隧道围岩分级与构造详解 · 智启未来建工助手

在公路隧道工程中，围岩分级是设计与施工的核心依据，而合理的隧道构造则是保障隧道安全运营与施工的关键。本文将围绕隧道围岩分级、隧道构造两大核心内容进行科普解读。

一、隧道围岩分级

隧道围岩分级是隧道设计、施工的基础依据，直接影响施工方法选择、衬砌结构类型及尺寸确定，甚至施工劳动定额、材料消耗标准的制定，是保障隧道工程安全与经济性的核心前提。

我国公路隧道围岩分为Ⅰ至Ⅵ六级，各级围岩的特征及岩体质量指标如下：

Ⅰ级：坚硬岩，岩体完整，岩体基本质量指标BQ>550；
Ⅱ级：坚硬岩且岩体较完整，或较坚硬岩且岩体完整，BQ值为550～451；
Ⅲ级：坚硬岩岩体较破碎、较坚硬岩岩体较完整，或较软岩岩体完整（整体状/巨厚层状结构），BQ值为450～351；
Ⅳ级：坚硬岩岩体破碎、较坚硬岩岩体较破碎至破碎、较软岩岩体较完整至较破碎、软岩岩体完整至较完整，BQ值为350～251；此外压密/成岩作用的黏性土、黄土（Q₁、Q₂）、钙质/铁质胶结的碎石土等土体也属于Ⅳ级围岩；
Ⅴ级：较软岩岩体破碎、软岩岩体较破碎至破碎、极软岩或极破碎岩，以及一般第四系半干硬至硬塑黏性土、潮湿碎石土等，BQ值≤250；
Ⅵ级：软塑状黏性土、潮湿饱和粉细砂层、软土等特殊土体。

注：该分级不适用于膨胀性围岩、多年冻土等特殊条件。

判定围岩级别需采用综合评判法，主要分为两步：
① 初步分级：结合岩石坚硬程度、岩体完整程度的定性特征，以及岩体基本质量指标BQ进行判定；
② 综合定级：在初步分级基础上，考虑地下水、软弱结构面等修正因素，得到岩体修正质量指标[BQ]，再结合定性特征确定最终围岩级别。

此外，现场施工中常采用工程类比法或经验法快速判定。

图：隧道围岩分级判定流程图

隧道结构由主体构造物和附属构造物两部分组成：主体构造物包括洞身衬砌和洞门构造物，是隧道的核心承重结构；附属构造物则为保障运营、施工、安全等设置，如通风、照明、排水设施等。

隧道可按跨度和长度进行分类：

**按跨度分类：**分为小跨度（开挖宽度B<9m，如平行导洞、施工通道）、一般跨度（9≤B<14m，如单洞两车道隧道）、中等跨度（9≤B<19m，如单洞三车道隧道）、大跨度（B≥18m，如单洞四车道隧道）四类；

洞门是隧道的外露结构，兼具支挡边坡、拦截落石、引导排水的作用，也是隧道的标志性建筑。

**洞门类型：**主要分为两类：
① 端墙式洞门：包括墙式、翼墙式、台阶式、柱式、拱墙式，多垂直于隧道轴线设置，翼墙式还可支挡路基边坡；
② 明洞式洞门：包括直削式、削竹式、倒削式、喇叭口式、棚洞式、框架式，其中棚洞式适用于仰坡易碎落的洞口，框架式适用于隧道上方有公路或建筑的场景。

图：常见隧道洞门类型对比图

**洞门构造要求：**洞门端墙最小厚度不小于0.5m，翼墙不小于0.3m；端墙基础需埋入稳固地基，岩石地基不小于0.2m，土质地基不小于1.0m；同时需设置伸缩缝、沉降缝和泄水孔，满足抗震要求。

明洞采用明挖法修建，适用于隧道洞口覆盖层薄、存在不良地质、上方有建筑等场景。

**明洞类型：**分为拱形明洞和矩形明洞。拱形明洞适用于洞顶回填厚、有塌方/落石风险或需抵抗滑坡推力的情况；矩形明洞适用于高度受限的地段。
**明洞构造要求：**采用钢筋混凝土结构；半路堑拱形明洞需考虑偏压，可设置反压回填；围岩差时需设仰拱；地质变化段设沉降缝，气温多变地区设伸缩缝；防落石明洞需验算冲击荷载安全性。

衬砌是隧道的内部承重结构，直接承受围岩压力。

**衬砌类型：**主要有锚喷衬砌、整体式衬砌、复合式衬砌，按断面形状可分为曲墙式、直墙式、连拱式。其中二级公路隧道需采用复合式衬砌；三级及以下公路隧道洞口段、Ⅳ～Ⅴ级围岩洞身段采用复合式或整体式衬砌，Ⅰ～Ⅲ级围岩可采用锚喷衬砌。
**衬砌构造要求：**围岩差、侧压力大的地段需设仰拱；洞口段需设不小于10m的加强衬砌；围岩较差地段衬砌需向较好地段延伸5～10m；横通道与主洞交叉段需加强衬砌。

隧道施工需配备完善的应急救援体系：

图：隧道施工逃生通道布置示意图