徐 超

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院)

1 工程概況

云山隧道位于榆社至和順高速公路工程項(xiàng)目(榆社至和順高速公路工程項(xiàng)目下屬于汾陽(yáng)至邢臺(tái)高速公路工程項(xiàng)目，以山西榆社縣趙道峪村為起點(diǎn)，以山西和順縣康家樓為重點(diǎn)，項(xiàng)目全長(zhǎng)為76.692 km)，隧道工程整體長(zhǎng)度為11.40 km，由于其所處地理位置的特殊性，使得其成為了整個(gè)高速公路建設(shè)及后期運(yùn)行中的重點(diǎn)性控制工程之一。同時(shí)，由于隧道的長(zhǎng)度達(dá)到了11.40 km，按照我國(guó)現(xiàn)行的道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)看，屬于特長(zhǎng)隧道。因此，需要在隧道設(shè)計(jì)的過(guò)程當(dāng)中，加以特別的關(guān)注，以最大限度的保障隧道工程后期運(yùn)行中的質(zhì)量可靠與有效。

在云山隧道當(dāng)中，所涉及到的相關(guān)技術(shù)性標(biāo)準(zhǔn)與基礎(chǔ)性參數(shù)按照如下標(biāo)準(zhǔn)制定:(1)路面設(shè)計(jì)車輛行駛速度:80 km/h;(2)路面設(shè)計(jì)車輛荷載等級(jí):公路—Ⅰ級(jí);(3)隧道內(nèi)部?jī)艨諗?shù)值:5.0 m;(4)行車道:雙向車道;(5)左側(cè)/右側(cè)側(cè)向?qū)挾?0.5 m;(6)左側(cè)/右側(cè)檢修寬度:0.75 m。

云山隧道建設(shè)過(guò)程中，內(nèi)部輪廓設(shè)置為三心圓模式。同時(shí)，考慮到云山隧道建設(shè)區(qū)域內(nèi)的圍巖級(jí)別多表現(xiàn)為Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ這三個(gè)等級(jí)，因而，為了能夠最大限度的保障平行主洞在各種工況與作業(yè)環(huán)境下不會(huì)產(chǎn)生相互干擾與影響，按照要求將隧道左右線設(shè)計(jì)線間隔距離控制在25.0 ～35.0 m 范圍之內(nèi)。

2 隧道設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)體會(huì)

2.1 隧道特殊燈光段的設(shè)置

由于云山隧道的整體建設(shè)長(zhǎng)度達(dá)到了11.40 km，按照我國(guó)現(xiàn)行的道路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范來(lái)看，屬于特長(zhǎng)隧道。同時(shí)，按照公路建設(shè)中的設(shè)定車輛形式速度標(biāo)準(zhǔn):80 km/h 來(lái)看，行駛完整個(gè)隧道需要耗費(fèi)10 min 以上的時(shí)間。從車輛駕駛?cè)藛T的角度上來(lái)說(shuō)，在長(zhǎng)達(dá)十余分鐘的駕駛過(guò)程當(dāng)中，隧道所呈現(xiàn)出的封閉感會(huì)導(dǎo)致駕駛?cè)藛T產(chǎn)生恐懼、煩躁的心理，潛在行駛安全方面的隱患。因此，為了確保在云山隧道內(nèi)車輛行駛的安全性，隧道設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中就將對(duì)于特殊燈光段的設(shè)計(jì)作為了關(guān)鍵性的工作內(nèi)容。

本工程在參考秦嶺終南山特長(zhǎng)公路隧道特殊燈光帶設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，按照如下設(shè)計(jì)方案進(jìn)行實(shí)施:左右隧洞各設(shè)置一段，長(zhǎng)度均為200.0 m，燈光段的位置設(shè)定在隧道中間區(qū)域。具體的特殊燈光段設(shè)計(jì)示意圖如圖1 所示。結(jié)合圖1 可知，該段落建筑限界為13.00 ×5.00 m，相對(duì)于正常隧道段落建筑限界10.25 ×5.00 m 來(lái)說(shuō)，比正常隧道段落寬2.75 m，凈高相同。燈光設(shè)置中，通過(guò)對(duì)顯色指數(shù)較好燈光的應(yīng)用，通過(guò)圖案投光的方式，避免車輛行駛?cè)藛T產(chǎn)生單調(diào)、緊張的負(fù)面情緒。

圖1 特殊燈光段內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)圖(cm)

2.2 斜豎井的設(shè)置

云山特長(zhǎng)隧道斜豎井的布設(shè)方案綜合各方因素，最終確定為1#豎井配合3#斜井的色織方案。其主要參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 斜豎井主要參數(shù)表

在斜豎井布設(shè)階段，通過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)踏勘，由于地形的限制，最終將斜豎井的井口位置均設(shè)在了線位的右側(cè)，這樣就使得3#、4#斜井的送排風(fēng)道必須跨越右洞才可實(shí)現(xiàn)對(duì)左洞送排風(fēng)。如圖2 所示，送、排風(fēng)道跨越右洞時(shí)的情況。風(fēng)道跨越右洞時(shí)主洞斷面需相應(yīng)擴(kuò)大，風(fēng)道與右洞十字交叉段，結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，施工安全風(fēng)險(xiǎn)較大。針對(duì)該段落，施工圖階段做了多次論證，并進(jìn)行了多次結(jié)構(gòu)計(jì)算及數(shù)值模擬分析，在理論上保證充分安全的情況下進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，以期施工階段該段落能安全順利通過(guò)。

圖2 送、排風(fēng)道縱斷面圖

設(shè)置斜井的目的就是通過(guò)斜井輔助施工主洞，以增加主洞施工作業(yè)面，提高施工進(jìn)度，確保工期。為此，斜井無(wú)軌運(yùn)輸?shù)钠露染统闪岁P(guān)鍵問(wèn)題，針對(duì)這一問(wèn)題，初步設(shè)計(jì)及施工圖設(shè)計(jì)階段均進(jìn)行了充分的論證，最終與會(huì)專家大部分認(rèn)為無(wú)軌運(yùn)輸出渣斜井的坡度以不大于13%為原則。又由于斜井除輔助施工主洞外，還要兼顧運(yùn)營(yíng)期的通風(fēng)，通風(fēng)的效率與斜井的坡度及長(zhǎng)度又有著直接的關(guān)系。綜合考慮，最終方案選定兩座13%以下的斜井，主要用于輔助施工主洞，另一座坡度稍大的斜井及一座豎井，主要用于運(yùn)營(yíng)期的通風(fēng)。目前該隧道已經(jīng)施工5 000 m，據(jù)知，整體斜豎井的布置情況各方反應(yīng)較好。

需要特別說(shuō)明的是，由于本隧道右洞大部分段落處在上坡路段，且為特重交通，車本身排煙量大，污染物排放較多，為了最大可能的提高通風(fēng)的效率，設(shè)置了一座豎井，該豎井主要對(duì)右洞送排風(fēng)。雖然豎井長(zhǎng)度為220 m，施工難度較大，但運(yùn)營(yíng)期間的效率卻是一般斜井不可比擬的。

2.3 地下風(fēng)機(jī)房

地下風(fēng)機(jī)房斷面的確定，主要考慮了軸流風(fēng)機(jī)自身的尺寸、風(fēng)機(jī)的安裝以及風(fēng)機(jī)起吊設(shè)備的安裝、運(yùn)營(yíng)等因素，斷面采用直墻拱型斷面，高12.0 m，寬8.0 m。

地下風(fēng)機(jī)房是本隧道通風(fēng)系統(tǒng)土建工程設(shè)計(jì)中必不可少的大型地下洞室結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是高度、寬度都比較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。運(yùn)營(yíng)期間多臺(tái)大型軸流風(fēng)機(jī)同時(shí)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，有靜載和動(dòng)載同時(shí)作用，所以對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求很高，為此，地下風(fēng)機(jī)房作為重點(diǎn)部位進(jìn)行了加強(qiáng)設(shè)計(jì)?；陲L(fēng)機(jī)房起重設(shè)備的要求，結(jié)合地質(zhì)情況，機(jī)房均設(shè)計(jì)為大拱腳直邊墻形式。拱部考慮到吊車梁上天車的行使空間，以及結(jié)構(gòu)的合理性，設(shè)計(jì)為半圓拱形式。

2.4 橫洞變電站

由于云山隧道長(zhǎng)度較長(zhǎng)，機(jī)電設(shè)計(jì)部門要求必須有高電壓進(jìn)洞，為此隧道內(nèi)設(shè)置了四處橫洞變電站，以解決洞內(nèi)變壓的需要。橫洞變電站橫穿左右洞之間山體，垂直左右洞設(shè)置，洞室兩端與主洞相通，其主要任務(wù)是為洞內(nèi)射流風(fēng)機(jī)供電。設(shè)計(jì)凈空斷面高5.2 m，寬5.9 m，為割圓形斷面。

橫洞變電站的設(shè)計(jì)，也是本隧道的一個(gè)亮點(diǎn)，相對(duì)于以往在車行橫洞內(nèi)設(shè)置箱式變電站的情況優(yōu)越的多。

2.5 緊急停車帶與車、人行橫通道

為方便事故車輛的停放，在隧道左、右洞行車方向的右側(cè)設(shè)置了緊急停車帶，長(zhǎng)40 m。車行、人行橫通道相間布置，間距按350.0 m 加以控制。整個(gè)隧道內(nèi)，單洞對(duì)應(yīng)設(shè)置的緊急停車帶達(dá)到了15 處，同時(shí)對(duì)應(yīng)設(shè)置有15 處車行橫通道以及人行橫通道。在此基礎(chǔ)之上，通過(guò)對(duì)車、人行橫通道進(jìn)行關(guān)聯(lián)性設(shè)計(jì)的方式，固定車、人行橫通道的具體位置，并使車、人行橫通道達(dá)到一對(duì)一的設(shè)計(jì)關(guān)系。

本隧道由于長(zhǎng)度較長(zhǎng)，因此在對(duì)車、人行橫通道以及緊急停車帶進(jìn)行設(shè)計(jì)的而過(guò)程當(dāng)中，車、人行橫通道兩者之間的間隔距離在允許范圍內(nèi)取最小值加以施工，通過(guò)此種設(shè)計(jì)方式，一方面能夠?yàn)樗淼纼?nèi)部的緊急救援提供便捷，另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)左洞室以及右洞室的靈活轉(zhuǎn)換。

［1］中華人民共和國(guó)交通部.JTG D70－2004.公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］中華人民共和國(guó)交通部.JTG /T D70－2010.公路隧道設(shè)計(jì)細(xì)則［S］.

［3］山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院.云山特長(zhǎng)公路隧道施工圖設(shè)計(jì)［Z］.太原:2011.