瑞士隧道設(shè)計(jì)理念與施工技術(shù)探討

1、33瑞士隧道設(shè)計(jì)理念與施工技術(shù)探討彭愛紅1羅淑芬2楊為德3（1、江西省公路橋梁工程局南昌330009）（2、江西省交通廳外經(jīng)辦南昌330006）（3、江西省高等級公路管理局南昌330005）摘要：通過作者2006年7月至8月，隨江西省交通廳2號項(xiàng)目歐洲考察團(tuán)對瑞士近半個月的實(shí)地考察，考察團(tuán)走訪了瑞士的公路建設(shè)、設(shè)計(jì)、咨詢、監(jiān)理、施工等部門，走遍了瑞士近90%的國土，行程近4000km，對瑞士的工程師們的建設(shè)、施工理念有了一個比較詳細(xì)的了

2、解，由于瑞士是一個多山國家，隧道在其交通中扮演了重要的角色，而該國在隧道建設(shè)方面也是聞名于世。在這半個月中重點(diǎn)參觀了該國的隧道設(shè)計(jì)與施工及建設(shè)方面的內(nèi)容，本文主要介紹瑞士隧道的設(shè)計(jì)與施工方面的理念。相信這其中的理念值得我國隧道建設(shè)的同行們學(xué)習(xí)與探討。關(guān)鍵詞：隧道工程；瑞士；隧道；設(shè)計(jì)；施工；理念0前言0.1瑞士簡介聞名世界的阿爾卑斯山脈穿越風(fēng)景優(yōu)美的瑞士，作為一個多山的國家，瑞士在隧道及地下工程建設(shè)方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，早在100多年前

3、就修建了一條15km長的圣哥達(dá)鐵路隧道，而現(xiàn)在正在修建世界上最長的隧道—57km的安格達(dá)隧道。瑞士的公路交通非常發(fā)達(dá)，40年來已累計(jì)建成160多座高速公路隧道，隧道總長度接近130km。1980年建成的圣哥達(dá)公路隧道長度17km，位居世界公路隧道之首位。在100多年的隧道建設(shè)歷史中，瑞士逐步形成了自己的風(fēng)格和特色，并積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，其技術(shù)和工藝始終處于世界的領(lǐng)先位置，其很多全新的設(shè)計(jì)理念和成熟的施工技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)值得我們公路建設(shè)者們借鑒和

4、學(xué)習(xí)。下面就從兩個方面來談?wù)勅鹗克淼廊碌脑O(shè)計(jì)理念與先進(jìn)的施工技術(shù)。1瑞士隧道的全新設(shè)計(jì)理念1.1全新的隧道結(jié)構(gòu)斷面瑞士隧道結(jié)構(gòu)斷面到底新在哪里呢？我們先來看看下面兩張隧道斷面比較圖，即目前我國公路隧道的典型斷面圖(圖1)和瑞士公路隧道的典型斷面圖（圖2）。從上面兩張隧道橫斷面圖可以看出，中國現(xiàn)行隧道與瑞士現(xiàn)行隧道應(yīng)當(dāng)存在較大的差別，而瑞士隧道結(jié)構(gòu)斷面新在哪里呢？下面就兩者的不同處進(jìn)行對比、分析：1.1.1從斷面外形比較：新在結(jié)構(gòu)受力好

5、我國的隧道典型橫斷面外形，近似于一個橢圓，而瑞士的隧道典型橫斷面外形，更接近于一個圓；這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是隧道扁平率（高與最大跨度之比）較大，結(jié)構(gòu)受力更加均勻；從整個隧道運(yùn)營來說，具有更好、更長的使用壽命。圖1我國公路隧道典型橫斷面圖圖2瑞士公路隧道典型橫斷面圖1.1.2從各部位功能分區(qū)比較：新在各部位功能齊全、界線明顯我國公路隧道凈空包括公路建筑限界、通風(fēng)、照明、安全、監(jiān)控及內(nèi)裝等附屬設(shè)施，各附屬設(shè)施都不能侵入隧道建筑限界之內(nèi)。隧道建筑限

6、界由行車道寬、側(cè)向?qū)挾?、人行道寬度或檢修道（圖3）寬度等組成。除照明、通訊、監(jiān)控等管線內(nèi)置在行車到右側(cè)管線溝里外，其他如照明燈、通風(fēng)機(jī)等設(shè)備從順?biāo)淼婪较蚩慈ザ家挥[無余，它們35時因地形或地質(zhì)原因可能還會設(shè)計(jì)超規(guī)范的小半徑曲線，但只要條件允許，瑞士的設(shè)計(jì)師們敢于創(chuàng)新，為了避免不良地質(zhì)，他們敢于大膽設(shè)計(jì)，并不拘泥于規(guī)范的呆板限制。線形設(shè)計(jì)考慮的因素通常包括下面幾個方面的內(nèi)容：1、線路銜接的需要；2、避開不良地質(zhì)帶；3、減小偏壓及其它地質(zhì)災(zāi)害

7、的影響（見圖8、圖9）。圖8虛線為隧道平面線形圖9曲線隧道1.3先進(jìn)的防、排水設(shè)計(jì)瑞士的雙向兩車道隧道與中國典型的雙向兩車道隧道在橫斷面的設(shè)計(jì)上考慮的因素有所不同，瑞士在設(shè)計(jì)中除考慮經(jīng)濟(jì)合理、行車安全、方便維修等諸因素外，還重點(diǎn)考慮了環(huán)境保護(hù)方面的因素。瑞士的公路隧道通常采用復(fù)合襯砌，隧道一般以排為主，防、排、堵相結(jié)合。噴混凝土要求同時滿足支撐和防水的需要。隧道橫坡都是按單向坡設(shè)計(jì)的，路面水先匯集在右側(cè)邊溝，再通過主排水管排出洞外，隧道

8、基巖排水通過兩側(cè)縱向和橫向盲溝以及側(cè)壁排水管來完成，這種考慮是基于隧道路面污水、廢油必須先處理后排放的環(huán)保意識。使用的防水材料等級很高，防水板材由內(nèi)至外由油毛氈、塑料布和PVC板三層粘結(jié)組成，其厚度、硬度、強(qiáng)度等物理力學(xué)指標(biāo)非常高，抗拉和抗老化能力非常強(qiáng)，阻水防水性能非常優(yōu)越（見圖10、圖11）。圖10鋪設(shè)整齊的防水材料圖11防水板鋪設(shè)中1.4形式多樣的洞門設(shè)計(jì)瑞士的工程師們在洞口、洞門的設(shè)計(jì)上真是煞費(fèi)苦心，他們并不機(jī)械的采用端墻式、削

9、竹式等固定的洞門形式，而是總能采用不同的洞門形式讓洞門能夠充分的溶入自然。同時，環(huán)保設(shè)計(jì)概念體現(xiàn)在任何工程設(shè)計(jì)中，隧道也不例外。隧道洞口盡量避免大開挖，爭取“早進(jìn)洞，晚出洞”。為了減少對植被的破壞，多處采用明洞、棚洞或其它明挖后回填的形式，洞門形式極為簡明又貼近自然。許多開挖深度在10m左右的路段亦以隧道的形式(明挖或暗挖)處理。洞口處及其它開挖邊坡一般很緩并植草植樹。隧道所屬通風(fēng)機(jī)房結(jié)合洞門情況設(shè)置在地下，除洞門外幾乎看不見任何混凝土

10、痕跡。讓你感覺到隧道與實(shí)際的環(huán)境如此的相協(xié)調(diào)，你行車在如畫的自然中有時根本感覺不到有隧道的存在（見圖12、圖13）。圖12新穎獨(dú)特的洞門圖13形式多樣的洞門1.5完善的照明和周密的監(jiān)控設(shè)計(jì)為了能夠使隧道安全的運(yùn)營，并讓行車能夠更加順暢和舒適，工程師們對隧道采用了完善的照明設(shè)計(jì)，其公路隧道照明標(biāo)準(zhǔn)大多按CIE標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，照明設(shè)計(jì)速度采用100kmh的瑞士國家標(biāo)準(zhǔn)不折減。大多數(shù)洞口加強(qiáng)過度段采用逆光照明配光，高壓鈉燈光源，照明控制已經(jīng)根據(jù)洞外

11、情況實(shí)現(xiàn)實(shí)時全自動控制，洞內(nèi)設(shè)置光度傳感器，一般單洞內(nèi)裝備4個，進(jìn)口3個，出口1個。公路隧道運(yùn)營和監(jiān)控設(shè)施的完備程度直接關(guān)系到隧道的社會服務(wù)功能和服務(wù)水平，因此，公路管理部門考慮問題的出發(fā)點(diǎn)是如何最大限度地滿足公眾對行車安全、高效和舒適的需要。瑞士對運(yùn)營監(jiān)控設(shè)施的設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)非常重視，在選擇運(yùn)營監(jiān)控設(shè)施時，充分論證設(shè)備投資與運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用之間的關(guān)系。長大隧道基本都有專門的監(jiān)控設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)程控管理，加之完善的標(biāo)志和安全設(shè)施，使駕駛員沒有