公路隧道工程技术应用研究

徐 涛

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司)

1 公路隧道工程的发展

随着我国交通网的不断扩展，山区的高速公路项目也越来越多。1987年成渝高速分别以长隧道和特长隧道的形式穿越通过中梁山和缙云山，自此越来越多的科研工作者和工程技术人员对我国山区公路项目建设以及公路隧道设计施工技术展开了广泛而深入的研究。1990年2月1日开始实施的国家标准规范《公路隧道设计规范》(JTJ026-90)是我国首部公路行业隧道标准规范，标志着我国的公路隧道工程技术的不断成熟，2004年对公路隧道设计规范进行了更新，标志着我国的公路隧道设计施工水平上升到一个新的台阶。有学者调研发现随着高速公路不断向山区的延伸，其隧道长度占公路总长的比例大幅增加，隧道工程在整个公路工程中所占的比重越来越大，需要解决的技术难度也日益增多。近年来以公路工程项目为依托技术人员为解决隧道工程中面临的技术难点，在小净距、防排水、连拱、涌突水等重要技术方面取得了很大的突破。公路隧道工程技术沿革于我国铁路隧道工程的技术起步，也引用了国外公路隧道工程的先进经验，因而我国公路隧道工程技术起点高，一般技术指导性强，特殊条件下的技术问题也可作参考研究采用。

2 公路隧道工程技术

2.1 隧道初期支护结构

隧道的初期支护主要有喷射混凝土、锚杆、钢筋网和钢架等支护形式，可以选择组成不同的支护结构。喷射混凝土具有一定的抗剪强度和粘结力，可以与岩层有效的粘贴，并与围岩共同组成承载体系，有效地改善了喷层的受力条件。在工程初期进行喷射混凝土主要是填充围岩节理和裂隙，并使不连续的岩层层面能够胶结在一起产生楔效应，这样岩体之间的磨擦系数就会增大，可以有效的防止岩块沿软弱面滑移，保证隧道表面岩块的稳定性。

根据杆体材质和锚固方式的不同，锚杆主要分为:药卷锚固锚杆、砂浆锚杆、自进式注浆锚杆三大类。锚杆应以梅花形均匀分布在沿隧道周边。在层状围岩结构中锚杆应该与岩层面垂直。在锚杆受力较大的区段，锚杆失效主要有以下两个原因:第一是因为锚杆自身的强度不足而被拉断;第二是因为与周围岩体的锚固力不够而被拉出。在实际施工过程中，大部分锚杆失效以第一种原因为主。

2.2 隧道二次衬砌结构

整体式衬砌是传统的衬砌结构形式。不考虑围岩的承载作用，主要是通过围岩的结构刚度来抵御地层的变形，承受围岩的压力。采用就地整体模注现浇混凝土，适用较广，截面可以是等截面或是变截面。

锚喷支护作为隧道的永久性衬砌，一般考虑是在Ⅲ级及以上围岩中采用。在Ⅳ级及以下围岩中，采用锚喷支护经验不足，可靠性差;在层状围岩中，采用喷锚支护效果较好。锚喷衬砌内表面不太平整顺直，美观性差，不便于安装通风照明设施等原因，一般不予采用。

2.3 隧道的防水与排水

隧道中的水对其有很大的危害，主要体现在:降低围岩稳定性，引起支护困难，费用增加;地下、地上水位下降及水环境的改变，影响农业生产和生活用水;或被迫停工，影响工程进展等;水进入隧道后，造成洞内通风、照明、供电等设备锈蚀，使路面积水或结冰，造成打滑，危及行车安全。对隧道渗漏水提出了很高的要求。现隧道施工中设计均采取了堵和排相结合的办法。截水是指在隧道以外将地表水和地下水疏导截流，使不进入隧道工程范围内。

3 不良地质下隧道施工技术措施

3.1 断层对隧道施工的影响

(1)隧道如果穿过断层带，容易出现涌水和坍塌现象，对隧道的稳定产生不利影响，施工过程中应该加强支护措施，尽快进行衬砌施工;

(2)如果断层面与隧道倾斜且倾斜角度大于10，则会对隧道产生偏压。当断裂线与隧道轴线交角较小或者平行时，则会产生更大的侧压力;

(3)在硬度差异很大的不同岩层中，断裂面的柔性岩石通常会形成不透水面，而在脆性岩的破碎岩体出容易储存地下水，在开挖过程中经常发生承压涌水现象。

3.2 褶曲构造对隧道施工的影响

褶曲主要分为向斜和背斜。背斜的裂隙特征是上部受拉，张口呈现下小上大。而向斜的裂隙特征是上部受压，张口下大上小。褶曲构造对隧道施工的影响主要表现在:(1)在向斜层进行隧道开挖时易出现掉块坍塌的现象;(2)向斜构造时通常在轴部易储存地下水，且这些水处于承压状态，在隧道施工过程中经常出现突然涌水现象;(3)在石灰岩中多出现岩溶，背斜中岩溶发育多为漏斗及井穴，而向斜中岩溶多为暗河。

4 结束语

地质情况复杂，较难获得精确的地质、围岩信息和荷载参数等数据是公路隧道工程技术的基本特点。因此在很长的一段历史时期内，公路隧道工程技术依然是以经验判断为主。工程技术人员在隧道工程设计施工过程中应该不断总结经验，吸取教训，深化理论研究，使公路隧道工程技术更成熟。

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