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復(fù)雜地質(zhì)條件下軌道交通長大隧道設(shè)計技術(shù)

文檔作者：王世純文檔來源：重慶英杰建設(shè)工程設(shè)計有限責(zé)任公司		更新日期： 2026年08月24日	點擊數(shù)：
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·220· | 工程設(shè)計 | Engineering Design 2020 年第16 期
作者簡介：王世純，男，碩士，高級工程師，研究方向：市
政結(jié)構(gòu)工程設(shè)計。
復(fù)雜地質(zhì)條件下軌道交通長大隧道設(shè)計技術(shù)
王世純
（重慶英杰建設(shè)工程設(shè)計有限責(zé)任公司，重慶 400000）
摘 要：在復(fù)雜地質(zhì)條件下，軌道交通長大隧道設(shè)計系統(tǒng)性比較強(qiáng)，涉及較多專業(yè)內(nèi)容，要求根據(jù)地質(zhì)條件實際情況優(yōu)
化隧道工程設(shè)計方案。對此，文章介紹了軌道交通長大隧道設(shè)計原則，并以某復(fù)雜地質(zhì)條件下軌道交通長大隧道為研究
對象，詳細(xì)研究了隧道設(shè)計的技術(shù)要點，以為相關(guān)隧道工程的設(shè)計提供參考。
關(guān)鍵詞：復(fù)雜地質(zhì)；長大隧道；技術(shù)要點
中圖分類號：U452 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2096-2789（2020）16-0220-02
如今，軌道交通工程項目發(fā)展迅速，在軌道交通項
目建設(shè)中，隧道工程是十分重要的內(nèi)容。部分隧道工程
的施工區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，而隧道工程施工規(guī)模較大，
在具體的設(shè)計過程中，必須綜合考慮隧道工程地質(zhì)條件
以及項目建設(shè)要求，進(jìn)而制定科學(xué)合理的隧道工程設(shè)計
方案。因此，亟需對復(fù)雜地質(zhì)條件下軌道交通長大隧道
設(shè)計的技術(shù)要點進(jìn)行深入研究。
1 軌道交通長大隧道設(shè)計原則
在進(jìn)行軌道交通隧道工程設(shè)計中，應(yīng)堅持以下五個
原則：（1）在隧道洞口設(shè)置洞門，洞門結(jié)構(gòu)形式較多，
包括臺階式、端墻式以及柱式，要求根據(jù)隧道洞口地質(zhì)
條件、隧道工程施工要求選擇適宜的洞口。（2）如果
隧道工程中線以及隧道洞口地形的高等線斜角，則對于
隧道洞門，可采用斜交式；另外，對于線路中線與端墻
之間的交角，應(yīng)控制在45°以上。（3）在隧道工程內(nèi)
部輪廓設(shè)計中，必須嚴(yán)格依據(jù)隧道工程施工規(guī)范，保證
洞內(nèi)設(shè)備完整性，合理設(shè)置隧道工程排水設(shè)施、照明設(shè)
備、檢修通道、通風(fēng)設(shè)備等。（4）如果隧道工程周邊
有車站、城鎮(zhèn)或者風(fēng)景區(qū)，則應(yīng)注意隧道洞門美觀性的
設(shè)計，與城市規(guī)劃建設(shè)相適應(yīng)。（5）在隧道工程規(guī)劃
設(shè)計中，必須對施工區(qū)域做好量測管理，并做好地質(zhì)超
前預(yù)報工作。
2 隧道工程概況
在某軌道交通長大隧道設(shè)計中，隧道工程左右洞
長度分別為8694m、8599m，該隧道工程行車速度為
80km/h，對于左右線縱坡，均采用1.50% 單向坡。在該
隧道工程規(guī)劃設(shè)計中，要求綜合考慮項目建設(shè)區(qū)域地形
地貌、地質(zhì)條件、水文條件等，對隧道工程豎井以及斜
井進(jìn)行技術(shù)分析。對于該隧道工程左右洞，可分為3 段，
均采用縱向分段送排式通風(fēng)。另外，在該隧道工程中，
還需設(shè)置各類機(jī)電系統(tǒng)，包括通風(fēng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、消
防系統(tǒng)等。
3 隧道工程地質(zhì)概況
該軌道交通長大隧道的整體走向為東西走向，對該
隧道工程施工區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場勘察，地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性比較
高，地勢為向北傾斜50°左右，沒有明顯斷裂構(gòu)造。另
外，局部有2 條斷層，可能會造成深部巖溶發(fā)育。在該
隧道工程進(jìn)口4580m 地段，基巖類型為碎屑巖，裂隙水
較少，在該隧道出口4090m 地段，有巖溶水發(fā)育，可能
會造成斷層破碎帶變形、圍巖失穩(wěn)或者突水涌泥等。通
過對該隧道工程進(jìn)行地質(zhì)勘察和評價分析，該隧道工程
圍巖類型主要為Ⅳ類，其次為Ⅲ類圍巖，另外還有少量
Ⅴ類圍巖和Ⅱ類圍巖。
4 復(fù)雜地質(zhì)條件下軌道交通長大隧道設(shè)計
4.1 加強(qiáng)隧道地質(zhì)工作
該隧道工程施工區(qū)域地質(zhì)條件復(fù)雜，在隧道設(shè)計前，
首先需對施工區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘察，明確隧道巖溶地質(zhì)、
水文條件等。在該隧道工程地質(zhì)勘察中，聯(lián)合應(yīng)用遙
感測繪技術(shù)、綜合物探技術(shù)和鉆探技術(shù)。在隧道工程勘
察設(shè)計階段，可查明施工區(qū)域巖溶水系統(tǒng)、巖溶水動力
分布情況，進(jìn)而對巖溶水涌水量、涌水狀態(tài)等進(jìn)行評估
分析，查明隱伏巖溶分布形態(tài)，為隧道設(shè)計提供可靠依
據(jù)。另外，在隧道施工中，要求做好超前地質(zhì)預(yù)報，采
用TSP、紅外線以及超前鉆孔技術(shù)，查明隧道工程開挖
前方15 ～ 200m 內(nèi)的地質(zhì)情況，據(jù)此調(diào)整施工方案。
4.2 隧道軸線選擇
在隧道工程軸線選擇方面，要求考慮隧道施工區(qū)域
海拔高度、接線方案等，在對多個方案進(jìn)行必選分析后，
選擇高、中、低三個軸線方案。其中，在高線方案中，
隧道工程左洞長度為5810m，右洞長度為5822m，縱坡
1.8%；在中線方案中，隧道工程左洞長度為8674m，右
洞長度為8670m，縱坡1.504%；在線線方案中，隧道
工程左洞長度為9970m，右洞長度為9820m，縱坡1.0%。
對隧道工程進(jìn)行地質(zhì)勘察，兩端接線位置地質(zhì)條件
復(fù)雜，高軸線方案適用性比較差，因此對中方案和低線
方案進(jìn)行比較分析。其中，低線方案施工規(guī)模比較大，
投資高，并且不利于通風(fēng)管理，行車條件比較差，中線
方案行車條件更好，能夠有效滿足軌道交通運(yùn)行的需要。
在經(jīng)過綜合比選后，采用中線方案，如圖1 所示。
在對隧道工程施工圖進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時，要求綜合考
慮地質(zhì)勘察結(jié)果、水文調(diào)查結(jié)果等因素，合理規(guī)避巖溶
等復(fù)雜地質(zhì)條件的不良影響，同時還應(yīng)協(xié)調(diào)好機(jī)房、豎
井、斜井等設(shè)置情況，保證隧道工程行車安全以及良好
的通風(fēng)效果。
4.3 隧道通風(fēng)方案
在該隧道工程設(shè)計中，在各個設(shè)計階段，均需對兩
段式通風(fēng)以及三段式通風(fēng)進(jìn)行比選，如果采用三段式通
風(fēng)方式，則需增加斜井或者豎井，施工成本比較高，但
是運(yùn)營費(fèi)用比較低，能夠保證各個分段通風(fēng)良好，改善
2020 年第 16 期 Engineering Design | 工程設(shè)計 | ·221·
隧道工程行車條件，縮短防火分區(qū)長度，提升隧道工程
防災(zāi)能力。
在經(jīng)過多次比選后，對于隧道工程A 端和B 端，分
別采用雙斜井方案以及雙豎井方案，并且均采用三段式
通風(fēng)方式。該隧道工程為長大隧道，長度大，工作面少，
工期緊張，在隧道規(guī)劃設(shè)計中，可設(shè)置輔助坑道，有利
于進(jìn)行正洞施工。在隧道工程A 端以及B 端，通過設(shè)置
2 個斜井，采用2 套獨(dú)立的提升系統(tǒng)，施工方式快速便捷，
可提升隧道主洞施工速度，同時還可簡化風(fēng)道布置形式，
提升隧道通風(fēng)效率，降低施工難度，減少井口污染空氣，
保證新鮮空氣流通。
4.4 消防與防災(zāi)救援系統(tǒng)設(shè)計
在隧道工程防火防災(zāi)設(shè)計中，在項目立項階段就應(yīng)
進(jìn)行重點考量。對此，在該隧道工程設(shè)計中，對于隧道
結(jié)構(gòu)，要求應(yīng)用耐火施工材料，同時還需配置報警設(shè)施、
警報設(shè)施，規(guī)劃避難場所以及緊急疏散通道，保證隧道
中有完善的防火防煙系統(tǒng)、報警系統(tǒng)等，對隧道工程進(jìn)
行監(jiān)控管理。在制定隧道工程救援計劃方案時，要求綜
合考慮隧道工程通風(fēng)條件、信號等因素，并編制科學(xué)合
理的控制程序。
4.5 隧道動態(tài)反饋設(shè)計
該隧道工程施工規(guī)模較大，地質(zhì)條件比較復(fù)雜，在
施工過程中需面臨各類風(fēng)險因素，包括斷層、溶洞、涌水、
硬巖巖爆、突泥、瓦斯以及軟巖大變形等。在該隧道工
程規(guī)劃設(shè)計前，首先對隧道工程施工區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘察。
在該工程勘察中，采用物探聯(lián)合鉆探勘察技術(shù)，并加強(qiáng)
巖溶水文調(diào)查，同時進(jìn)行地應(yīng)力測試，充分掌握隧道工
程地質(zhì)條件，避免在進(jìn)行隧道工程支護(hù)設(shè)計時，可能無
法完全適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件情況的出現(xiàn)。
在隧道工程規(guī)劃建設(shè)中，可采用綜合超前地質(zhì)預(yù)報
技術(shù)，對掌子面仔細(xì)觀察，同時進(jìn)行監(jiān)控量測，對各類
信息進(jìn)行綜合整理以及分析；然后對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行反演
分析和穩(wěn)定分析，對隧道工程設(shè)計和施工提供參考，確
定適宜的支護(hù)施工方案，并對支護(hù)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。
另外，在此過程中，可利用動態(tài)反饋設(shè)計技術(shù)。
該隧道工程地質(zhì)條件比較復(fù)雜，為了保證隧道工程
施工安全，通過應(yīng)用隧道動態(tài)反饋設(shè)計方式，將超前地
質(zhì)預(yù)報結(jié)果以及現(xiàn)場監(jiān)控量測數(shù)據(jù)作為依據(jù)，通過應(yīng)用
計算機(jī)技術(shù)以及有限元分析軟件進(jìn)行反演分析，即可制
定完善的設(shè)計方案以及施工方案，隧道動態(tài)反饋設(shè)計技
術(shù)的應(yīng)用流程如圖2 所示。
5 結(jié)束語
綜上所述，文章主要對復(fù)雜地質(zhì)條件下軌道交通長
大隧道設(shè)計技術(shù)要點進(jìn)行了詳細(xì)探究。該隧道工程施工
地質(zhì)條件比較復(fù)雜，在隧道工程規(guī)劃設(shè)計中，要求確定
隧道工程施工區(qū)域，對施工區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)勘察以及水文
勘察，然后據(jù)此對隧道工程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，保證分項設(shè)
計界面科學(xué)合理，同時做好各個分項的協(xié)調(diào)管理。在對
隧道工程進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計時，要求積極應(yīng)用新型材料和技
術(shù)類型，同時兼顧傳統(tǒng)技術(shù)類型，將其應(yīng)用于隧道工程
規(guī)劃設(shè)計中，合理規(guī)避各類風(fēng)險因素，保證隧道工程設(shè)
計方案的科學(xué)性以及合理性。
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圖1 隧道路線方案示意
圖2 動態(tài)反饋設(shè)計和信息化施工實施流程

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