，在內(nèi)層通過(guò)噴射混凝土作為二次襯砌。在初期支護(hù)中，施工單位應(yīng)用鋼纖維噴射施工方式，對(duì)于洞口等薄弱部位，在混凝土噴層中應(yīng)用鋼筋網(wǎng)，提升支護(hù)的穩(wěn)定性，具體的混凝土噴射厚度控制在10-20cm；在二次支護(hù)中，施工單位應(yīng)用整體現(xiàn)澆混凝土施工方式，不僅可以提升襯砌結(jié)構(gòu)的表面光滑性，還可以降低隧道結(jié)構(gòu)的通風(fēng)阻力，非常適用于雙洞六車(chē)道。

在快速道路隧道工程施工中，施工單位還需要做好防排水施工，通過(guò)合理的防排水方案應(yīng)用，保障隧道開(kāi)挖施工及襯砌施工等環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量。施工單位采用的防排水方案如下：（1）防水方案，在進(jìn)行二次襯砌和噴射混凝土的防水施工時(shí)，施工人員應(yīng)用無(wú)紡布和防水板作為防水層，應(yīng)用瀝青木絲板和E 型橡膠止水帶作為沉降縫的防水層，應(yīng)用鋼板膩?zhàn)又顾畮ё鳛槭┕たp的防水層；（2）排水方案，施工單位在防水層和噴射混凝土間設(shè)置波紋排水管，確保隧道襯砌結(jié)構(gòu)的有效排水，并通過(guò)排水邊溝的設(shè)置，保障路面的排水[3]。

3 結(jié)論

綜上所述，快速道路隧道工程的施工要求較高，施工單位需要做好隧道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工。通過(guò)本文的分析可知，施工單位需要做好快速道路隧道工程的現(xiàn)場(chǎng)勘查工作，根據(jù)快速道路隧道工程施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)水文條件及地形特征，合理設(shè)計(jì)隧道的結(jié)構(gòu)，并嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行隧道開(kāi)挖施工、隧道襯砌施工以及防排水施工，保障快速道路隧道工程的質(zhì)量。