談針對(duì)擴(kuò)改建隧道路線設(shè)計(jì)選擇
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【摘要】隧道改擴(kuò)建需要系統(tǒng)化地利用采集到的現(xiàn)有隧道技術(shù)信息，綜合考慮橋、隧方案，并兼顧施工組織、橋隧銜接等，通過(guò)比較技術(shù)條件及經(jīng)濟(jì)因素后提供科學(xué)合理的隧道工程改擴(kuò)建方案，使得方案合理、安全、經(jīng)濟(jì)?；诖耍疚囊隚317線友誼隧道至映秀改建工程，翔盡地闡述擴(kuò)改建隧道路線設(shè)計(jì)的基本原則，對(duì)比可選方案，希望能夠給同行帶來(lái)一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】擴(kuò)改建隧道；路線設(shè)計(jì)；原則；選擇方案分析
引言
G317線友誼隧道至映秀段改建工程是與G213的共用段，交通流量大，是進(jìn)藏的主要通道之一，原路存在大量的工礦企業(yè)，大型貨車及超載車輛較多，經(jīng)過(guò)這么多年的超荷載運(yùn)營(yíng)，原路的路基、路面及交安設(shè)施出現(xiàn)了不同程度的破壞，且原友誼隧道交通擁堵，經(jīng)過(guò)幾次整修仍存在不少問(wèn)題。因而本項(xiàng)目改建主要以橋、隧等構(gòu)筑物為主，減少擁堵，采取隧道在合適位置適當(dāng)露頭，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展；總體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)以橋位、橋型、隧道軸線為根本，在以“安全、環(huán)保、精細(xì)、和諧”全周期成本控制以及節(jié)約土地的設(shè)計(jì)理念指導(dǎo)下，結(jié)合區(qū)域地形、地質(zhì)條件，提出擴(kuò)改建隧道路線設(shè)計(jì)選擇的方案，力爭(zhēng)以相對(duì)經(jīng)濟(jì)的工程造價(jià)，取得盡可能高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)綜合效益。
1擴(kuò)改建隧道路線設(shè)計(jì)原則
首先，路線在服從總的路線走向和主要節(jié)點(diǎn)的前提下，貫徹“標(biāo)準(zhǔn)選線、地質(zhì)選線、地形選線、生態(tài)選線、安全選線”相結(jié)合的理念，正確運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，妥善處理公路建設(shè)與城鎮(zhèn)建設(shè)和基本農(nóng)田建設(shè)及旅游事業(yè)的關(guān)系；結(jié)合地物、地質(zhì)、水文、筑路材料等自然條件，通過(guò)綜合分析，認(rèn)真進(jìn)行方案研究。其次，在縱面線形指標(biāo)方面，結(jié)合橋涵、隧道、交叉等構(gòu)造物的布局，確定合理路線設(shè)計(jì)高度，做到縱坡既不頻繁起伏，也不過(guò)于平緩，并對(duì)構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)有利。本項(xiàng)目最大縱坡宜按≤7%控制，豎曲線最小半徑盡量滿足視距的要求。最后，在平縱線形組合方面，在強(qiáng)調(diào)線形的連續(xù)均衡的基礎(chǔ)上追求線形組合，使之構(gòu)成舒適、流暢的立體線形，并注重路線與橋梁、隧道、交叉等構(gòu)造物以及沿線景觀協(xié)調(diào)，融公路線形景觀與自然景觀于一體，盡可能減少對(duì)沿線自然生態(tài)環(huán)境的損害。認(rèn)真研究公路的運(yùn)營(yíng)安全，在存在可能方案的路段進(jìn)行方案比選，使設(shè)計(jì)達(dá)到技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益佳。
2擴(kuò)改建隧道路線布設(shè)原則
本項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)路線布設(shè)在工可所確定的起終點(diǎn)及主要控制點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化比選。路線布設(shè)主要遵循以下原則：（1）貫徹“標(biāo)準(zhǔn)選線、地質(zhì)選線、地形選線、生態(tài)選線、安全選線”的綜合選線原則；（2）進(jìn)行多方案比選，不遺漏任何一個(gè)有價(jià)值的比選方案；（3）路線布設(shè)時(shí)，綜合考慮地方規(guī)劃及沿線經(jīng)濟(jì)、文化、工農(nóng)業(yè)布局、交通現(xiàn)狀、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)和與其他不同運(yùn)輸方式的聯(lián)系；（4）路線平面布線綜合考慮地形地質(zhì)條件、橋梁、隧道等諸多因素，多方案比選，合理運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，減少土石方量；（5）重視環(huán)境保護(hù)，充分利用地形，盡量避免高填、深挖，減少對(duì)環(huán)境的破壞；（6）注重線形平縱橫三維綜合協(xié)調(diào)，隨彎就勢(shì)，盡量采用曲線線形，實(shí)現(xiàn)線形的均衡、協(xié)調(diào)，前后線形盡量平穩(wěn)過(guò)渡，避免不均衡的突變線形，確保行車安全；（7）注重與地形的充分融合，與環(huán)境的充分協(xié)調(diào)，不片面追求高指標(biāo)。
3擴(kuò)改建隧道路線設(shè)計(jì)選擇方案對(duì)比
由于本項(xiàng)目位于“5.12汶川地震”震中映秀鎮(zhèn)，跨越紫坪鋪水庫(kù)，地質(zhì)情況極其復(fù)雜，環(huán)境敏感，根據(jù)隧道的地質(zhì)情況和施工條件分析，結(jié)合紫坪鋪兩岸地質(zhì)情況對(duì)紫坪鋪橋位的影響進(jìn)行了多方案的研究，具體方案研究情況如圖1所示。
3.1方案一分析
從起點(diǎn)開(kāi)始，利用既有G317國(guó)道公路的友誼隧道和部分老路至紫坪鋪水庫(kù)右岸汶川縣漩口道班附近采用橋梁跨越紫坪鋪水庫(kù)后采用長(zhǎng)隧道穿越飛來(lái)峰，于黃家院村附近接上既有縣道X065，然后改造X065后接上G317國(guó)道公路至項(xiàng)目終點(diǎn)。方案一的優(yōu)缺點(diǎn)如下：①路線長(zhǎng)度最長(zhǎng)，長(zhǎng)11.709m，利用老路段平縱指標(biāo)較差；②隧道長(zhǎng)1055m1座，整修友誼隧道960m1座，橋梁長(zhǎng)1250m5座，橋隧比最低，投資最??；③擬建跨紫坪鋪特大橋兩岸橋臺(tái)發(fā)育走向南西—北東、傾北西的逆斷層，擬建穿飛來(lái)峰隧道進(jìn)出口發(fā)育走向南西—北東、傾北西或南東的逆斷層，該三條斷層均為非全新世活動(dòng)斷裂，區(qū)域穩(wěn)定性較好；但由于受區(qū)域構(gòu)造作用強(qiáng)烈，擬建大橋主塔、錨墩、橋臺(tái)及隧道進(jìn)出口處巖體較破碎，崩塌不良地質(zhì)發(fā)育，斜坡上堆積有較厚的崩坡積土體，擬建橋梁、隧道等構(gòu)造物安全有一定影響，但采取工程措施后可確保工程安全；④穿越飛來(lái)峰的隧道較短，且工程地質(zhì)條件較好、圍巖等級(jí)較高，可先單邊掘進(jìn)打穿隧道后再施工跨紫坪鋪特大橋大樁號(hào)橋臺(tái)，建設(shè)難度相對(duì)較??；⑤設(shè)置隧道穿越飛來(lái)峰后采用明線方案，可以方便黃家院村村民上下本項(xiàng)目，可以很好地帶動(dòng)黃家院村的發(fā)展，起到以路為媒，助力脫貧攻堅(jiān)；⑥起點(diǎn)至紫坪鋪大橋段采用利用改造既有G317國(guó)道公路，多以傍山路基通過(guò)，對(duì)紫坪鋪水庫(kù)存在一定影響，且原友誼隧道病害較多，整修利用后運(yùn)營(yíng)期間也會(huì)存在病害影響，該隧道建筑限界由于多次整修也不能滿足要求；針對(duì)環(huán)境影響及友誼隧道的問(wèn)題，在特大橋橋位不變的情況下，可對(duì)此方案進(jìn)行延伸研究，采用特長(zhǎng)隧道的方案、新建友誼隧道方案及隧道群方案。
3.2方案二分析
從起點(diǎn)開(kāi)始利用既有G317國(guó)道公路友誼隧道和部分老路，于紫坪鋪水庫(kù)右岸瓦窯包附近跨越紫坪鋪水庫(kù)后采用特長(zhǎng)隧道穿越飛來(lái)峰及阮家山后于原映秀大橋上游260m處跨越岷江后接上G317國(guó)道公路至項(xiàng)目終點(diǎn)方案二的優(yōu)缺點(diǎn)如下：①該路線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，長(zhǎng)8.093m，利用老路段平面指標(biāo)較差；②需新建特長(zhǎng)隧道4590m1座、整修友誼隧道960m1座、橋梁長(zhǎng)870m2座，特長(zhǎng)隧道無(wú)雙向施工條件，中間增加施工支洞也需打通約2km的支洞，嚴(yán)重影響項(xiàng)目工期；③擬建大橋主塔、錨墩、橋臺(tái)處巖體較破碎，大樁號(hào)一側(cè)崩塌不良地質(zhì)發(fā)育，斜坡上堆積有較厚的崩坡積土體，對(duì)未來(lái)橋梁施工及安全運(yùn)行存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)；④受構(gòu)造作用致使區(qū)內(nèi)巖體破碎、圍巖等級(jí)不高，且為穿越高瓦斯地層，隧道施工和運(yùn)行期間的安全風(fēng)險(xiǎn)極高，需要采取特別的工程措施后方可確保工程安全；⑤擬建跨紫坪鋪橋梁跨度較大，需采用懸索橋跨越，且大樁號(hào)橋頭沒(méi)有施工條件，建設(shè)難度較大。
3.3方案三分析
從起點(diǎn)新建黃泥坡特大橋后新建友誼隧道至龍眼睛附近，設(shè)置紫坪鋪特大橋跨越水庫(kù)，然后采用特長(zhǎng)隧道穿越飛來(lái)峰和阮家山后于原映秀大橋上游260m處跨越岷江后接上G317國(guó)道公路至項(xiàng)目終點(diǎn)。方案三的優(yōu)缺點(diǎn)如下：①此方案為工可推薦的優(yōu)化方案，路線長(zhǎng)度最短，長(zhǎng)6.802m，路線平面指標(biāo)最高；②需新建隧道長(zhǎng)5865m2座、橋梁長(zhǎng)755m3座，擬建隧道無(wú)雙向掘進(jìn)的條件，需先打通約1.8km的施工支洞或修建450m的索道橋才能施工；③擬建黃泥坡大橋規(guī)模較大，對(duì)紫坪鋪水庫(kù)影響較大；④擬建新友誼隧道區(qū)地層為含煤地層和飛來(lái)峰碳酸鹽巖地層，且穿越數(shù)條逆斷層，為高瓦斯隧道，工程地質(zhì)條件較差；⑤擬建跨紫坪鋪特大橋大樁號(hào)一側(cè)發(fā)育高600m的高位崩塌，對(duì)大橋及隧道進(jìn)口有極大的安全風(fēng)險(xiǎn)；此外該處地形陡峻，沒(méi)有施工條件，大橋建設(shè)難度極大；⑥擬建映秀特長(zhǎng)隧道軸線距石鴨子走滑斷層距離300余米，隧道軸線極可能在斷層破碎帶內(nèi)穿行；為穿越高瓦斯地層，隧道施工和運(yùn)行期間的安全風(fēng)險(xiǎn)極高，后期施工及運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)較高；⑦擬建隧道為特長(zhǎng)高瓦斯隧道，僅有出口側(cè)可施工，中間設(shè)施工支洞和斜井難度極大，工期難保證。
3.4方案四分析
從起點(diǎn)開(kāi)始，沿水庫(kù)邊山體展線至龍眼睛附近，設(shè)特大橋跨越水庫(kù)，然后再設(shè)特長(zhǎng)隧道穿越飛來(lái)峰和阮家山后于原映秀大橋上游260m處，跨越岷江后接上G317國(guó)道公路至項(xiàng)目終點(diǎn)。方案四的優(yōu)缺點(diǎn)如下：①路線長(zhǎng)度較短，長(zhǎng)7.702km，路線平面指標(biāo)較高；②隧道長(zhǎng)5210m1座，橋梁長(zhǎng)660m1座。隧道無(wú)雙向掘進(jìn)的條件，需先打通約1.2km的施工支洞或修建520m的索道橋才能施工；③隧道軸線遠(yuǎn)離了石鴨子走滑斷層，隧道橫穿飛來(lái)峰逆斷層F1和次級(jí)褶皺，隧道工程地質(zhì)條件相對(duì)較好；但隧道長(zhǎng)度較大，進(jìn)洞口無(wú)施工條件，洞身設(shè)施工支洞和斜井難度較大；④擬建跨紫坪鋪特大橋大樁號(hào)橋臺(tái)位于白石巖崩塌影響區(qū)東側(cè)，未能完全消除該高位崩塌對(duì)橋梁的影響；加之該處地形陡峻，無(wú)修建橋梁的施工條件，建設(shè)難度較大；⑤路線有近一半在都江堰境內(nèi)，本項(xiàng)目資金不能解決。
3.5方案五分析
從起點(diǎn)沿水庫(kù)邊山體展線至龍眼睛附近，設(shè)特大橋跨越紫坪鋪水庫(kù)至廟子坪附近，設(shè)一短隧道和明線和既有都汶高速龍池互通連接線相接，利用龍池隧道后新建龍洞子橋后再設(shè)特長(zhǎng)隧道穿越山體后于原映秀大橋上游260m處跨越岷江后接上G317國(guó)道公路至項(xiàng)目終點(diǎn)。方案五的優(yōu)缺點(diǎn)如下：①路線長(zhǎng)度較長(zhǎng)，長(zhǎng)9.413m，起點(diǎn)至龍眼睛段指標(biāo)較差；②隧道長(zhǎng)4805m2座，利用龍池隧道1145m1座，橋梁長(zhǎng)995m3座；③飛來(lái)峰兩側(cè)發(fā)育的逆斷層F1、F2均在龍池互通連接線利用段橫穿，新建路段主要構(gòu)造物基本不受這些主要斷層構(gòu)造影響；④擬建橋梁、隧道兩側(cè)均有施工條件，可多斷面同時(shí)施工，工期較能保證；⑤映秀特長(zhǎng)隧道為一高瓦斯隧道，需采取專門措施保證施工和運(yùn)行期間的安全；⑥路線大部分在都江堰境內(nèi)，本項(xiàng)目資金不能解決。
4結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，根據(jù)各方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)反復(fù)踏勘和收集相關(guān)資料后，結(jié)合各級(jí)政府和相關(guān)行政主管部門以及業(yè)主的意見(jiàn)，本次初步設(shè)計(jì)最終選擇了方案一作為主要研究方案，在方案一的基礎(chǔ)上再進(jìn)行深入研究。
參考文獻(xiàn)
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作者：韓宗良 單位：四川省交通勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司