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摘 要：本文简要介绍了秦岭终南山特长公路隧道的工程地质条件，隧道结构形式，防排水、横通道、运营通风、监控、防灾方案，关键技术研究，可为我国公路特长隧道建设提供借鉴。
关键词：特长公路隧道 工程地质 隧道设计交通 工程科研 -
1. 前言
秦岭是黄河与长江两大水系的分水岭，是西安至安康高速公路必须克服的天然屏障。秦岭终南山特长隧道位于西康公路西安至柞水段，隧道全长18.020km，为东线、西线双洞四车道，中线间距30m。该隧道是国家公路网规划的西部开发八条公路干线中的内蒙古阿荣旗至广西北海和银川至武汉两条路线上的共用段，也是陕西省规划的"米"字型公路网主骨架西康公路中的重要组成部分。它的建成对促进西部开发战略的实施和陕西省与周边省市的经济交流具有十分重要的意义。
该隧道由石砭峪垭口翻越秦岭地区的终南山，在隧道东侧与西康铁路秦岭特长隧道相邻。进口位于长安县石砭峪乡青岔村石砭峪河右岸。出口位于柞水县营盘镇小峪街村太峪河右岸。洞内为人字坡，最大纵坡为1.1%。隧道最大埋深1600m。行车速度为60~80km/h，隧道内路面为水泥混凝土路面。 - 2. 工程地质及水文地质特征简况
秦岭终南山特长公路隧道横穿秦岭东西向构造带，该带历经了多期构造运动、变质作用、岩浆活动和混合岩化作用，地质构造和地层岩性复杂。隧道洞身通过的主要地层为：混合片麻岩、混合花岗岩、含绿色矿物的混合花岗岩。通过的区域大断层为F2、F4、F5，地区性断层15条，次一级的小断层41条。预测全隧道正常总涌水量为8604.28m3/d，最大总涌水量约15695.32m3/d。可能发生的地质灾害主要为岩爆、突涌水及围岩失稳。
3. 隧道设计
3.1 隧道建筑限界及衬砌内轮廓
隧道建筑限界净高5m，净宽10.50m。其中行车道宽2×3.75m；在行车道两侧设0.50m的路缘带及0.25m的余宽；隧道内两侧设宽度为0.75m的检修道，高于路面0.40m。
衬砌内轮廓设计主要考虑的因素：结合铁路隧道设计及施工经验，尽可能使衬砌圆顺，受力合理，采用曲墙衬砌；结合本隧道拟采用设三竖井纵向运营通风方式，主隧道内尚需在拱顶按一定间距安装射流机进行调压，以满足隧道内风量和洞内合理风速要求（初步计算为6~7m/s左右，满足规范要求，但洞内风速不太大），同时考虑预留静电除尘装置等；根据隧道交通工程及运营设施的设计，设置排水沟、各种电缆沟、消防管道布设，并满足设备设置、内装修的净空。经比选采用三心圆内轮廓形式，净宽10.92m，净高7.6m，见图1。 -
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图1 （尺寸单位：cm）
- 3.2 隧道衬砌设计
参照现行国家标准《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50153-92）及《铁路工程结构可靠度设计统一标准》（GB 50216-94）规定的结构可靠度。选定隧道结构的设计基准期暂考虑
为100年，安全等级为一级。
衬砌结构的设计是根据秦岭地区的工程地质、水文地质、围岩类别、施工条件并结合铁路隧道的设计成果，类比类似公路隧道的设计经验并进行结构检算后综合确定。洞口段为满足国防要求，采用C25钢筋混凝土模筑衬砌。洞身其余地段均采用曲墙复合式衬砌。IV、V、VI类围岩根据岩爆的程度不同采取相应的锚、喷、网措施。 -
3.3 隧道防排水设计
采用防、截、排、堵相结合，综合治理的原则。达到防水可靠、排水畅通、经济合理、不留后患的目的。
本隧道按洞内正常总涌水量8604.3m3/d，最大涌水量15695.3m3/d，并考虑1.5倍安全系数作为运营期间设计排水流量。隧道内设置双侧水沟，主要用于隧道地下水的排泄。在初期支护与二次衬砌之间设1.2mm厚EVA防水板和300g/m2的无纺布。隧道拱墙设弹簧排水管盲沟。全隧道两侧墙脚设Ф100×5mmPVC纵向排水盲沟，与环向盲沟及墙脚泄水孔采用三通连接，在纵向每隔100m设检查井，以便检查清洗。施工缝处设遇水膨胀止水条。为排除车辆带入的水和隧道内清洗的污水及火灾时的消防水，在路面横坡的低侧设Ф250mm的圆形预制路面排水沟，间隔100m设一处清洗用的检查井，便于养护管理。在隧道路面下设10cm厚的水泥处理碎石排水基层，将水排入路面水沟。
3.4 紧急停车带及横通道
在行车方向的右侧设置紧急停车带，间距500m。紧急停车带长度按停靠大型卡车2~3辆考虑，有效长度30m，全长40m。宽度较正常地段加宽3.0m。
在隧道发生灾害时，为了尽快疏散洞内车辆，便于维修养护，在东、西线隧道间设行车横通道，间距为500m。行车横通道中线与隧道中线斜交，夹角约60°，汽车转弯半径R=15m。每隔2km设一处反向行车横通道。横通道净宽4.5m，净高5.8m。
在隧道发生灾害时，为了使洞内人员尽快疏散、逃逸，两座隧道间设行人横通道，间距250m，其中一半设为独立的行人横通道，另一半与行车横通道合用。断面净宽2m，净高2.5m。行人横通道与行车横通道间隔布置。
4. 监控系统及防灾系统
4.1 系统概况
秦岭终南山公路隧道属特长隧道，在重点保证安全运营的前提下，本着"实用、可靠、经济"的原则，考虑设置监控系统及防灾系统。 -
秦岭终南山公路隧道按其长度和交通量状况，交通工程等级为A级。设置八个监控及防灾系统：①交通监视和控制系统；②通讯系统；③环境检测系统；④运营通风系统；⑤照明系统；⑥报警、消防系统；⑦供电系统；⑧中央控制系统。
4.2 交通监视控制系统
系统由中控室的交通监控计算机、闭路电视系统、可变情报板、可变限速标志、视频车辆检测器、入口信号灯及车道表示器等组成。
闭路电视系统：洞内摄像机间距160m，洞口各设一台，以及与其相关的显示及传输、控制系统。视频车辆检测器摄像头与CCTV系统合用。交通信号灯或车道表示器：洞内250m，洞口各一道。可变情报板：洞内3000m，洞口各一道。可变限速标志：洞内1000m，洞口各一道。洞口各设一道超高检测系统。
4.3 通信系统
系统由紧急电话、电视监控、广播和无线通信组成。紧急电话系统：洞内250m一处，设于前进方向右侧。有线广播系统：间距160m，设于前进方向左侧。无线通信：由四信道基站、光中继器、天线、光传输设备等组成。
4.4 环境检测系统
CO检测仪：间距500m。VI检测仪：间距500m。风速风向测定仪：间距1500m。
4.5 通风系统
针对秦岭终南山公路隧道的交通量、交通特征、自然地理条件、工程条件、经济和技术等条件，综合比选后采用设竖井纵向式通风。通风设计按双洞单向行车考虑，东、西线洞内设射流风机升压产生纵向气流，竖井设轴流风机向隧道内送风并通过竖井排风。风机房、配电室等均设于地下。根据地形、地质、隧道长度及通风计算，设计为三竖井纵向通风。竖井深度180~770m，直径8.5~9.5m；风塔高度40m；风道长度约80~300m；隧道通风分段长度3.7~5.0km。
通风控制：①正常状态：CO≤2ppm；烟雾浓度VI≤0.0075m-1（透过率47.5%）；②阻滞状态：20min 内CO≤300ppm；③火灾发生时风机采用紧急状况进行排烟，洞内纵向风速2~3m/s。 -
4.6 照明系统
依据《公路隧道通风照明设计规范》确定入口段灯间距为2.5m，过渡段1的灯间距为5m，过渡段2的灯间距为7m，过渡段3的灯间距为7.5m，中间段的灯间距为10m，出口段的灯间距为5m，在隧道拱部两侧对称布置灯具。
照明控制：①在洞口及隧道照明引入段各设一台亮度检测仪。②按晴天（或白天）、阴天（或早、晚）、夜晚三种天候控制。③应急照明：由设置在箱变中的UPS 电源供电，开亮诱导明灯。
4.7 报警、消防系统
4.7.1 通报、报警系统
①手动报警按钮：50m一处，设于消防栓箱上。②自动报警装置：50m一处，设于消防栓箱上。③火灾检测器：贯穿全隧道的感温光纤电缆。④紧急电话：50m一处。⑤交通信号灯、情报板：按有关上述规定设置。
4.7.2 消防系统
①灭火器：50m一处，2个一组，设于消防栓箱中。②消火栓箱：50m一处，既能喷水，也能喷泡沫。③洞内消防干管：D200mm 的干管贯穿隧道，并与另一隧道通过横通道每2000m铺DD150mm钢管连接形成环网。④洞口消防水池：南洞口设500m3 钢筋混凝土高山水池。
4.7.3 救援系统
①两洞口均设隧道管理所消防队，消防车2辆（其中一辆为干粉消防车），救援车1辆。②地方专业消防队。
4.8 供电系统
供电电源：均由110kV变电站出线，用35kV架空线路分别供至两洞口，在两端洞口各设35/10kV变电所向隧道供电。在三个竖井中各设35/6kV变电所一座。隧道两端洞口电源互为备用（单回路供电）。本隧道照明、通信、信号、监控、报警、监测、消防、通风等电力负荷均为一级负荷。洞口及洞内风机房变配电设施均设置防雷接地设施。
4.9 中央控制系统
本系统主要由综合控制台、模拟显示屏幕、监视器柜、中心计算机网络构成。实施中心控制的项目有：通风控制、照明、交通流检测与控制、环境检测、光强检测、闭路电视、紧急电话、无线广播、无线通信、火灾报警、水池水位监测和水泵控制、横通道门开关控制等。各系统的启动、运行与停止的控制装置集中设置于管理所内。监控中心计算机网络由双中心计算通过以太网工作站、模拟显示屏幕操作站、通信工作站组成。中心计算机系统是中心控制的中枢，软件是控制网络的灵魂。
5 关键技术研究
为了使这座国内最长的隧道在设计、施工、运营管理等方面均能达到目前国际先进水平，针对该特长公路隧道已进行运营通风、监控、防灾、环境监测、施工监测等关键技术的系统研究，形成了阶段成果。 -
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（赵秋林 刘培硕）
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