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［摘要］在城市的交通設施中，快速道路是一種運輸距離長，運輸量大的快速交通運輸設施。在這些快速道路的建設中，需要建設更多的雙洞六車道或八車道的隧道，這種隧道與山嶺隧道在設計方法方面存在一定的差異。以某快速道路工程中的一個雙洞六車道和一個雙洞八車道的隧道為例，對快速道路隧道結構設計及施工進行分析與探討，為快速道路工程中隧道的建設提供更多有價值的參考。

［關鍵詞］快速道路；隧道；結構設計

在城市的眾多道路中，可以根據不同道路在道路網中的地位、實現的交通功能以及對周邊建筑物的服務將其分為快速道路、主干道路、次干道路與支路。其中快速道路能夠為城市提供長距離、大運量的快速運輸服務，這種道路的對向車道間設有分車帶，并在入口與出口處實現部分控制或全控制。為了提高交通速度，快速道路的形成速度通常能夠達到60~80km/h，行車速度能與高速公路一致，這對路線的線型提出了更高的要求。在我國南方的大部分地區，大部分城市所處的地形不是平原，在為這些城市建設快速道路時，由于受到地質條件與環境的限制，需要建設大量的隧道，只有這樣才能有效降低隧道長度，保證高速道路的線型滿足形成速度要求，并在一定程度上減少交通事故的發生。

1工程簡介

1.1快速道路工程概述

某城市快速道路工程全長46.5km，由于資金投入的限制需要分兩期完成工程施工。在一期工程中，需要建設兩個隧道，其中一個位于主線道路，為雙向八車道，另一個則位于支線道路，為雙向六車道。一期工程主線工程長度為15.1km，支線工程為4.3km，總長為19.4km。該快速道路工程的功能主要是完善城市的干線公路網，為城市提供更加快速的交通服務，較少城市主干線道路的交通壓力。

1.2隧道工程概述

根據快速道路工程的路線與地質條件，工程的主線上需要建設一個雙向八車道的隧道（1號隧道），在工程的支線上需要建設一個雙向六車道的隧道（2號隧道），其中1號隧道需要設計成上、下行分離形式，為暗挖直線下坡隧道，與此同時，該隧道的長度較短，可以采用自然通風的形式與雙排高壓鈉燈中央布置的照明方式；2號隧道同樣為上、下行分離形式隧道，左、右兩洞的軸線距離為39m，并且兩線的洞口位置與一部分洞身位置呈直線，而隧道的中部位置則呈曲線狀態，該隧道的長度較長，需要采用射流風機進行通風，照明方式同樣為雙排高壓鈉燈中央布置照明。隧道建設需要滿足城市快速道路的技術標準，洞內的形成速度應達到80km/h，通風與照明計算形成速度為80km/h，隧道限界凈高為5.0m，1號隧道限界凈寬為18.09m，而2號隧道的限界凈寬為10.52m，設計荷載均為城一A級。

1.3工程所在位置的地質條件分析

本工程位于亞熱帶地區，屬于亞熱帶季風氣候，降水量充足，干、濕季節區分明顯，隧道需要穿越的位置地貌為高丘陵，沿線大部分覆蓋有第四系坡洪積層，并且地面植物繁茂，該位置的地震基本烈度為VII度，設計基本地震加速度值為0.109。地下水主要為基巖裂隙水，賦存于風化裂隙及構造裂隙中，具承壓性，對混凝土不具腐蝕性。1號隧道洞身圍巖主要為燕山期粗粒花崗巖，由外到里依次為全風化、強風化、弱風化和微風化，圍巖類別按JTJ026—1990《公路隧道設計規范》劃分為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ類。2號隧道洞身基本位于震旦系混合花崗巖及燕山期粗粒花崗巖巖體內。圍巖類別按JTJ026—1990《公路隧道設計規范》，除出口附近圍巖類別為II外，其余均為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ類。

2隧道工程的內輪廓設計方案

在對1號隧道進行內輪廓設計時，需要重點考慮隧道的建筑標準、隧道裝飾、受力特點及斷面經濟性等方面的因素，同時兼顧隧道的結構受力情況與工程設計的經濟性，在確保隧道能正常使用的情況下，解決四車道隧道的內輪廓問題。通過對多種設計方案的對比，最終確定1號隧道的內輪廓設計方案采用三心圓曲墻拱型斷面。隧道的拱半徑尺寸為10.42m，曲墻的半徑尺寸為6.21m，內輪廓的凈寬尺寸為18.7m，隧道凈高度尺寸為9.21m，最大跨度尺寸為18.83m。而仰拱的拱半徑則為30m，邊墻與仰拱的銜接部分圓弧半徑為2m。2號隧道的內輪廓設計方案同樣采用三心圓曲墻拱型斷面。其建筑限界凈寬度為14.25m，凈高度為5m。隧道拱部圓半徑尺寸為8m，邊墻半徑尺寸為5.22m。

3隧道結構設計方案分析

3.1隧道結構設計參數選擇

在隧道的明洞段中，隧道結構主要為C30鋼筋混凝土拱型結構，該結構設有仰拱，仰拱中使用的鋼筋混凝土為C30，而仰拱的回填可使用C20片石混凝土。在對隧道洞身中的暗挖段進行設計時，采用新奧法原理，應用復合式襯砌的方式，在隧道施工的初期，主要采用噴射鋼纖維混凝土、錨桿以及鋼筋網等支護方式，一些重要位置需通過型鋼鋼架與格柵鋼架進行加強。1號隧道的二次襯砌應用整體現澆的方式進行C30鋼筋混凝土的建筑。2號隧道的二次襯砌應用整體現澆的方式進行C30素混凝土的澆筑，只在個別的位置使用鋼筋混凝土，如風機吊掛加強位置與洞口軟弱圍巖淺埋加強位置等。

3.2隧道結構的材料與施工要求

在進行洞口加強位置的施工時，需要使用直徑127mm的超前大管棚作為輔助措施，而Ⅲ類圍巖位置的施工則需要使用直徑50mm的超前小導管作為輔助措施。在進行爆破作業的過程中，需要應用光面或預裂爆破等控制技術，對裝藥量進行精準的控制，防止因藥量過大造成爆破時對圍巖產生擾動。1號隧道需要使用C25強度等級的噴射鋼纖維混凝土，并通過冷拉的方式來切斷型鋼纖維，而鋼纖維噴射混凝土的強度可以按照C25普通噴射混凝土的標準進行控制。2號隧道使用的混凝土為普通噴射混凝土，使用的錨桿為R25中空注漿錨桿，錨桿的露頭處需要增加鋼制墊板。洞口加強位置、II類圍巖型鋼鋼架以及Ⅲ類圍巖襯砌位置的初期支護均需要使用格柵鋼架進行加固，其中型鋼鋼架需要使用20號H形鋼筋焊接，而格柵鋼架則需要使用直徑25mm與10mm鋼筋制作。

4工程施工方案的確定

1號隧道的特點是其斷面面積大，但隧道長度不長，為了防止在工序轉換的過程中出現施工組織難度增加的現象，隧道開挖需要應用雙側壁導坑法，并在開挖過程中根據反饋的信息對設計參數進行及時調整，以防止巖體發生坍塌。2號隧道中的Ⅱ類圍巖位置與洞口加強位置的開挖可應用側壁導坑法，Ⅲ類圍巖位置可以應用單側壁導坑法或上下臺階法，而Ⅳ類與Ⅴ類圍巖位置的開挖則需應用全斷面的開挖方式。在進行隧道開挖的過程中，需要進行新奧法監測，通過這種方式來了解圍巖的狀態變化，以提高施工的安全性。同時，在隧道施工進行的過程中，需進行超前地質預報，并實施圍巖地質襯砌支護觀測、地表沉降觀測以及周邊收斂觀測等。通過2D-σ有限元分析軟件對隧道結構與施工的數值模擬分析，從分析結果可看出，對1號隧道與2號隧道的設計與支護襯砌等參數的設置合理，可應用雙側壁法進行施工方案，嚴格按照設計的施工方案進行施工，能夠確保隧道施工的順利進行。

5工程洞口設計與防排水方案的確定

5.1洞口設計方案的確定

在對隧道工程進行洞口設計時，最重要的原則就是洞口需要與工程所在的地質條件與地形條件相結合，保證洞口的美觀與一體性。1號隧道的入口處地形相對平緩，地勢開闊，可以選擇削竹式洞門設計，隧道的整體走向為東西走向，在參考日照強度后，明洞可以采用倒削竹式的設計。而在隧道的出口處，地形相對陡峭，洞門可選擇正削竹式洞門設計。在隧道的入口與出口處，都需要設置明洞。洞口的邊坡與仰坡均需要使用混凝土網絡護坡，可以在混凝土網格內種植綠化植物。2號隧道的入口處地形比較開闊，洞口可以設計成削竹式洞門，洞口的邊坡與仰坡可以使用M7.5漿砌片石網格護坡，并在網格內種植綠化植物。而隧道的出口則由于受到地形的印象采用端墻式洞門設計。

5.2防排水方案的確定

在進行隧道的防排水設計時，需要遵循因地制宜的原則，采取防、排、截、堵互相結合的方式進行綜合治理。二次襯砌與噴射混凝土之間的防水層可以使用無紡布與防水板作為防水材料，沉降縫位置使用的防水材料可選擇瀝青木絲板夾E型橡膠止水帶，而施工縫位置可以通過鋼板膩子止水帶防水，洞口位置的明洞防水層應與洞內保持一致。為了保證隧道襯砌的排水效果，可在防水層與噴射混凝土間以及路面級配碎石中增設波紋排水管，而路面的排水可采用在邊緣增設預制C20鋼筋混凝土邊溝的方式。

6結論與建議

6.1結論

通過對快速道路隧道結構設計及施工的分析與探討，可得出以下結論。（1）在快速道路隧工程施工前必須做好地質勘察，明確工程所在位置的地質、地貌以及水文等相關條件，通過這些數據信息確定工程施工方案。（2）我國在雙洞八車道公路隧道建設方面的實踐經驗有限，只有少數的工程資料可以參考。這種隧道適合應用三心圓拱型斷面的設計結構，暗挖結構則適合應用新奧法原理進行設計。襯砌方式可以采用復合式襯砌，而二次襯砌適合選擇整體鋼筋混凝土結構。（3）隧道洞口的設計需要與洞口位置的地形與地貌特點相結合，并注重與城市整體建筑風格的搭配，保證洞口的美觀與一體性。（4）在隧道的建設過程中，工程施工是最關鍵的環節，在進行施工時，施工單位必須做好施工的組織工作，嚴格按照施工計劃完成施工。施工過程中還需對工程進行監控與測量，并將測量的結果及時向上級反饋，對出現的問題應及時采取解決對策，降低這些問題對工程施工的影響，保證施工的順利進行。

6.2工程設計與施工建議

快速道路隧道與山嶺隧道的設計及施工不存在本質上的區別，但快速道路隧道對洞口位置的要求更高，不但要保證其美觀性，還需適用于周邊的環境，并防止隧道在建成后不影響周邊居民的正常生活。同時，快速道路隧道的建設還要盡量減少土地征用與拆遷，并且在隧道施工過程中對施工產生的廢水與化學漿液進行妥善的處理。此外，還要對開挖邊坡、仰坡、臨時施工場地做好綠化工作，以提高隧道周邊的綠化水平，保證與城市的整體綠化水平一致。

參考文獻

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作者：鄭世軍 單位：遼寧城建設計院有限公司