丁平 姚毅 任博

摘要：隨著國民經(jīng)濟快速發(fā)展，交通量不斷增加，既有線路的拓寬和隧道的改擴建占有重要的位置。本文就公路隧道改擴建方案進行歸納，分析了公路隧道改擴建方案優(yōu)缺點，給出了方案選擇原則； 最后舉例日本大藏隧道改擴建方案施工工序，為以后施工提供借鑒。

關(guān)鍵詞：公路隧道 改擴建 方案 施工工序

從1888年修建獅球嶺隧道開始，到19世紀70年代我國已經(jīng)修建了大量的隧道。但是由于當時的經(jīng)濟條件、施工技術(shù)等各方面的限制以及交通的需求量較小，已修建的鐵路、公路隧道多以單線為主。

高速路的大量修建，為了滿足線路技術(shù)指標、縮短路程和行車時間、減少病害，提高運營效益，隧道的優(yōu)越性日益顯著。為了適應(yīng)當前的運輸需要、提高運輸能力以及滿足安全行駛的需要，隧道由原來的單線隧道發(fā)展到雙線或者多線，既有隧道的改擴建工程逐步提上日程。

隧道改擴建是指對技術(shù)標準不能滿足運輸要求的既有隧道進行技術(shù)改擴建，主要內(nèi)容包括調(diào)整線路平、縱斷面，擴大隧道凈空，增設(shè)洞內(nèi)建筑物或者對隧道局部損壞地段的補強與修復。對既有線進行技術(shù)改建而要求隧道改擴建的一般形式有：既有單線隧道改建，既有單線隧道改建為雙線或多線隧道，以及既有單線隧道改建并增建復線隧道。

但在一些地區(qū)，由于受地質(zhì)地形條件和施工條件限制，不能新建復線，只能在既有隧道的基礎(chǔ)上進行擴挖，擴大隧道凈空斷面以增加行車車道，滿足交通客流量增加的行車需求。

1.改擴建方案

由于既有公路隧道所處地形、地質(zhì)、施工技術(shù)、交通量及其長度的不同，隧道改擴建的方案也不近相同，具體可分為如下幾種形式

（1）單洞雙向兩車道隧道改建為雙洞單向兩車道隧道；這是隧道改擴建最為簡單的一種形式，直接在原來隧道左邊或者右邊以一定的距離修一條新的隧道。

（2）雙洞單向兩車道隧道改建為雙洞單向三車道隧道；這種改建方式比較復雜，需要在既有隧道上進行擴挖，擴挖的形式一般有以下三種：①原隧道左側(cè)大部分擴挖（對于一個單洞來說）；②原隧道右側(cè)大部分擴挖；③原隧道處在擴挖斷面的中部。

（3）雙洞單向兩車道隧道改建為8車道隧道；擴建形式有兩種：①改建為雙洞單向四車道隧道；②改建為四洞單向兩車道隧道。

2.方案分析

（1）方案（1）最為重要的是修建新隧道盡量少擾動既有隧道，這就要求修建新隧道距原隧道中心滿足一定的要求，盡量避免兩個隧道為小凈距隧道。

表1 分離式雙洞的隧道最小凈距

注：B指的是隧道開挖寬度。

（2）方案（2）擴挖形式有三種，分別針對不同的情況：

1）當既有兩隧道中心距太小或者向中間擴挖形成小凈距隧道，兩隧道分別向兩側(cè)擴挖。優(yōu)點：①隧道在擴建的過程中，能夠有效減少對兩隧道中間部分圍巖的擾動；②擴挖在不拆除原有隧道支護上進行，不影響原有隧道車輛通行；③擴挖斷面支護結(jié)束后，拆除原有隧道支護，交通管制時間段。缺點： ①開挖空間小，不利于大型機械開挖，施工進度慢；②需要施做臨時支撐，降低施工速度。

2）當既有隧道中心距較大遠或者向中間擴挖不能形成小凈距隧道，兩隧道向中間擴挖。優(yōu)點：①隧道擴挖距離較近，有利于施工機械調(diào)配，現(xiàn)場許多設(shè)施可以共用。缺點：①隧道擴挖距離較近，開挖過程中，對中間的圍巖擾動比較大，容易出現(xiàn)圍巖坍塌；②隧道開挖斷面近，兩個洞施工干擾比較大，降低了施工進度。

3）當既有隧道中心較小且隧道向兩邊擴挖受限制（比如一側(cè)埋深較淺、偏壓），這樣只能使原隧道處于擴挖斷面的中部。優(yōu)點：①開挖斷面分布均勻，有利于在原隧道支護基礎(chǔ)上進行全斷面開挖，施工速度快，對上部圍巖擾動次數(shù)少，有利于結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定；②開挖空間大，施做臨時支撐、加固圍巖比較容易。缺點：①上部圍巖若不能及時支護，容易塌方，造成施工事故；②需要施做臨時支撐，減緩了施工速度，不利于施工進度的管理。③在施工過程中，需要對交通管制，干擾車輛的正常通行。

（3）方案（3）有兩種擴挖形式，有如下特點：

1）當隧道圍巖地質(zhì)較好，適宜擴挖成大斷面，就改建為雙洞單向四車道的形式。優(yōu)點：①斷面大，有利于機械化施工，提高施工速度；缺點：①開挖斷面大，初期支護的時間較長，圍巖外露的時間較長，容易坍塌，造成工程事故；②需要拆除原隧道襯砌，耗時費力，增加成本。

2）當隧道圍巖地質(zhì)條件較差，又滿足整條線路線形要求，就改為四洞單向兩車道的形式；優(yōu)點：①直接在原隧道附近修建兩條新隧道，不影響原有隧道車輛通行，不必拆除原有隧道襯砌結(jié)構(gòu)；②運用已經(jīng)很成熟的開挖方法，便于大型機械化施工，施工速度快。缺點：①爆破震動影響原有隧道襯砌結(jié)構(gòu)，局部襯砌結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)裂縫，新隧道修筑結(jié)束后，需要對原隧道進行加固處理。

3.方案選擇原則

（1）根據(jù)既有隧道形式和交通量大小，選擇隧道改擴建方案；

（2）根據(jù)既有隧道中心距的大小和所處地形，選擇隧道改擴建方案；

（3）根據(jù)既有隧道工程地質(zhì)條件，選擇隧道的改擴建方案。

4.隧道改擴建方案的施工方法舉例

在既有隧道改擴建實例當中，日本大藏隧道施工技術(shù)值得我國公路隧道改擴建工程借鑒。大藏隧道位于日本北九州島國道高速4號線，因交通量增加的需求，須將其中長度170m的兩車道隧道段擴挖為三車道隧道。在施工中，既有的兩車道仍需通車。其施工程序如圖1所示。大藏隧道的擴挖斷面除建筑限界要求求之外，考慮擴挖中使用機具所占空間，擬定為可使用施工機具斷面及可使用小型機具的最小斷面。為維持施工中行駛車輛安全，車道凈空在線設(shè)置門字型鋼制防護板，避免敲除既有隧道的襯砌直接掉落，并可作為施工機具的工作平臺。

圖1大藏隧道擴挖施工工序

5.結(jié)論

本文就既有隧道改擴建方案做出歸納，分析了各個方案適用條件和優(yōu)缺點，給出隧道改擴建方案的指導原則，為以后的隧道改擴建工程提供了一定的借鑒和參考意義。最后介紹了日本大藏隧道改擴建施工方法，對我們以后隧道改擴建施工技術(shù)有一定借鑒意義。

參考文獻：

[1]李煜川.既有隧道擴建工程的施工力學行為研究[M].2008.

[2]武建強.公里隧道擴建開挖方案比選及施工力學行為研究[M].2009.

[3]高強，劉紅兵.千陽嶺隧道改擴建工程施工技術(shù)[M].2011.

[4]高傳賢，都魏龍，高強.黃土公路隧道擴建工程施工技術(shù)研究[M].2011.