摘 要：文章主要介绍甘肃公路隧道近年来在特殊地形、地质条件下隧道位置选择、洞门设计、隧道施工方法设计、结构支护形式、防排水等方面取得的经验，可为今后类似工程提供借鉴。
关键词：甘肃高等级公路 隧道设计
1. 前言
随着国道主干线建设及西部大开发战略的实施，我省高等级公路建设进入了飞速发展的时期，公路隧道的建设步伐也越来越快。由于我省中东部地区地貌单元多样、地质构造复杂、高等级公路设计标准不一，使公路隧道设计结构型式也不尽相同，本文主要对国道主干线天谗公路、谗柳高速公路、国道212线兰临高速公路十多座隧道设计经验作一总结，以更好地为我省今后的隧道设计服务。
2. 隧道位置选择
根据地形、地貌、地质条件，结合路线平纵面设计指标，隧道位置选择时在服从路线总体走向的基础上，在大范围内进行多方案比选，通过卫星遥感、地球物理勘探及野外地质调查，尽可能避开洞口滑坡及洞身不良地质构造带，使隧道轴线与断层、层理、节理裂隙走向呈大的交角，保证隧道施工时围岩结构稳定、支护量小，以节约工程投资。对中、长隧道，路线布设服从隧道，在确定隧道位置及高程的基础上，布设隧道两端接引线，如唐家风台隧道、新七道梁隧道等长大公路隧道位置选择时就充分考虑了以上综合因素。对一般中、短隧道，隧道位置选择服从于路线布设。
3. 洞门设计
由于地形、地质条件不同，为配合洞口构造物设计及与防护、排水布置，洞门设计比较单一，主要结构形式有端墙式及单压式两种，前者主要设置于隧道与路堑相结合的地形条件，如唐家风台、王铺梁、新庄岭、新七道梁隧道等，洞门正做，洞门端墙配合路堑护面墙设计，既美观又大方，特殊地形条件下，为降低仰坡高度，保证洞口山体稳定，可设计成斜洞门，如庙嘴隧道出口桥隧相连方案设计；后者适合路线与地形斜交、地形、地质偏压，洞门正做的设计，如葫芦峡隧道出口、白虎山隧道西口等。仰坡处治在黄土地区一般采用浆砌片石、预制块铺砌或喷混凝土封面方案，岩石地区采用锚喷支护加固方案，为避免结构单调，在平台处采用种树及爬山虎进行绿化。
4. 隧道施工方法设计
对黄土及软岩（如红胶泥）隧道，由于围岩开挖后自稳性差，须及时进行强支护，考虑到在此条件下新奥法锚杆作用不大、钢支撑及喷混凝土量大造价高的不利因素，一般设计采用矿山法施工，而矿山法施工对隧道防排水问题处理较难，且效果较差，车道岭隧道营运期间对隧道渗漏水进行了多次处理，效果不理想，为此，我院经过大量调研及方案反复论证，确定了隧道施工采用矿山法一次衬砌（上台阶设小眼镜、下台阶中槽马口先拱后墙法施工），全断面铺挂防水层后进行二次模筑衬砌的设计方案，解决了困扰我省多年的隧道防渗漏难题，通过周庄、贾家岔、土家湾、白虎山、赵家楞杆等隧道的施工及营运情况来看，效果良好。
对岩石地区，除工程量小的中短隧道仍采用矿山法设计施工外，均采用新奥法进行隧道设计，锚喷支护作为一次衬砌，根据监控量测信息，及时调整支护参数，施作二次衬砌。对开挖宽度小于12.5m的断面，根据围岩类别的高低，采用全断面法、上下正台阶法（长台阶、短台阶及超短台阶）施工，对紧急停车带，由于开挖宽度达15m左右，为确保隧道结构稳定及施工安全，采用中壁法施工进行设计。
5. 断面形式
为满足隧道使用功能要求，针对不同长短、不同净空、不同围岩，隧道断面设计也不相同。对不进行通风设计的中短隧道，为减少开挖、衬砌工作量，降低工程造价，设计采用三心圆坦拱断面，对进行通风设计的长隧道，为保证净空及风机安装空间要求，设计采用单心圆或三心圆圆拱马蹄形断面，对紧急停车带，设计采用加宽、加高的三心圆坦拱断面，对宽度较小的行车横洞，设计采用卵形断面。
6. 结构形式
由于受地形、地质偏压、围岩类别、断面跨度、施工方法不同等因数影响，衬砌各部位的受力情况也不相同，除在初期支护时进行加强处理外，设计时需要在断面结构形式上对受力不利的部位进行加强处理，必要时还须配置钢筋，以减少其对衬砌结构所产生的不利影响，保证衬砌及洞口山体的稳定。对有地形、地质偏压的岩石隧道，洞身衬砌采用左右不对称式拱墙变截面结构，并对较薄弱的外侧加大衬砌截面进行处理；对土质隧道，考虑到围岩拱效应差、在破裂角范围内自重应力大的受力特点，采用左右对称式拱墙变截面结构；对围岩较好的隧道，洞身衬砌采用等截面结构；对有边坡稳定性及偏压问题的洞口，采用加长明洞的方法进行处理，明洞衬砌外侧采用单压式带耳墙结构。
7. 支护形式
隧道支护设计对隧道结构稳定、施工安全、工程造价起到了决定性的作用，其参数的选定根据围岩类别，采用结构计算法、工程类比法及经验法予以确定，再根据围岩结构稳定性分析、施工方法等因数进行调整，达到结构安全、经济合理、进度较快、施工方便的目的。
在新奥法施工中，通常将初期支护作为隧道一次衬砌，即设置系统锚杆、喷射混凝土、铺挂钢筋网，较破碎围岩还须增加钢拱支撑或花拱格栅支撑进行补强，充分发挥被加固围岩及支护体系共同体的的自承能力，来承担其外侧大部分围岩压力，保证在二次衬砌施作前隧道的结构稳定。对断层破碎带、强风化带、节理密集带及土质隧道等结构稳定性差的围岩，在新奥法及矿山法施工中，还须采取辅助措施，配合钢拱支撑或花拱格栅支撑，设置超前支护，保证隧道结构稳定及施工安全。由强到弱，超前支护有大管棚、小导管及锚杆，支撑有重型钢拱支撑、轻型钢拱支撑及花拱格栅支撑，施工时根据围岩结构稳定性灵活进行配置，在大小塌方处治、洞口不良地质工程施工中其作用尤为明显，如新七道梁隧道洞口偏压及左右岩土分布不均的情况下采用大管棚及重型钢拱支撑进洞方案，保证了山体的稳定及隧道结构的安全。为提高围岩破碎带自承能力或固结塌方渣石，稳定塌方体，通过压注纯水泥浆填充围岩裂隙加固围岩，也为一种行之有效的不良地质条件及工程事故处治方法。
8. 防排水
在公路隧道质量检验评定标准中，隧道渗漏水对工程质量评定影响极大。它直接影响到隧道外观质量、机电通讯设施的正常运行及行车安全，由于排水不畅，地下水压力还会加大隧道衬砌结构受力，影响到隧道衬砌结构的营运安全，对黄土及软岩隧道，它还会改变围岩的力学特性，影响隧道衬砌结构稳定，如国道"#$ 线祁家大山隧道衬砌开裂渗水、路面底鼓、电缆槽挤压破坏就是由于排水系统不畅引起的。因此，防排水设计的好坏关系到隧道工程的成败。
目前，由于我省公路隧道均为山岭隧道，地表无河流、水库、水地等，隧道施工不会对生态环境产生太大影响，因此，我们始终坚持“以排为主、防排结合”的原则进行设计，取得了较好的效果。在隧道排水设计中，在墙脚外侧设置纵向排水管，拱墙有大面积淋水及有集中涌水段还须设置排水板、环向排水盲沟，将集中水流通过横向排水管引入仰拱下中心水沟后排出洞外，对软弱围岩及土质隧道，中心水沟采用封闭结构，以免水流影响隧道基底稳定性，而对较坚硬的岩石隧道，中心水沟采用敞开式透水结构，保证了地下水的顺利排泄。在防水设计中，主要在一、二次衬砌间全断面设置PVC、EVA等复合土工防水板，在水流较多、防水薄弱地段在二次衬砌施工缝设置止水带，无水的一般地段在二次衬砌施工缝设置遇水膨胀止水条。对围岩渗水量较大的地段，喷混凝土封闭水流效果较差，还必须铺挂环向透水管、PE排水板等，引导地下水流入纵向排水管，变形较大地段还须压注水泥*水玻璃双浆进行堵水并加固围岩。
9. 通风形式
对一般中、短隧道，在交通量较小的情况下，为节约资金，采用自然通风及预埋风机拱架及管线、待交通量增长到一定程度后再实施纵向通风的方案；对高速公路中、长隧道及二级路长隧道，采用全射流纵向通风设计方案，如唐家风台、土家湾、白虎山、赵家楞杆等隧道；对特长隧道，采用射流纵向通风与竖井送、排风混合通风的设计方案，如新七道梁隧道。
10. 照明设计
对短隧道及小于350m的中隧道，一般不设照明，对大于350m的中、长、特长隧道，在隧道两侧拱腰处设置高压钠灯进行照明，为使光线顺利过渡，在洞口设置照明加强段、过渡段，洞外设置路灯。
11. 隧道设计前景
随着我省高速公路建设步伐的加快，在受地形限制的河流峡谷区，为满足路线线形平、纵指标，避开不良地质条件，减少占地，保证隧道与路线衔接顺畅，将会出现双孔连拱隧道及小净距隧道，突破现行公路隧道设计及施工规范，目前国内已有设计与施工实例，但工况力学机制未彻底掌握，隧道结构开裂及渗漏水问题仍未得到解决，要求我们在今后遇到双孔连拱隧道及小净距隧道设计时，认真研究、调研、分析，提高我省公路隧道设计水平。
在隧道工程地质与水文地质勘察中，目前手段较单一落后，还不能较准确地查明不良地质构造的性质、位置及分布规律以及地下涌水的位置及流量大小，隧道围岩类别划分缺乏充分依据。
总之，在洞门设计中，要改变目前设计单一的局面，增加喇叭式洞门、削竹式洞门及具有地方建筑风格的洞门型式，搞好隧道周围环境绿化及水土保持设计工作，将建筑设计与自然环境融为一体。
袁永新
