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摘要：随着长大公路隧道的大量修建，斜、竖井在隧道中的作用越来越重要。一方面可以在施工期间增加作业面，加快施工进度，另一方面还可以在运营期间作为通风、逃生通道。但目前涉及斜、竖井综合利用的研究较少。本文以上罗宜威高速公路隧道建设为依托，在已有斜、竖井功用基础上，采用层次分析法来对斜、竖井的综合效益进行评价研究。由于该隧道宜宾方向洞口进场条件差，是工程重要节点，深化施工图设计，兼顾安全、功能性，经济、可实施性，确定出最优的斜竖井方案，评价了其合理性。
关键词：特长公路隧道；斜竖井；通风设计；
1引言
在交通建设过程中，采用修建隧道的方式来穿越崇山峻岭，不仅可以改变线型，大大缩短行车里程，提高线路质量，确保运输安全，而且对促进区域经济发展、巩固国防具有重要的经济和社会意义。随着国民经济的高速发展，公路、铁路运量激增，对公路、铁路运营能力和运营安全也提出了新的要求，而在山区道路中，隧道作为主要穿越形式之一，自然地刺激了长大（双线和多线断面）隧道的发展。长大隧道设置1 座或多座斜竖井来满足通风或进度要求是隧道建设中的通行做法。
对于运营期间的长大公路隧道来说，为了提高行车的安全性及舒适性，有效减小隧道内 CO 等各种有害气体及烟雾的浓度，为司乘人员及洞内工作人员的身体健康提供保障，常常需要采用特定的机械方式不断地将新鲜空气送入隧道内，以满足隧道内运营卫生环境要求。目前，对于短隧道，一般采用自然通风；但对于交通量不大或隧道进出口的超静压差或热位差很大的长大隧道，如何将自然通风和机械通风相结合以满足隧道通风的设计要求，研究甚少。
在本文中，以以上罗宜威高速公路隧道工程背景，对长大公路隧道斜竖井的综合利用及自然通风进行了研究。
2工程概况
2.1 上罗隧道概况
上罗隧道在珙县玉和苗族乡边缘进洞，在上罗镇北侧后营村出洞，为双向四车道的高速公路隧道，设计行车速度80km/h，隧道全长7025m。隧道总体线路控制性因素为分布到工程四周的页岩气开发井以及五同沟深V形地形，线路控制离页岩气井大于200m，线路要避免桥梁及路基在深V沟谷长距离布设。工程地质方面，上罗道隧址区无区域活动性大断裂，区域地质较稳定，隧道穿越岩层大范围具有薄层缓倾的特点。隧道洞身主要穿越隧道穿越地层主要为中风化砂岩夹泥质砂岩，出洞2km穿越灰岩地层，节理裂隙发育，岩质较软，岩体破碎。工程区内地下水可分为四大类：松散岩类孔隙潜水、碎屑岩孔隙裂隙层间水、基岩裂隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水。
2.3 隧道进口处交通条件
上罗隧道路线经底洞镇、玉和乡、上罗镇。线路位置均为狭长地带及“V”字形深沟。地质条件复杂，地质灾害（滑坡、山体崩塌、地震）频发。通往临县道主要为老宜威公路、兴底路，交通条件极差。
既有道路为村村通道路，宽3.5m，主要为农用车及以下小型车辆通行道路；面层为混凝土路面，厚15cm，小半径弯道多达50处，道路两旁多为民房且经过2处危桥。
上罗隧道进口位于标段（宜威高速公路3标）的中后部位置，洞口位置处于山腰。洞口距主要干道15.7Km，便道全部采用新建。便道修建范围均为“V”字形地貌，相对平缓地段已为居民区。便道选址很困难，只能沿山腰修建。便道跨河23处，便桥数量多，工程量大。征地数量大。进口位置便道施工工期约5个月，较常规便道时间长。
3. 斜竖井方案比选
在对比斜竖井方案前，对上罗隧道进口位置进行介绍，上罗隧道进洞洞口处于山腰，自然坡度72°，距坡脚相对高差左线41.5m，右线37.8m（现场实测），出露围岩为泥岩，裂隙发育，有水，成股流出。隧道洞口往大里程方向1m为“白果树2#大桥”；右线洞口右下方20m处有小型发电站一座；上方有水电站进水管上跨；C1K23+060右30m处有鱼塘一个，约2亩，无条件进洞。进洞位置考虑通过设置一横洞解决进洞问题。
3.1 竖井方案
在没有辅助施工需求以及具备条件的情况下，地形条件合适，可考虑设置竖井，竖井通风效果较斜井好。上罗隧道方案一不考虑通风井辅助施工，于C1ZK27+460设置通风竖井一座，竖井顶标高810m，井底标高603m，长207m，通过地下风机房进行送排风。
隧道采用竖井作为纵向分段通风井时，其长度比斜井短，因而沿程阻力比斜井小，设备能耗损失较斜井小，造价略低，通风效果好；而采用送排分设的斜井通风时，送风的斜井可用作疏散，竖井深度超过200m。该方案其平面布置及施工进度如下，其工期58.2个月。
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图1 竖井方案
3.2 斜井方案
由于竖井不参与辅助施工，其隧道总工期远超计划工期，方案二考虑通风井辅助隧道施工，于C1ZK27+560设置通风斜井（分离式）两座，1#、2#斜井坡度-9.5%，斜井长度为870m，通过地面风机房进行送排风。
隧道采用斜井合设在一处时，在保证分段通风长度满足要求的情况下，两个隧道在风机房内可共用备用风机，减少设备，紧急情况下还可互为备用风机，通风效果较好。工期45.2个月，其平面布置如图2。
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图2斜井方案
3.3 增设专用斜井方案
考虑到工期及隧道不确定性因素，该方案比选于C1ZK25+300、C1ZK27+460共设置斜井三座，1、2#斜井长度870m，斜井坡度-10.8%，3#斜井长度890m，斜井坡度-9.5%，通过地下风机房进行送排风。该斜井方案，设置了专用施工斜井，规模较大。该方案的优点是能够保证工期，工期约42个月，但是投资增加较多。
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图3专用斜井方案
4.结轮
通过上述比选，首先从工期上来看，如果不考虑竖井辅助施工，总工期58.2个月，不满足计划建设工期4年的要求；如果设置一处斜井辅助施工，施工期可以改善到45.2个月，满足要求；方案三对工期有保证，但投资费用较高。从功能上来考虑，竖井通风效果好，但斜井通风也能满足国家规范对通风的要求，同时斜井也能兼作疏散功能。从目前国内公路隧道通风井选择来考虑，并没有趋向性，而是因地制宜，结合地形条件，计划总工期等综合考虑。鉴于上述分析，推荐方案二作为施工图方案。本方案研究可为类似工程提供一定的实践经验及技术参考。
参考文献：
[1]《公路隧道设计规范 第一册 土建工程》JTG 3370.1-2018 人民交通出版社.
[2]尤鸿波. 特长隧道自然风影响因素及计算方法研究. 西南交通大学硕士论文，2007年
[3]石平，程久胜，乌池坝特长公路隧道通风方案设计. 《现代隧道术》 2007年2月
[4]陈光明，韦薇，胡益华 特长公路隧道斜井、竖井设计技术与经验 《隧道建设》 2015年4月
作者简介：黎建（1979- ）高级工程师，从事隧道及地下工程设计工作。