高速公路隧道设计与隧道施工现状及问题探讨

高速公路隧道设计与隧道施工现状及问题探讨

罗云川

重庆金路交通工程有限责任公司401121

摘要：公路隧道施工方法主要采用新奥法原理。以隧道工程经验和岩体力学的理论为基础将锚杆和喷射混凝土组合在一起作为主要支护手段的一种施工方法。利用锚杆理论，再结合工程类比的复合衬砌结构形式，进行隧道施工。施工中出现变形和坍塌是十分危险的，隧道主要的危害有洞口危岩，洞身岩溶、突水突泥、瓦斯等。隧道设计与隧道施工需要严密的结合起来，目前采用的是CAD二维设计，导致某些设计存在设计者想要表达的设计与施工方接受到的设计信息有所缺失。现在BIM技术3D模式设计在隧道个别方面可以很好的展现所要表达的设计信息。现有的公路隧道设计信息在施工中不按照设计图纸施工也是公路隧道设计与施工的一重大问题。因此，隧道设计放和隧道施工方应加强沟通和技术交底工作。更应当积极研发BIM技术在隧道方面的运用。

关键词：隧道设计；现状；问题

前言：重庆市交通委员会提出“三年行动计划”，高速公路隧道的建设也越来越多，且桥隧比例越来越高。但由于受地形和地质等不同的因素影响，隧道的建设在设计和施工中会受到很多方面的因素制约。高速公路隧道的建设依旧存在很多问题，很多现象的产生会损坏隧道结构，严重的还会对结构的安全性和耐久性造成严重影响，比如排水不畅、渗漏或是结构开裂的情况等。

1．隧道总体设计施工

隧道平面及纵断面方案设计在考虑线性索引对齐水平设计的隧道，在隧道进出口的地形、地质条件，对设备的操作和管理，在隧道两端接线等特征，主要路径规划服从总体趋势，连拱隧道、超小净距隧道、极小净距隧道、小净距隧道和分离式隧道隧道式。首先考虑分离式隧道的地形地质条件的纵断面设计。排水、通风、排水、布线、隧道两端、施工过程中的洞渣，决定材料的运输条件。

1.2隧道建筑限界及内轮廓方案确定

隧道建筑限界及内轮廓方案的确定，以行车速度80km/h、单向两车道为例，隧道建筑限根据《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）、《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）等相关技术规范的有关要求，隧道单洞净空断面面积为65.65㎡/（不含仰拱、不设超高）、78.40㎡/（含仰拱）；单洞净空断面周长为20.02m（边墙及拱部、不设超高）、32.31m（含仰拱）。隧道建筑限界以外的空间安装照明、监控、通讯等设施。轮廓轮廓满足-4%～4%的超高要求，超高方式采用绕超高旋转点整体旋转路面。路面及仰拱填充量均按正常路面计量。

2．高速公路隧道施工中的主要问题

2.1隧道设计信息与施工单位接收到的信息相结合

隧道设计现目前用CAD二维平面设计表达信息，设计者在隧道洞门设计，以及在洞内人行横道、车型横通道以及隧道斜井链接部分的图纸不能完全直观的表达，以至于隧道设计者的设计信息不能完全被施工单位所理解，因此造成施工过程中出现质量问题以及其他可以避免的错误。BIM技术的研发，应用到隧道设计方面，能够有效直观表达出设计信息。但BIM技术在隧道方面应用极少，且本身需要极大的数据库处理也是BIM的技术的一大难题。

2.2设计单位解决施工单位提出的问题

由于施工环境的限制，施工单位会对设计单位提出变更设计或者有利于施工方面而改变设计现象，在设计单位和施工单位进行后期服务中，经常出现这一类型情况。设计方在环境条件永许的情况下，能够支持施工单位提出的问题肯定极力配合；根据现场情况，设计方坚持原有设计不予以变更，希望施工单位也能够理解。经过技术交流，达成一致目标，有效的解决问题。

2.3变更设计原因及分析

设计变更产生的主要原因：①设计前期阶段经验不足，概算考虑不周，实际设计过程产生较大方案改变而造成的重大设计变更；②由于专业设计成品本身考虑不周或校审不足，专业间条件关系协调不畅或缺失造成的设计原因变更；③由于设计进度不尽合理，设计周期与采购周期重叠过度，部分设备厂商资料提交不及时造成与设计文件不符而产生的非设计原因变更；④业主方面的设计意图和意见未能及时传达至设计团队，导致后期产生的非设计原因设计变更；⑤施工阶段在现场发现的设计缺失或采购失误导致的设计变更。

隧道设计属于地下设计，纵断面设计的准确度完全取决的地勘单位的提供的地勘报告中间资料。所以隧道设计的变更更是超出桥梁、路基、互通变更设计。

3.对隧道设计与施工问题的解决措施

以上提到的在隧道的设计与施工中存在的这些些问题，及时的反馈问题、设计变更等方式可以有效解决隧道建设中的一些问题。

3.1进行反馈，就会使隧道的支护结构适应实际的围岩地质条件，这样将施工环节和设计环节进行紧密的配合，进而保证工程建设的经济合理性，质量安全性。根据施工过程中勘测所得的地质条件、地质超前预报的结果和监控测量所获得的数据，对隧道的支护结构进行设计和施工方案优化设计和修正。在进行招投标和设计以及施工控制的过程中，应该将隧道动态设计和施工控制当作重点来进行结合，考虑带专项的费用，在以下情况中要进行追踪反馈的动态设计。每段围岩或者每座隧道都应根据设计勘察的实际情况进行单独的必测的监控项目以及辅助监控的项目。如在施工开挖后，工程的地质勘查的资料和围岩的级别有较大的差别。超前的地质预报有显示在开挖面的前方存在不良的地质构造，但在施工图纸的设计中没有予以考虑。施工进行开挖后，围岩底层的变形量明显大于设计的预留值或有可能侵占设计的净空。施工开挖之后围岩的变形量有持续的增长，并且其总变形量要接近设计的预留值。

3.2变更设计的方法

在施工方法无法满足围岩的稳定性要求时，通过不同的断面形式和施工方法，围岩的支护体系应力状态，及时更换隧道衬砌形式。例如隧道纵断面设计图中某一段衬砌形式为S4b，根据现场实际情况，以超前钻孔取出的样本围岩，围岩的坚硬程度达到30Mpa以上、围岩变好了可以变更隧道衬砌的类型为S4C.施工单位必须根据实际情况，及有效的超前钻孔数据，方可变更，反之，围岩变差，及时加强支护。

3.3变更施工工序

分析施工工序，在施工信息反映周围围岩状态不稳定的情况下，要立即加强对该地区的控制监管。确定是工序问题并且需要改变时，就要立即采取有效措施进行工序的变更，稳定周围的支护体系。

3.4修正预留的变形量

预留的变形量和实际的变形量一般都不一致，如果预留的变形量和现场测量的结果不一样时，就应该进行及时修正，然后再进行后续的开挖和二衬预留变形量。在进行变形量的调整时能够有效节约成本。

3.5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。

结束语：

在隧道设计中，隧道勘察是夯实基础是设计灵魂的基础。隧道设计人员应当按照现有的标准、规范、程序和技术规程、勘察工程地质等方面进行设计，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征，考虑施工过程，设计安全经济，以满足隧道的要求。施工人员将使用优良的施工机械设备，在合理施工过程中，确保隧道顺利完成施工。

参考文献：

[1]《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）

[2]《公路隧道设计规范》（JTGD70-2004）

[3]《公路工程地质勘察规范》（JTGC20-2011）

[4]《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》(GB50086-2015)

[5]《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）

[6]《公路隧道施工技术规范》（JTJF60-2009）

[7]《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》（交公路发［2007］358号