中交第四航务工程勘察设计院有限公司 江西省南昌市 330000
摘要：本文对高海拔地区公路隧道总体和土建工程设计的关键技术要点进行梳理与总结，完善、补充了高海拔地区公路隧道土建设计相关内容，对今后类似高海拔公路隧道工程设计具有一定的借鉴意义。
关键词：高海拔；公路隧道；土建工程；设计
1高海拔地区建设条件典型特征
根据已建、在建和正在开展前期勘察设计的隧道工程区域建设条件分析，高海拔地区隧道建设条件具有以下典型特征：
1.1复杂地形地貌：高海拔隧道多位于青藏高原地区及其周边，地形峡谷深切、山体陡峻、沟谷纵横，如图1所示。
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图1嘎隆拉隧道洞口
1.2恶劣气候环境：气压低、含氧量低、气温低、强紫外线。
1.3不良地质发育：除低海拔地区隧道工程常遇到的洞口滑坡及危岩、浅埋偏压、地下水腐蚀性、煤层瓦斯、采空区、富水地层、软弱围岩和断层破碎带等不良地质外，高海拔隧道还常会遇到多年冻土、高温地层、放射性地层、高地应力、活动断裂带等特殊不良地质。
1.4脆弱生态环境：高海拔隧址区人烟稀少，植被覆盖率低，植物成活率低，其生态环境十分脆弱，且生态恢复能力极差，一旦遭受破坏便难以恢复。
2高海拔公路隧道土建工程设计关键技术要点
2.1隧道勘察
高海拔地区建设条件具有不同于低海拔地区的特殊性，地勘资料作为隧道设计的基本依据和基础条件之一，应务必做到详实与准确。
（1）应尽量采用先进的勘察技术手段，重点路段采用不同勘察方法进行相互验证。
（2）应重点查明不同勘察设计阶段时，隧址区地形地貌及气象条件、地层岩性、地质构造与地震、工程水文条件、不良地质情况等。
（3）应对周边类似工程建设、运营养护等方面资料或经验，进行完整搜集或做充分调研分析。
2.2隧道隧址与平纵
隧道选址总体上应服从路线走向，但对于超长隧道或者地质极复杂的隧道，应将其作为控制工程进行深入比选研究。高海拔地区隧道选址，还应遵循“环境（保）选线、地质选线、全寿命周期考量”的基本原则。
隧道平面应结合地形、地质条件灵活选用线型组合，控制工程规模、绕避重大不良地质体或环境（人文）敏感点，特殊情况也可采用螺旋隧道克服区域地形高差大问题。
隧道纵坡一般结合总体路线与工程水文地质条件进行设置，特长隧道纵坡还应综合考虑通风、防灾救援、施工排水等因素进行综合确定。
2.3隧道洞口
隧道洞口位置应确保设置在常年雪线高程以下，宜设置在山体阳坡侧（如图2，阴坡侧积雪严重），洞口朝向宜偏离阳光直射一定角度。
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图2阴坡侧积雪
洞口位置还应尽量绕避洞口风吹雪（如图3所示）、大型滑坡体、大体量危岩、大范围多年冻土等不良地质体。
洞门形式结合地形地质条件采用削竹式、端墙式洞门结构；结合防减光、防雪、保温等要求，设置洞口段延长棚架结构，如图4；洞口景观设计应结合当地文化特点进行设计，凸显当地民族特色。
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图3风吹雪掩埋车辆
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图4洞口遮光棚
2.4隧道辅助通道
2.4.1人行及车行横通道
人行及车行横通道断面大小可按规范相关要求进行设计。高海拔地区含氧量低，人员疏散能力大大降低，横通道间距宜进行加密布置，且有条件情况下，应结合隧道长度、海拔高度、纵坡大小等确定其间距。
2.4.2通风/排烟辅助通道
通风/排烟辅助通道应根据地形地貌、水文地质条件等，并结合隧道通风、排烟、防灾救援等相关要求综合确定，典型平面布置如图5。
高海拔地区冬季常年积雪，养护十分不便利，应慎用地面风机房。采用地下风机房时，应设置在工程水文地质条件较好的段落。
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图5特长隧道通风井效果图
2.4.3横向施工辅助通道
横向施工辅助通道根据隧址区实际地形、地质情况，结合隧道总体工期要求和地面交通情况等，于隧道傍山侧设置。其断面大小及支护参数可根据实际使用功能确定，并按临时结构物的相关要求进行设计。
2.4.4其他辅助功能洞室
洞外地形受限或隧道过长时，可考虑在隧道洞身设置洞内变电所，并应将其设置在工程水文地质条件较好地段。
对于超长公路隧道而言，为缓解驾乘人员行车疲劳，可在隧道洞身设置局部段落的拱部彩色涂装或洞内景观带；为提高隧道内运营期间救援能力，可设置洞内转换通道，具体段落应结合功能要求及工程水文地质条件进行设置。
2.5隧道结构型式及内轮廓
隧道不宜采用连拱隧道型式，可采用小净距、分离式型式或两者组合；局部沿河傍山地段，可设置棚洞或明洞结构防止落石对行车产生安全隐患。隧道内轮廓除考虑结构受力，以及装饰、交通工程、附属设施等所需空间要求外，还应考虑保温层空间，且宜加大隧道建筑限界与内轮廓的富余量。
2.6隧道防寒保温与节能环保
2.6.1有条件情况下，宜对隧址区的气象条件进行实测，并结合既往相关气象资料统筹分析。
2.6.2注重加强隧道洞口段衬砌结构混凝土的抗冻性能设计，以及排水系统的防寒保温设计；还应对施工期间相关结构或设备的防寒保温措施提出具体要求。
2.6.3高海拔地区生态环境脆弱，应注重生态保护相关设计，如：绕避环境敏感点、减少建设占地、选择环保型材料、施工废水处理后排放、隧道弃渣综合利用等。
2.6.4高海拔地区清洁能源丰富，应加强地热、太阳能、风能、水能等清洁能源的利用研究与应用。
2.7隧道不良地质处治
高海拔公路隧道可能会遇到以下特殊不良地质现象，其危害与处治对策为：
2.7.1滑坡体或不稳定堆积体：洞口滑坡体直接影响隧道洞口及洞外结构物的稳定与安全。路线应逃避或正穿大型滑坡体、不稳定堆积体，并应结合洞外结构物，按最不利工况对洞口滑坡体或不稳定堆积体进行分析与评估
2.7.2洞口危岩（落石）：其危害与洞口滑坡体类似。
大体量或地形高差巨大的危岩体（落石）处治应采取路线绕避措施。一般危岩体处治可采取清危、加固、主（被）动防护网等措施；难以路线绕避或工程处治时，可采用棚洞结构防治危岩体（落石）对行车产生不利影响。
结束语
高海拔地区地形地貌复杂多变、气候环境条件恶劣、特殊不良地质发育、生态环境十分脆弱，给隧道工程建设与运营带来更大挑战。借鉴于国内类似隧道工程现状，结合笔者在藏区公路隧道设计、咨询及科研工作，以及相关规范编制工作的经验总结，提出高海拔公路隧道土建设计应重点关注一下几点：
（1）夯实隧道勘察工作，重点查明高海拔地区气候气象条件、工程水文地质条件、典型不良地质现象等。
（2）加强隧道工程总体设计，应对隧址进行多方位比选，合理灵活采用平纵曲线组合，多维度考量确定隧道洞口位置，结合项目特点合理采用隧道相关辅助通道。
（3）结合地形地貌、工程水文地质条件合理采用隧道结构形式及其组合，建议适当增大隧道建筑限界与内轮廓之间富余量。
（4）应对隧道不良地质进行详细论证分析，并提出针对性处治对策；同时，还应特别注重高海拔公路隧道防寒保温与节能环保设计。
（5）应积极采用先进机械化设备、新技术等，提高隧道施工工效及工程质量，缩短隧道施工工期；同时还应注重施工人员身体健康管理。
参考文献：
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［2］王道良．高原高海拔超长公路隧道方案综合比选研究［J］．公路交通技术，2019（6）：81-88．
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