公路隧道设计与施工的现状问题探讨及展望

洪纪亮

摘要：当今，我国经济在快速发展，公路隧道的建设也在加快。公路隧道目前多以新奥法为理论基础，进行设计与施工，在隧道施工阶段出现的各类坍塌与大变形、运营阶段的渗漏水，将隧道设计与施工方面的一些问题暴露出来，本文就此展开讨论。

关键词：公路隧道设计;施工;现状问题;展望

引言

由于隧道施工、特殊环境的施工机械、材料和设备，施工前做好充分的准备，否则将影响施工安全事故的效率，所以做的隧道工程设计和施工管理组织具有不可忽视的重要作用。随着我国公路建设的快速发展，特别是高速公路建设进入山区后，修建了越来越多、越来越长的公路隧道。

1隧道设计和施工控制现状

1.1建设周期和资金限制

（1）建设周期和成本的强制压缩，出现了一批“边立项，边设计，边施工”的“三边”工程，严重违背了国家规范和国际FIDIC条款建设程序的要求。其后果就是：项目前期调查和论证不充分，可行性研究流于形式，勘察设计考虑不周全，给设计、施工和运营带来诸多不良影响，而且这种影响往往难以消除或补救。而隧道工程因其工序复杂、工程量大、施工周期长、不可遇见因素多、安全风险大等特点，本应提前开工或适当延长工期，但实际情况往往是同其他单位工程同步开工，这样可能会导致违背设计意图，强行压缩工期，进一步增加了施工和运营过程中的安全风险。（2）大量建设项目的同时开工，使资金投入到位率受到影响，部分隧道出现了因资金紧缺而缓建或停工的现象，不连续的施工造成了人为增加对隧道围岩的扰动次数，也增加了安全风险。

1.2技术不成熟

（1）设计技术不成熟。目前，我国在公路隧道设计施工中普遍采用新奥法，以减少对周边围岩的扰动，并充分利用围岩自身稳定性为原则。这要求围岩勘察和观测资料必须充分而准确，依据施工前的地质调查、钻探及物探等资料以及施工过程中各类观测资料，采用工程类比方法进行设计。根据反馈的围岩信息，采用动态循环设计方法。因隧道地质条件的不确定性和复杂性，施工过程中可能遇到各种特殊地质，而仅参照施工前的地质勘探成果是很难完全真实反映出来的，因此必须结合施工反馈的实际地质情况进行针对性的动态设计，而且设计人员也没有根据实际的地质勘查情况来科学设计每座隧道或者每段围岩的施工重点观测项目，这样不仅增加了施工和运营的安全和质量风险，也会造成不必要的经济损失。此外，大规模的修建隧道，导致设计、施工管理和施工作业人员的紧缺，新一批人员配置在经验和综合技术等多方面都存在不足，出现很多设计人员一味机械地套用通用图和标准图，很多施工管理人员不能充分理解设计意图而盲目指导施工，很多施工操作人员缺乏必要的监督和指导而缺乏责任心。（2）施工技术不成熟：大规模的隧道建设，使相当一部分施工企业在短时间内缺乏必要的施工技术和经验积累即开始施工，包括对新技术、新工艺、新设备和新材料的开发和利用等都存在一定风险。

1.3 施工人员对设计意图认识偏差

部分设计交底不严谨，流于形式，而有的参加设计交底的施工方人员在进行施工交底时不充分考虑设计交底，甚至完全不顾设计交底而全凭经验，且施工人员更换频率高，很多项目到后来施工人员根本不知道设计交底的内容。这就容易导致施工人员对设计意图的理解偏差，从而给工程带来不利影响。

2解决公路隧道设计与施工问题的对策

2.1构建全新的设计与施工技术

公路隧道前期准备阶段，必须做好隧道工程的地质勘察工作，详细了解周围的地形地貌、水文条件、自然条件以及岩土的结构，并将勘察信息汇总。设计人员要充分了解施工区域的地形地貌信息，提高公路隧道工程设计方案的水平;其次，施工单位要根据现场的情况，选择合理的施工方案和施工技术，采用什么样的爆破方案和挖掘方式。

2.2加强防排水施工质量控制

防排水施工质量直接关系到公路隧道的安全性，所以施工单位必须重视。①所有防排水工程所需的材料设备，必须检验合格以后才能进入到施工现场。②加强防排水施工质量管理，一个环节施工结束以后要立即进行检查，只有合格以后才能进入到下一个环节。③施工人员必须严格遵守施工方案施工，不能按照自己的习惯施工。一旦发现这样的情况，现场管理人员要立即制止，并给予一定的处罚。

3隧道设计与施工的发展趋势

近年来，在隧道的设计与施工中也出现了一些好的趋势，虽然目前没有得到充分重视和落实，但对解决隧道建设中存在的问题有一定的效果，具有一定的推广价值。

3.1动态反馈设计与施工控制

动态反馈设计是根据施工过程中开挖面揭示的地质条件、监控测量获得的数据以及地质超前预报结果，对隧道支护结构的设计、施工方案及时进行修改的设计模式。每座隧道或每段围岩都要根据设计勘察情况确定单独的必测监控项目和辅助监控项目，由施工单位或独立第三方监控单位及时反馈给设计人员，通过设计与施工环节的紧密配合，使隧道支护结构的形式能随时适应实际的围岩地质条件，从而使工程建设经济合理并确保安全。建议在招投标、设计和施工控制过程中，将隧道的动态设计与施工控制作为重点来描述，并考虑专项费用。在下列情况下需重点跟踪进行动态反馈设计：（1）施工开挖后围岩级别与工程地质勘查资料有较大差别。（2）施工开挖后围岩变形量持续增长，且总变形量已接近设计预留值。（3）施工开挖后，围岩地层的变形量明显大于设计预留值或者可能侵占设计净空。（4）超前地质预报显示开挖面前方存在不良地质构造，而施工图设计未予考虑的。

3.2施工方法变更

采用不同的施工方法与断面形式，围岩支护體系的应力状态也不一样，当施工方法不能满足围岩稳定要求时，应及时变更施工方法，选择对隧道稳定有利的断面开挖形式或辅助施工措施。对隧道洞内已完成支护的地段进行雷达检测或者打孔验证时，要注意对存在缺陷的点进行认真分析和总结，在随后的施工过程中重点监控。

3.3预留变形量的修正

预留变形量往往和实际变形不完全一致。当预留变形量与现场量测结果不符时，应及时修正后续开挖段的初支和二衬的预留变形量，调整开挖、初支和二衬的界限，在满足设计净空和衬砌厚度要求的同时，确保安全并节省成本。

结语

总之，在公路隧道建设中，秉承建设灵魂的根本和设计，调查是基础。勘察设计人员应按照现行标准，规范，程序和技术规程，工程勘察，勘测工程地质和水文地质等方面的调查工作。设计人员应严格遵守强制性规定，根据该地区的实际地质特点，考虑施工过程，设计安全经济，以符合隧道的要求。施工人员使用优秀施工机械，合理施工过程中将顺利完成隧道。

参考文献：

[1]  陈光明，韦薇，胡益华.特长公路隧道斜井、竖井设计技术与经验[J].隧道建设，2017，35（4）：342-349.

[2]  李伟平.公路隧道设计与施工的现状及问题探讨[J].公路，2018（08）：293-298.

[3]  魏龙海，刘继国，李波，李金.山西某既有高速公路隧道病害综合治理技术研究[J].公路，2018，60（04）：283-287.

[4]  邓博团，苏三庆，任建喜，孟昌.秦巴山区某软岩公路隧道合理施工方法研究[J].西安科技大学学报，2019，36（01）：92-97.

[5]  方梁正，王松林.公路隧道设计与施工的现状及问题分析[J].城市建筑，2018（8）：344.

（作者单位：武汉达顺通工程设计咨询有限公司）