公路连拱隧道建设改进举措及发展方向探讨

【摘 要】本文在分析目前连拱隧道仍存在着支护措施不太合理、现场施工监测和动态控制有待加强、施工工序较多、设计理论方法不完善等诸多不足的基础上，重点探讨了现有条件下公路连拱隧道建设的改进举措及发展趋势。针对目前连拱隧道主要的施工方法和以往建设中出现的一些问题，提出一些在建设中可以使用有益的意见，对以后连拱隧道施工进行指导，以避免出现安全和质量问题。

【关键词】公路 连拱隧道 改进措施 发展方向

近年来，由于连拱隧道有着优化公路线型、节约土地、降低工程造价等诸多优点，已在山区公路修建隧道（特别是短隧道）中广泛采用。虽然目前连拱隧道仍存在着支护措施不太合理、现场施工监测和动态控制有待加强、施工工序较多、设计理论方法不完善、洞内造价较分离式隧道高等诸多不足；但其在少占用土地、少拆迁民房、洞外防排水工程量大为减少、有利保护自然环境等方面优势突出，从而使连拱隧道工程总造价仍具有相当大的竞争力。

1公路连拱隧道建设的改进举措

根据目前连拱隧道设计与施工存在的问题。为进一步扩大连拱隧道的工程造价优势；在现有成果基础上，继续不断创新，研究、运用和推广新理念、新技术、新材料、新工艺、新设备；形成业主、设计、施工、监理多单位齐抓共管，努力做好以下几个方面：

1.1推广隧道建设新理念

大力推广包括科学发展、以人为本、零开挖进洞、绿色环保进洞等理念，减少对隧区环境破坏，并实现安全进洞和安全施工，加强隧区环境保护和环境景观评价研究等。

1.2加强地质勘察和超前地质预报

加强地质勘察工作，详细分析相关资料。做好纵向剖面图，准确划分围岩级别，做好超前地质预报，以减少和防止隧道开挖塌方事故。设计单位要根据中导洞开挖后获得的新地质资料，修改和补充隧道纵向地质剖面图，进一步完善隧道施工设计图。

隧道施工过程中要有专业地质人员进行日常地质观察和编录，充分利用中导洞或先行正洞开挖和超前支护施工所得地质资料，及时做好超前地质预报，配合监控量测，指导隧道施工，确保施工人员和工程安全。

1.3不断提高连拱隧道设计施工水平

我国连拱隧道设计已达到相当高的水平，许多领域甚至是处于世界领先地位。许多连拱隧道参数，如中墙厚度、工序时空步距等，不仅用分析对比法，还用试验定量分析法确定，隧道设计和研究向深细化发展。

但是，隧道设计创新和优化是无止境的。设计是隧道成败的关键，合理选择隧道结构形式、长度和各种参数，优化结构断面及衬砌横断面，做好洞口与洞外连接线的选择，优化洞口和洞门设计，实现既环保又艺术美进洞方式，合理设计工艺步序等等仍有潜力可挖。隧道设计组织形式宜以设计院所为主，但要实行设计、业主和施工单位三结合。在人员上要以工程技术人员为主，实行领导、工程技术人员、工人三结合形式进行设计，目的是广泛征求不同群体的建设性意见，使设计更接近于实际。

另外，当连拱隧道埋深较大或围岩强度较高、节理发育的地质条件时，可试用挪威法设计和施工，以求减少工序，提高效率，降低造价。

1.4优化工艺和减少工艺步序

现用的传统钻爆工艺和设备，工效低，劳动强度大，劳动保护条件差，要优化和研究运用不同地质、人文和地理环境条件下的高效、低耗、安全的隧道新工艺。如尽可能减少或不设侧导洞，可减少好几个工艺步序，能减少工程造价10%～30%。在安徽龙山隧道、武汉马鞍山隧道等，用中导洞工艺代替“三导洞”工艺，各节约投资数百万元。推广在隧道水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土路面的抗滑阻燃的复合式路面，提高行驶舒适性，克服水泥混凝土路面噪声大、尘埃多、抗滑性能差、雨天及车速较快时易发生交通事故的弊端；沥青混凝土层内添加适量的阻燃剂，防止火灾时火苗的蔓延，减少交通事故等等。

1.5做好隧道防排水

采用、推广和改进复合式中墙，或复合式衬砌结构，是隧道防排水的发展方向，从而根本上解决中墙渗漏水难题。隧道防排水原则，按照规范要求采取“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理的原则。过去大多数隧道是按“以排为主”进行设计与施工，但大量排水引起隧区地表枯水、影响农业生产和生态环境等情况时，需要按“以堵为主”进行设计与施工。另外，曲中墙偏压作用较大，造价较高，有必要在技术上进一步对其研究。采用加宽中墙厚度，将中墙掏空用作直接的排水通道，彻底消除中墙渗漏水，或采用自防水二次衬砌混凝土技术进行防排水等。

又如采用4m宽幅复合防水卷材，可减少纵向拼接缝数50%，使因防水板接缝不严而引性能隧道渗漏水的几率大为减小。采用背贴式分区防水止水带，不仅能防止二次衬砌施工缝渗水，还能根据二次衬砌段的长度，对隧道防水进行分区。从构造上使穿越了防水层的渗水不能在相邻分区间里窜流这种分区防水，能在一定程度上降低隧道渗漏水的可能性，并在隧道出现渗漏水时，将其范围和程度尽可能缩小。采用防水层钢筋吊挂铺设工艺，在喷射混凝土内埋设钢筋弯钩，通过与土工布连接的吊带，将防水层吊挂在钢筋钩上，既保证了防水层的牢固吊挂，又避免了以往的射钉尾端可能刺破防水层等的危险。

1.6加强监控量测研究，指导隧道施工

监控量测在连拱隧道设计和施工中，有着举足轻重的地位。由于连拱隧道结构类型复杂多样，施工工序较多，加上一些临时工序，隧道围岩受到多次扰动，给监控量测工作带来一些困难，对监测数据造成某些偏差。虽然近年研究取得喜人成果，但还需在方法和仪器设备方面加强研究，达到指导施工目的，还为类似工程设计积累数据，供设计部门参考。

1.7加大连拱隧道研究，制定有关设计和施工规范

虽然我国已建和在建超出600座连拱隧道，积累了大量设计、施工和科研方面的技术资料，取得了成套的丰富经验。但由于我国公路建设和城市建设事业快速发展，对双向六车道和八车道公路连拱隧道设计和施工的经验还不多，尤其是双向八车道连拱隧道国内外尚无现成资料可参考。因此，对隧道结构形式、工艺步序模拟试验、支护参数的模拟计算等方面的研究有待加强，如加强对各种施工事故的处治措施研究，加强强偏压连拱隧道防偏压及复合式中墙防偏压措施研究等等。

公路连拱隧道设计和施工方面需要优化和研究的内容还很多，建议根据地理、地质环境的不同及隧道本身结构的差异，研究如何选择较为合理的计算参数。如中墙高度、厚度，初期支护和二次衬砌厚度，隧道合理荷载计算，左右洞进洞先后顺序，隧道总工序数量和顺序，有关施工步序的时空间距等等，都应继续不断创新，探索新的结构形式和工艺。如无中墙结构、无中导洞工艺的连拱隧道，如何减少工序，缩短工期，降低成本，有关设计院及高等学府或主管部门，宣抽调技术力量专门研究，充分总结现有隧道设计和施工成果，拟定连拱隧道设计和施工规范。

2公路连拱隧道的发展趋势

根据目前公路连拱隧道的技术发展方向，我们认为在未来一段时期内，公路连拱隧道也许会朝着以下方向发展：

2.1严格质量管理和加强施工监理

管理出效益人人皆知。建议在隧道施工开工前采取业主、设计、施工、监理四结合形式确定隧道施工方案，施工过程中加强从施工测量、爆破开挖、初期支护和二次衬砌等方面的质量管理和监理工作。隧道完工后采用设计、施工和监理单位共同认真总结经验，为国家拟定规范，为隧道设计提供不同地质和环境条件下的有关参考参数。

2.2隧道施工设备机械化和自动化

隧道施工按我国国情既是资金密集行业、劳动密集行业，更是技术密集行业。施工全过程涉及的专业技术人员和劳动力众多，从以人为本和改善劳动条件及提高劳动生产率角度，要加强施工设备机械化和自动化研究，运用和推广新设备，如研究大口径挖掘机或用盾构开挖中长连拱隧道，用硬岩盾构或其它掘进机开挖山岭连拱隧道；采用安全和节能机电设备，降低运营成本的设备；运用新设备，降低隧道工人劳动强度，确保施工人员和工程安全；研究、参考和引进日本、荷兰等国外的一些经验和设备，并使其国产化。

2.3优化隧道通风排尘，改善劳动条件

由于连拱隧道多属短隧道，通风排尘问题未引起有关设计和施工部门的重视。尤其是在中导洞贯通之前，往往缺乏自然通风或采用其它设备通风，中导洞断面小，空气污染强烈。正洞开挖时，断面大，还可利用中导洞自然通风，施工条件有所改善，但总体缺少通风排尘设备和措施，建议加大和优化通风排尘研究，研究轻便通风排尘设备，改善施工条件，确保施工安全。

2.4兴建城底连拱隧道，克服交通堵塞

随着我国城市化速度加快，大中城市人口和车辆急剧增加，在城市繁华路段十字路口及城市与城外高速公路交接路段，以及高速公路穿越城市路段，常出现交通不畅和车辆堵塞问题，于是产生了在城市路段下兴建连拱隧道的创举。如南京九华山隧道二期工程使龙蟠路下穿中山路和珠江路、武昌火车站站前路等多处交叉路口段下兴建连拱隧道，日本第二京阪高速公路穿越大阪府寝屋川市的四连拱隧道，对克服交通堵塞起着重要作用。

2.5改革现有体制，实现设计施工一体化

现有体制是设计与施工分离，难免在设计与施工单位之间产生一些体制上的毛病。从连拱隧道线路地质勘察，到隧道施工技术交底、设计变更审批办理、工程造价定位等诸多方面均存在一些有待改进之处。如勘察设计的隧道围岩级别与施工揭露的实际围岩级别常有较大差异，但难以实现及时变更。克服这些不足的根本出路，可能就是设计与施工一体化，实行总承包。

参考文献：

[1] 刘韡堃，朱海青.高速公路建设项目管理新模式及发展方向[J].大众科技，2012（11）：38-40.

作者简介：张广浩（1984—），男，河南漯河人，大学本科，工程师，高速公路建设技术管理。