高速公路隧道選線原則探究

陳良湘 中咨華科交通建設(shè)技術(shù)有限公司

1 前言

高速公路作為我國交通事業(yè)的重要組成部分，高速公路的質(zhì)量關(guān)系到千千萬萬人民群眾的切身利益，我國高速公路遍布各個(gè)地方，需要面對復(fù)雜的地形地貌，因此高速公路的建設(shè)是一個(gè)極為復(fù)雜的工程，需要考慮環(huán)境、線路選擇等多個(gè)因素，同時(shí)在建設(shè)的時(shí)候又要符合安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則，高速公路施工前需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的路線，恰到好處的選線是建設(shè)出高質(zhì)量的高速公路的前提，尤其是在地形地貌復(fù)雜的山區(qū)修建高速公路，選線時(shí)會(huì)遇到很多隧道選線的難關(guān)，需要設(shè)計(jì)者有高超的專業(yè)知識(shí)和豐富的經(jīng)驗(yàn)作為基礎(chǔ)，隧道選線技術(shù)的成熟應(yīng)用是高速公路在不同地形地貌間不斷延伸的技術(shù)保障，隧道選線難度高、影響大，加強(qiáng)對高速公路隧道選線原則的探討和研究來服務(wù)于我國的高速公路事業(yè)具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 高速公路環(huán)境選線原則

隨著經(jīng)濟(jì)水平的提升，我國高速公路的總里程和施工技術(shù)都取得了巨大發(fā)展，高速公路已成為連接我國東西南北的重要交通道路，極大的加強(qiáng)了我國各個(gè)地區(qū)的交流和促進(jìn)了各地的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其總里程數(shù)位居世界榜首，取得這些成績的同時(shí)，我國高速公路的在各個(gè)地方的遍地開花也引起了很多的環(huán)境問題，這與高速公路設(shè)計(jì)者們在設(shè)計(jì)高速公路路線時(shí)沒有牢牢把握住環(huán)境選線的原則有著很大的關(guān)系。

2.1 環(huán)保設(shè)計(jì)理念

長期以來，高速公路的選線大多是從經(jīng)濟(jì)的角度來考慮選線的問題，主要是考慮高速公路所經(jīng)過之地的土壤地質(zhì)等因素，因此在修建高速公路時(shí)，為了達(dá)到修建高速公路所需要的地質(zhì)進(jìn)行大挖、大填等現(xiàn)象層出不窮，高速公路用地為永久用地，高速公路修建時(shí)對周圍的植物破壞嚴(yán)重，與植物的結(jié)合不緊密，綠化效果不佳等現(xiàn)象已司空見慣，由于植被極度缺少，極易引起水土流失，造成高速公路的行車安全等問題，目前，高速公路設(shè)計(jì)人員必須把環(huán)保理念融入到高速公路選線中來，做到高速公路工程與環(huán)境相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)。

2.2 環(huán)境選線要素

高速公路環(huán)境選線是指高速公路在選線的時(shí)候要考慮到環(huán)境因素，環(huán)境選線要素主要包括以下幾個(gè)方面：一是要考慮到施工環(huán)境中的地形地貌，盡可能的貼近原來的地形地貌，這樣可以減少挖方、填方工作量，使高速公路貼近大自然；二是高速公路在進(jìn)行設(shè)計(jì)前，需要對經(jīng)過之地的地質(zhì)做一個(gè)詳細(xì)的勘察，通過勘察結(jié)果判斷地質(zhì)環(huán)境是否適合修建高速公路，在判斷的基礎(chǔ)上通過調(diào)整修改來確定合適的環(huán)保選線；三是要充分考慮到各種人文景觀的影響，如國家森林公園、水源保護(hù)地、自然保護(hù)地等對修建高速公路的影響，選線時(shí)需要合理避開這些地方或者在關(guān)鍵的地方采取行之有效的保護(hù)措施；四是避免過多的占用人類的有限資源，這些主要包括基本農(nóng)田、經(jīng)濟(jì)林木、天然林木等，我國人口基數(shù)龐大，而人均擁有的耕地、林地很少；五是盡量規(guī)避居民集聚地，防止來往車輛給居民的休息帶來很大的噪聲以及空氣污染等，嚴(yán)重影響居民的生活質(zhì)量；六是要充分調(diào)查高速公路所經(jīng)過地方的生態(tài)體系，生態(tài)體系大多具有組織性和連貫性，防止高速公路的修建破壞一個(gè)地方的生態(tài)體系；七是高速公路的修建需要和當(dāng)?shù)氐拿袼罪L(fēng)土人情結(jié)合起來，體現(xiàn)當(dāng)?shù)匚幕捻嵨叮虼嗽谛藿ǜ咚俟非靶枰占砗盟?jīng)過地方的民俗文化，在設(shè)計(jì)的時(shí)候想法設(shè)法把這些融入到設(shè)計(jì)中來；八是設(shè)計(jì)的時(shí)候需要做到精細(xì)化設(shè)計(jì)，預(yù)計(jì)好施工過程中可能發(fā)生的一些事情，充分評判施工的可行性和便捷性，為后續(xù)施工打好基礎(chǔ)。

3 公路隧道洞口選線原則

公路隧道洞口作為隧道選線的第一道關(guān)卡，選線時(shí)需要牢牢把握住“早進(jìn)洞，晚出洞”的原則，還需測量好洞口的邊坡以及仰坡，使隧道的邊坡和仰坡一直穩(wěn)定在一定的誤差范圍之內(nèi)，其次要考慮好隧道洞口離居民區(qū)的范圍，盡可能減少對人民生活得影響，洞口采取爆破工程時(shí)，要疏散周圍群眾和充分考慮到對附近的民居設(shè)施的影響，合理的保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)的安全，最后在確定洞口位置時(shí)也要充分考慮到隧道與周圍環(huán)境情況統(tǒng)一適應(yīng)性，盡可能的減少對周圍環(huán)境的破壞。如若在橋隧銜接的情況下，還需要考慮隧道與橋梁銜接上的精密性以及整體性。

公路隧道洞口選擇時(shí)要著重考慮到地形和地質(zhì)在洞口選擇上的影響：一是保障隧道洞口的中線與地形的等高線垂直或者接近垂直，在地形情況復(fù)雜難以實(shí)現(xiàn)與等高線垂直時(shí)，需要遵守斜交入洞的原則，這樣能有效避開隧道洞口的中線與地形等高線平行的情況發(fā)生。二是洞口的選擇應(yīng)該選在山坡地質(zhì)條件優(yōu)越的地方，盡可能的避開山溝和山谷地段，因?yàn)榈貏莸偷牡胤?，地下蓄水量?yán)重、土質(zhì)疏松，這些條件會(huì)給隧道建設(shè)帶來很多的難題和很大的工作量，需要通過設(shè)置排水溝來進(jìn)行排水。三是遇到不穩(wěn)定的巖層時(shí)，要采取早進(jìn)洞的方式，因?yàn)楫?dāng)山體開挖時(shí)，不穩(wěn)定巖層很容易隨山體滑動(dòng)而塌陷，從而造成重大的事故，進(jìn)洞時(shí)如遇到土石堆積的情況，嚴(yán)禁采取清方的方式來進(jìn)洞，而應(yīng)采取打長明洞的方式或在洞口地表通過注漿的方式來加固后再進(jìn)洞，整個(gè)過程中需要維持山體的穩(wěn)定來保障整個(gè)施工的安全性。

4 隧道洞口選線實(shí)例分析

洞口選擇雖然有原則可遵循，但在現(xiàn)實(shí)生活中，由于受各種復(fù)雜因素的影響，我們在洞口選擇時(shí)會(huì)遇到一些不利因素，克服好這些不利因素是保障隧道正常建設(shè)的前提，如洞口只能選擇在山溝處，此時(shí)需要結(jié)合打長明洞的方式和縮小洞口的開挖面積，同時(shí)做好排水的工作，通過以上措施來保障隧道的安穩(wěn)，在現(xiàn)實(shí)生活中分離式隧道洞口技術(shù)也是隧道工程建設(shè)中常用的技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢是能很好的利用周圍的地質(zhì)地形環(huán)境，根據(jù)周圍的地質(zhì)環(huán)境靈活的設(shè)置隧道的寬度，在一條隧道中形成寬窄不一的拉距，這種技術(shù)大多應(yīng)運(yùn)在地質(zhì)環(huán)境情況變化復(fù)雜的山體換進(jìn)中，通過因地制宜來確定隧道的寬度，同時(shí)也盡可能的減少對周圍環(huán)境的影響，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的作用。

5 洞口設(shè)計(jì)原則

5.1 隧道平面線形設(shè)計(jì)原則

平面線形一致是指洞口內(nèi)外處于同一個(gè)直線和圓曲線范圍之間，如果緩和曲線的曲率在不斷的變化中，則不能視為平面線形一致，在設(shè)計(jì)時(shí)要保證前后洞口3秒之內(nèi)行駛范圍的平面線形一致，在現(xiàn)實(shí)生活中很容易碰到下面兩種情況，此時(shí)洞內(nèi)外接線需要采取緩和曲線或者緩和曲線和圓曲線的結(jié)合形式，通過對洞口內(nèi)外線形和光的調(diào)整來保障來往車輛的行駛安全，第一種情況是路面平縱線形指標(biāo)很高，行車視距大于停車視距的2 倍數(shù)值以上，調(diào)整后會(huì)大大增加工程的規(guī)模量，第二種情況是洞口采用理想線條困難，進(jìn)洞口選在上坡處，且行車視距滿足要求。隧道作為一項(xiàng)特殊的工程，應(yīng)在隧道口設(shè)置一些提醒標(biāo)志，比如隧道的長度、寬度、光度的提醒，小半徑平曲線不適合使用在隧道洞口縱坡很大的情況中，雙洞隧道平面分線的關(guān)鍵點(diǎn)是在保障出洞方向順暢的情況下，根據(jù)進(jìn)洞方向的實(shí)際情況靈活的選取進(jìn)洞的分離點(diǎn)，且其分離指標(biāo)不必過高，分離時(shí)斷面長度不必太長。

5.2 隧道洞口縱斷面線形設(shè)計(jì)原則

隧道洞口內(nèi)外3秒的行駛距離應(yīng)保持縱斷面線形一致，在一些條件允許的情況下，應(yīng)保持洞口內(nèi)外5秒的行駛距離縱斷面線形一致，在縱斷面上應(yīng)保持一定的直坡段，來保障駕駛?cè)藛T有較好的行車視野，實(shí)際建設(shè)過程中，一些條件很難滿足，往往需要采用較大豎曲線半徑來代替，豎曲線半徑的大小與隧道設(shè)計(jì)的時(shí)速有很大的關(guān)聯(lián)，當(dāng)隧道設(shè)計(jì)的速度≥60km/h的時(shí)候，隧道洞口的豎曲線半徑應(yīng)滿足開車時(shí)視覺所需要的最小豎曲線半徑。

6 隧道洞內(nèi)線形

6.1 規(guī)范規(guī)定的隧道平面線形設(shè)計(jì)原則

隧道平面線形設(shè)計(jì)時(shí)需要全方位、多角度的進(jìn)行考慮，設(shè)計(jì)之前需了解隧道所在環(huán)境的地形、土壤狀況、洞口接線、車輛運(yùn)行量、隧道通風(fēng)以及施工條件等因素，這些因素作為隧道平面線形設(shè)計(jì)的外部影響因子，同時(shí)還要考慮隧道自生的因素，隧道設(shè)計(jì)時(shí)隧道自生的長度和隧道平面線形設(shè)計(jì)時(shí)的彎直有很大的關(guān)系，特長的隧道大多會(huì)被設(shè)計(jì)師門設(shè)計(jì)成直線型隧道，短小的隧道大多保持與洞外線形一致的原則，隧道設(shè)計(jì)時(shí)，為保障車輛在隧道內(nèi)運(yùn)行的安全性和舒適性，要充分根據(jù)車輛在隧道內(nèi)的運(yùn)行速度來設(shè)計(jì)隧道的平曲線最大半徑，隧道設(shè)計(jì)的速度≥80km/h與之相匹配的平面≤80km/h曲線最小半徑應(yīng)大于八倍車速；若隧道設(shè)計(jì)的速度≤80km/h，平面曲線的最小半徑的取值以大于十倍車速為最佳。隧道設(shè)計(jì)時(shí)不宜采用S型隧道曲線，但在實(shí)際情況中，受一些條件限制，被迫設(shè)計(jì)成S 型曲線時(shí)也應(yīng)保障S 型曲線的半徑之比小于等于2 為最佳。

6.2 規(guī)范的理解和應(yīng)運(yùn)

隧道設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)師們往往根據(jù)隧道的周圍環(huán)境和自生因素把隧道設(shè)計(jì)成直線或者曲線，直線隧道和曲線隧道在一些方面各有其獨(dú)自的優(yōu)勢，直線隧道施工操作簡單、方便，行車時(shí)通暢；曲線隧道利用隧道的曲線形狀幫助駕駛員控制好車速，同時(shí)也能更好的做到光過渡或解決眼睛適應(yīng)問題，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，以直線型隧道設(shè)計(jì)居多。

6.3 隧道縱斷面線形設(shè)計(jì)原則

隧道縱斷面線形的設(shè)計(jì)需要以排水、防災(zāi)、通風(fēng)、行車安全的情況為依托來合理設(shè)置縱斷面線形，隧道盡量設(shè)置成緩坡，但同時(shí)也需保證隧道內(nèi)最小的縱坡的≥0.3%，隧道內(nèi)縱坡的大小與隧道的長度有很大的相關(guān)關(guān)系，特長或者長隧道的縱坡宜控制在2.5%以下，中短隧道的最大縱坡應(yīng)控制在3%以下，但在實(shí)際應(yīng)運(yùn)過程中，考慮到后期運(yùn)營和建設(shè)費(fèi)用，最大縱坡可以放大到4%，甚至在經(jīng)專家經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證后，最大縱坡可以擴(kuò)大到5%，小于100m的隧道的縱坡應(yīng)與隧道外的縱坡保持一致，中短隧道內(nèi)大多采用單向坡，特長隧道或長隧道設(shè)計(jì)時(shí)大都沿用人字形的雙向坡，這樣有利于排水，隧道內(nèi)的縱坡變化處需要采用大半徑曲線平緩過度來保障駕駛員的行車視野。

6.4 隧道縱斷面規(guī)范的理解

單向坡的設(shè)計(jì)和雙向坡的設(shè)計(jì)各有其優(yōu)勢，在條件允許的情況下設(shè)計(jì)成單項(xiàng)坡可以降低車輛運(yùn)行過程中的能量損耗，雙向坡的設(shè)計(jì)可以很好的和平面線形設(shè)計(jì)相結(jié)合，充分考慮了隧道內(nèi)排水、通風(fēng)等情況。

7 結(jié)束語

高速公路作為承載人民出行的主要道路，關(guān)系到人民衣食住行的同時(shí)也為國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)著力量，高速公路選線是高速公路修建的至關(guān)重要的一步，尤其是高速公路隧道選線技術(shù)成為一個(gè)國家高速公路修建水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，因此通過高速公路隧道選線技術(shù)研究來提升我國隧道選線技術(shù)很有必要。