摘要：本文针对山区隧道勘察设计中的关键技术问题，结合工程实例，在简要阐述设计原则的基础上，深入分析了山区隧道勘察设计整体设计思路，并提出的关键技术的应用要点。得出在山区隧道勘察设计中合理应用关键技术对提高设计的合理性和科学性有重要意义的结论，希望对相关的单位有一定帮助。
关键词：山区隧道；勘察设计；关键技术
引言：大量工程实例表明，山区隧道在设计施工中，会受到地形地貌、水文地质等因素的影响，大大增加了建设的难度，为最大限度上实现山区隧道设计的安全性、合理性、可行性，就必须对地质勘察结果进行综合分析，才能从根本上提升隧道设计的科学性。但我国对此方面的研究还不够深入，因此，本文基于工程实例，对山区隧道勘察设计中的关键技术问题做了如下研究。
1、案例分析
某山区隧道工程，从地势上而言，主要呈现西北高，东南低的特性，通过地质勘察结果显示，该隧道工程水文地质条件比较复杂，其进口段被花岗岩覆盖，且分布不够均匀，为砂土填充，填充层厚度在2m以上，属于Ⅴ级围岩，隧道出口附近为U字形沟槽，常年积水，大大增加了隧道工程设计和施工的难度。隧道洞口基本和等高线情况 如图1所示：
图1 基本与等高线垂直进洞的隧道
需要采用一系列先进可行的技术，才能确保该隧道工程设计的科学性和合理性。
2、山区隧道勘察设计原则
为确保山区隧道勘察设计的合理性和科学性，需要根据水文地质勘察结果和相关资料，严格遵循以下几点设计原则：
第一，严格遵循《山区隧道设计规范》中的相关规定，为后期施工建设提供真实有效的数据支撑。
第二，在隧道洞口要科学合理的设置洞门，洞门结构可以是柱式结构，也可以是台阶式结构。根据地质勘察结果和隧道特性进行合理设计【1】。
第三，在进行中线和隧道洞口地形的等高斜交设计时，在洞门要尽量采用斜交式设计方法，线路中线和端墙的交角要控制在45°以上。
第四，在隧道内部轮廓设计时，既要符合山区隧道设计规范，又要确保洞内设备齐全，包括：排水设施、照明设施、通风设施、管理设施等。
3、山区隧道勘察设计思路
就案例工程而言，周围水文地质条件比较复杂，在具体设计中需要综合考虑多个问题，根据目前现有经验，结合山区高速公路具体特点，该山区隧道勘察设计中遇到的关键技术问题如表1所示：
表1 山区隧道勘察设计中关键设计问题表
项目关键性技术问题
方案优化严格按照相关规定，通过多方配比选择最佳的设计方案。
不良地质针对不良地质，要合理利用现代遥感技术、航测数模技术、计算机集成技术等进行全面对比。
线路设计严格遵循协调性原则，确保山区隧道设计的科学性。
隧道岩溶隧道的设计时要进行全面分析对比。
在山区隧道勘察设计中，既要严格遵循安全和功能并重的原则，又要充分考虑经济合理，自然和谐的理念，设计思路主要有以下几个方面：
第一，在进行隧道布线设计时，要综合考虑地形、地质因素，短隧道要尽量服从长隧道控制线位，最大限度上提升山区隧道段线位指标。
第二，在方案比选和勘查设计时，要全面开展地质勘查工作，采用收集地质文献、地质测绘、坑探、物理勘探、钻探和试验测试工作等手段，选择在地质条件较好的地段，从而保证工程施工以及运营期间的结构安全，缩短建设工期、降低工程造价。
第三，在进行隧道进口和出口设计时，要严格遵循“早进洞、晚出洞”的设计理念，降低开挖工程量，减少对周围原有山体和地形地貌的损坏程度，保护周围的自然生态环境。
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第四，在隧道入洞口设计过程中，要充分体现“顺应自然、发展特色、整体设计”的方针，根据山区地形地貌和水文地质条件，科学合理的选择隧道洞口形式，确保隧道洞口和周围环境能融为一个整体。
第五，在选择支护结构时，要尽量选择具有足够强度和耐久性的支护体系，综合考虑支护结构的受力安全性、经济合理性等因素，从而选择出恰当的偏平率和矢跨比，提升山区隧道勘察设计的合理性。
4、山区隧道勘察设计中关键技术的应用
4.1地质勘查方法
山区隧道地质条件一般极为复杂，地形陡峻，通行较为困难，地质勘查要本着从宏观到微观、从面到线再到点的工作方案，合理采用勘查方法。本案例主要采用了隧道轴线贯通物探，从宏观上把握隧道地质条件，以可控源音频大地电磁测探（CSAMT），结合高密度电阻率法成像法测探和直流电测探等综合物探方案进行勘查；再次基础上开展隧道地面地质调查及构造地质专题研究，对物探结构进行核实和补充；通过开展地质钻探和综合测井具体揭示具体地质信息；开展地应力测试及各项岩石物理力学性质试验，对场区的地应力场进行综合分析，为隧道开挖的影响分析提供基础，开展系统的水文地质调查、测流及水化实验，进行钻孔水文地质试验，分析隧道开挖口涌突水问题。
4.1洞口段线形设计
通过对多次200多次山区隧道行车安全事故的调查研究表明，约85%以上的安全事故都发生在隧道引道的位置，10%的安全事故发生 在隧道入口200m范围中【2】。主要原因是当车辆进入隧道以后，驾驶人员的视野会发生暂时性中断，难以短时间适应明暗交替，也就无法正常操作，从而发生交通事故。针对此类问题：在洞口线段设计过程中，要格外注重隧道洞口段线形的连续性，并在隧道进口和出口的位置，进行平纵线形处理，从而改善驾驶人员对明暗光线的适应度，提升行车的安全性。
4.2线路总体设计
在山区进行隧道施工，势必会对周围的自然生态环境造成不同程度的破坏，为有效降低资源的浪费，和对环境造成的破坏。在山区隧道勘察设计时，需要综合考虑多重因素，并注重实际需求和环境的协调。在综合考虑地形地貌、水文地质、保护环境、安全高效等多方面因素的基础上进行合理设计。就案例工程而言，采用了分离式设计方案，对后期施工建设中存在经济效益和施工技术进行充分研讨，从而全面了解和掌握长隧道、中长隧道、短隧道施工的优劣，以提高施工质量和经济效益为前提，通过多种隧道长度相互结合的方法，最大限度上提升山区隧道勘察设计的灵活性和科学性。
4.3隧道衬砌结构设计
就案例工程而言，在进行隧道横截面设计过程中，需要隧道工程具有极强的耐久性，并深入分析和考虑行车的安全性以及后期养护的便利性。为有效提升后期行车的安全性，既要在隧道入口和出口段设置明洞，还要融入复合式衬砌的设计理念，如果存在斜交进洞的问题，则要采取斜交衬砌的方法，斜交角度不能低于45°。因此，在具体设计过程中，还要对围岩变形情况进行全面监测，为隧道勘察设计提供真实有效的数据支持【3】。
4.4隧道通风设计
针对比较长的隧道，可能会发生缺氧的现象，甚至可能会混杂着少量有害气体，严重影响着隧道内部的空气质量。目前我国压入式通风独头通风的最大长度为3400m，但如果采用巷道式通风，则可大幅度延长通风的长度。在山区隧道勘察中开展通风设计的主要目的是改善隧道内部环境，但不同的施工工序对隧道内部环境造成的污染也不尽相同，而随着隧道挖掘深度的不断叠加，通风量也会随之变大，因此，在进行通风设计时，要采用分阶段设计方案，并在确定通风方案前，对隧道通风系统中所需的风压和风量进行综合计算，确保通风设计的科学性和可用性。
4.5 防排水设计
山区隧道防排水是整个隧道工程施工建设的重中之重，山区隧道中存在很多地下水和地下暗河，如果防排水设计不当，可能会发生严重的渗漏现象，从而影响隧道工程的施工质量和整体结构的稳定性。就案例工程而言，在勘察设计中采用了“防、排、堵、截”相互结合的方法，在隧道内部设计了一套完整的防排水系统，有效解决了地下水和渗水对隧道的影响【4】。同时考虑到气候变化对防排水系统造成的影响，在进行防排水结构设计时，要充分在初期支护和二次衬砌之间加设保温层，确保防排水系统在寒冷的冬季也可以正常应用。
5、结束语
综上所述，本文结合工程实例，深入研究了山区隧道勘察设计中的关键技术问题，研究结果表明，山区隧道勘察设计具有很强的综合性和系统性，任何一个细微的环节控制不当，都会引发严重质量问题和安全事故。因此，需要从洞口段线形设计、线路总体设计、隧道衬砌结构设计、隧道通风设计、防排水设计等多个方面同时入手，才能最大限度上提升山区隧道勘察设计的质量。
参考文献:
[1]周先银.山区高速公路勘察设计中的关键技术[J].建筑技术开发,2016,43(12):126-127.
[2]罗剑.山区高速公路隧道设计关键技术[J].低碳世界,2016(11):176-177.
[3]罗远庆.山区高速公路隧道设计关键技术[J].交通世界(运输.车辆),2015(09):131-132.
[4]宋艳彬.山区高速公路隧道设计关键技术[J].市政技术,2015,33(02):85-
论文作者:郭守儆
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/14
标签：隧道论文; 山区论文; 勘察设计论文; 地质论文; 关键技术论文; 水文地质论文; 洞口论文; 《防护工程》2018年第20期论文;