关于公路隧道改扩建方案适用性分析

近年来，随着公路建设投资的大规模增加，我国的公路通车里程飞速增长，国内在役隧道的规模也呈逐年增长的趋势，一些修建年代较久远的隧道因设计技术指标较低，通行能力不足，满足不了通行需求，从而影响道路的通行能力，制约经济发展。此外，由于隧道使用年限长、地质气候条件变化、设计施工技术落后等因素影响，很多老旧隧道出现净空过小、衬砌病害、路面开裂和渗漏水等现象。因此，如何利用改扩建时机消除这些病害、提高隧道通行能力，成为目前迫切需要考虑的问题。

一、隧道改扩建方案概述

隧道改扩建是为了改善隧道通行条件、增加通行能力，或提高公路等级和标准。在形式上，隧道改扩建分为扩建、增建、原位改建，在方案上，往往需要对这3种形式进行组合，实现单洞双车道改为双洞四车道、双洞四车道改为双向六车道或八车道通行能力目标。

二、改扩建方式

（一）原位扩建

隧道原位改扩建是指在原有隧道的基础上，拆除原有支护结构后对周围围岩体进行扩挖，以增大隧道断面，形成符合其使用要求的新隧道，从而提升其服务水平。与新建隧道施工方法、施工工序、支护措施有较大不同：需要破坏即有隧道支护结构施工风险大，不同的改扩建形式和方法对围岩稳定性影响大，交通通行要求对工期要求较苛刻。原位扩建的方式包括单侧扩建、两侧扩建及周边扩建3种。

（二）增建隧道

增建隧道是指新建与既有隧道并行隧道法方式，满足目标通行能力的要求，在既有隧道不宜改建、扩建的时候常采用，在高等级公路隧道改扩建中常有应用。其显著优势是可避免改建中的中断交通问题，且可利用既有隧道已获得的地质情况资料，做到安全有序施工。

（三）原位改建（利用）

改建是对既有隧道进行衬砌结构加固、路副调整、路面翻修、排水沟改造、电缆沟改造、增设横通道、局部提高技术指标和安全指标、改善服务功能等。隧道建筑限界与线型条件具备要求时，可进行提速改建，对机电、照明等系统进行改造升级。当技术与经济条件限制时，可采用原技术标准，常常需要配合新建隧道来达到预期功能，这种情况的弊端是新旧隧道之间可能存在速度差，对项目整体的服务能力及舒适度形成一定制约。

三、方案选择适用性因素分析

针对不同的既有隧道现状和目标通行能力要求，改扩建方案往往具有适用性，需要对扩建、新建、改建独立方式及组合方式进行对比分析，从投资、工期、安全、社会综合效益、通行能力及舒适性方案开展分析，找到较为适合的方案。

（一）既有交通保通影响

对于山岭公路隧道，相比桥梁、路基工程，绕行方案的选择成为隧道改扩建首要考虑的因素，为保证既有道路的正常运营，单洞隧道多选择在临近侧新建隧道的方案，待新建隧道完成后进行交通转换和既有隧道改建；双洞隧道扩建方案则采用左右副交替开展的方式，保留半副通行。当采用单洞隧道扩挖方案时，也有选择利用箱涵等保护结构，实现作业面下方不中断交通，该方法在日本应用较多，在国内少见。

（二）地质因素

对于隧道工程而言，围岩地质的好坏直接与工程建设的风险、难度、工期、投资关联。对于穿越复杂不良地质路段的隧道，改扩建难度往往比新建隧道更大，扩挖、拆除支护会对建设期不良地质体产生二次扰动，需要在改扩建方案选择时着重考虑。

（三）工程造价

随着工程项目融资渠道多元化、社会资本进入工程建设领域，工程经济效益对工程方案的选择也至关重要。对于隧道改扩建项目而言，工程费用主要为隧道工程建安费、隧道新增占地费以及其他费用。

（四）既有隧道状况

既有隧道状况包括其本身技术指标与技术状况两方面内容。技术指标包括隧道的线型指标、建筑限界等，这些技术指标决定了隧道在改建情况下可运行的最大行车时速，是方案比选的重要基础资料。

（五）计划工期

对于公路改扩建工期控制的关键影响因素，一般存在人为因素、技术因素、材料和设备因素、机具因素、资金因素、气候因素、环境因素等。在隧道改扩建方案选择时，研究工期影响因素对于及时、妥善处理好工期控制问题，减少工程质量风险以及提高投资效益具有重要意义。

四、展望

21世纪以来，隧道工程领域的新材料、新技术、新工法层出不穷，隧道建设已迈入新的发展阶段。综合国内改扩建隧道的修建情况及研究热点梳理，对今后的隧道改扩建工程研究有如下几点展望：

一是隧道全生命周期的系统管理。对于隧道全生命周期进行信息化管理，对未来的改扩建工程的决策、设计、施工及运营过程可提供重要数据支撑。

二是隧道绿色施工、快速建造技术。在当前“碳达峰、碳中和”的大背景下，隧道改扩建的绿色施工技术已受到广泛重视。加之，近年来隧道新型施工机械、施工工艺层出不穷，隧道改扩建工程的绿色施工、快速建造技术非常具有发展前景。

三是进一步研究利用既有隧道二次衬砌作为新建隧道初期支护的全套设计施工方法，为今后隧道改扩建降本增效提供支撑。（纪强）

（审核专家 王一臣 ）