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摘要：本文阐述了我国公路隧道工程技术的现状和存在的问题，介绍了应用在公路隧道的柔性衬砌设计技术、围岩稳定监测与信息反馈技术、扁坦大断面隧道设计与施丁技术等，并指出了近期内我国公路隧道技术的发展方向。
关键词：公路隧道；现状；策略
前言：我国是一个多山的国家，75%左右的国土是山地或重丘。公路建设中,过去的普遍做法是盘山绕行或切坡深挖。在南方雨量充沛地区,它严重破坏自然景观,造成塌方滑坡和水土流失。因此,为了根除道路病害保护自然环境,在山区高等级公路建设中必须重视隧道方案,并努力提高公路隧道工程科学技术水平。
1.我国公路隧道的现状
1.1我国公路隧道存在的技术问题
我国是世界上公路隧道最多的国家。其中，有些隧道所处的地形、地质条件十分复杂,不良地质现象严重,断层、岩溶、瓦斯、涌水、高地应力等问题非常突出;有些隧道位于陡峭峡谷之中,施工条件很差;有些隧道位于九度及以上地展区,且邻近活动断裂带。采用水下隧道跨越江、河、湖、海等水域。很高的孔隙水压力会降低隧道围岩的有效应力,造成较低的成拱作用和地层的稳定性。施工遇到的主要困难是突然涌水,特别是断层破碎带的涌水。很高的渗水压力导致水在有高渗透性或有扰动区域与开阔水面有渠道相连的地层中大量流入。城市隧道的最大挑战在于地层稳定性的控制及作为控制设计准则的变形,变形必须处于可容许的地表沉降极限范围内。因此,其结构的设计和选择施工方法必须以地表变形和地层的稳定性为原则。特长隧道的单口掘进长度很大,对施工期间的后勤和通风有更高的要求。由于单口连续掘进距离很长而导致工期很长,投资很高,因此必须采用快速掘进设备。
1.2工程管理不够先进
在隧道施工及各部门的配合中,施工现场管理人员的协调能力极为薄弱。因此,对施工管理人员之间的沟通协调提出了更高的要求。其次,公路隧道不同的施工环节往往分包给多个施工队伍,这对施工管理提出了更高的要求。此外,一些监理单位安全责任意识不强,施工单位利益合谋现象,监理力量不能满足要求,导致关键技术点不能有效控制,公路隧道施工质量参差不齐。保证安全。
1.3设计与施工技术不成熟
目前公路隧道施工大多数采用新奥法,新奥法能够降低隧道施工对周围岩体的扰动,并利用岩体自身的稳定性稳固隧道工程施工。但是新奥法的施工必须由准确的围岩勘察数据和观测数据,并在已有的数据资料上进行分析,然后才能得出设计方案,然而依靠地质勘察,有时候也无法得到十分准确的数据信息,在勘察过程中,受到时间以及自然环境的影响,测量会产生一定的误差。因此,必须结合实际情况进行设计。但目前公路隧道工程的设计人员并没有实地考察,大部分是在勘察资料的基础上进行设计,所以难免在设计的时候出现一些偏差,从而影响到工程设计水平;另外一方面由于公路隧道施工人员流动性很大,施工人员文化水平低,所以对技术的掌握并不是很熟练。
2.我国公路隧道工程技术的展望
2.1围岩稳定监测与信息反馈技术
由于岩土材料物理特性和力学特性非常复杂,要想用解析手段预测隧道等地下结构物的力学动态,就必须建立精度很高的本构关系式。然而,本构关系式越复杂,所含的力学参数越多,这些参数不管是采用室内试验还是现场测试都是非常困难的。由于岩土的非连续介质特性,即使通过一些较先进的手段能测得这些参数,其解析结果与实际状态往往也有较大差异。所幸的是,像隧道这样的地下工程,开挖面前方虽是未知的,但同时也是可再设计的,这就给人们客观地评价围岩特性及预测开挖面前方力学动态提供了机会,并进而对地下结构进行重新设计使之更符合实际情况成为可能。即,通过施工现场开挖过程中,历时地对围岩变形进行量测,然后以这些位移量测信息为依据,反演计算围岩物理力学参数,在此基础上重新评价隧道结构的事前设计,确定更符合围岩动态的支护参数。将此过程称为反分析过程,或信息化设计,由于该工作是在施工过程中完成的,又称它为现场临床诊断式施工。关于以位移量测信息为依据的确定性反演分析方法的研究,自20世纪80年代以来取得相当进展,并日趋成熟。关于确定性信息反馈技术,国内外专家、学者已做了许多工作,并取得一些成就。但是,大量隧道工程实践证明,用确定性解得出的结果与实际测试结果有较大出入。这除了计算模型及计算误差等原因外,隧道开挖引起的围岩动态所具有的不确定性对上述结果具有致命性影响。例如,围岩位移观测量具有很强的离散性,它们是一些在确定意义上不可预测的随机信号;待求围岩参数并非某一确定量,而是处于某种随机过程(如MarkovProcess)的状态估计量,显然与实际围岩状态不符,得到的结果当然有很大的离散性。
2.2扁平大断面公路隧道设计与施工技术
随着6车道高速公路的增多,我国大断面(3车道)公路隧道已开始兴建,如广东大宝山隧道、靠椅山隧道、深圳大梅沙隧道、重庆铁山坪隧道、真武山隧道等。由于3车道公路隧道的断面积比双车道大得多,例如,日本第二东(京)名(古屋)公路3车道隧道的断面积为113-170m2,比一般双车道的85m2大1.5-2.0倍。近期规划的3车道公路隧道,为适应140km/h高速行车速度的要求,其断面积达170m2—200m2,局部断面达230m2的超大断面,开挖宽度达23m。英法海峡隧道分叉处断面的开挖宽度达21.2m,开挖高度达15.4m,开挖断面积为252.2m2。因此,在隧道位置的选定、隧道断面形式、隧道衬砌结构、施工方法、初期支护结构模式、参数等,都要加以深入地研究。目前我国已把大断面公路隧道的修建技术列为重大研究课题予以实施。研究的主要内容是：扁平大断面隧道的力学问题由于车道数的增加,宽度加大了,而高度变化不大,使建筑限界变得扁平,因此,大断面隧道就不得不作成具有扁平的拱形结构。因而使开挖应力的重分布变差,底脚处的应力集中过大,要求较大的地基承载力,防止拱顶不稳定和出现较大的松弛地压等。隧道断面结构的研究如隧道断面的研究,初期支护结构的研究,衬砌结构的研究等。施工方法的研究其中包括基本的施工方法、TBM导坑超前法、不稳定围岩的施工方法及各种辅助工法的研究等。施工技术的研究如减小超欠挖技术的研究、长锚杆技术的研究、大容量喷射机的研制,连续出碴运输系统的研究、湿喷纲纤维混凝土技术的研究、不良地质地段的辅助工法的研究等。扁平大断面隧道的主要施工方法一般有：上半断面超前台阶法;上半断面临时闭合的台阶法;中隔壁法(CD工法);双测壁导坑超前法。通常还需要采用小导管超前支护、压浆或管棚等特别辅助方法与上述主要方法配合施工。在承载力不足的洞口段或掌子面不稳定的隧道中,国外多采用双侧导坑法或中隔壁法。这两种方法特别适用于地质差、断面大、地表下沉有严格要求的情况。据国内外工程实践表明,与台阶法开挖相比,这两种方法开挖引起的地表下沉量很小,因此特别适用于扁平大跨度浅埋隧道开挖。
结语：综上所述,加强公路隧道大规模建设,能促进我国社会经济和环保事业的发展。但在我国当前的公路隧道工程施工中,还存在很多不足之处,必须加强技术与方法创新,切实提高我国公路隧道整体水平。
参考文献
[1]王芃;王传琦.公路隧道建设中涌水量预测方法改进研究仿真[J].科学技术与工程.2017(04)
[2]吴学华.如何实现城市隧道的智能化养护管理——以烟台市胜利南路隧道为例[J].山东工业技术.2017(05)