谈针对扩改建隧道路线设计选择

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【摘要】隧道改扩建需要系统化地利用采集到的现有隧道技术信息，综合考虑桥、隧方案，并兼顾施工组织、桥隧衔接等，通过比较技术条件及经济因素后提供科学合理的隧道工程改扩建方案，使得方案合理、安全、经济。基于此，本文引入G317线友谊隧道至映秀改建工程，翔尽地阐述扩改建隧道路线设计的基本原则，对比可选方案，希望能够给同行带来一定的参考价值。

【关键词】扩改建隧道；路线设计；原则；选择方案分析

引言

G317线友谊隧道至映秀段改建工程是与G213的共用段，交通流量大，是进藏的主要通道之一，原路存在大量的工矿企业，大型货车及超载车辆较多，经过这么多年的超荷载运营，原路的路基、路面及交安设施出现了不同程度的破坏，且原友谊隧道交通拥堵，经过几次整修仍存在不少问题。因而本项目改建主要以桥、隧等构筑物为主，减少拥堵，采取隧道在合适位置适当露头，带动地方经济发展；总体设计时应以桥位、桥型、隧道轴线为根本，在以“安全、环保、精细、和谐”全周期成本控制以及节约土地的设计理念指导下，结合区域地形、地质条件，提出扩改建隧道路线设计选择的方案，力争以相对经济的工程造价，取得尽可能高的经济效益和社会综合效益。

1扩改建隧道路线设计原则

首先，路线在服从总的路线走向和主要节点的前提下，贯彻“标准选线、地质选线、地形选线、生态选线、安全选线”相结合的理念，正确运用技术标准，妥善处理公路建设与城镇建设和基本农田建设及旅游事业的关系；结合地物、地质、水文、筑路材料等自然条件，通过综合分析，认真进行方案研究。其次，在纵面线形指标方面，结合桥涵、隧道、交叉等构造物的布局，确定合理路线设计高度，做到纵坡既不频繁起伏，也不过于平缓，并对构筑物结构有利。本项目最大纵坡宜按≤7%控制，竖曲线最小半径尽量满足视距的要求。最后，在平纵线形组合方面，在强调线形的连续均衡的基础上追求线形组合，使之构成舒适、流畅的立体线形，并注重路线与桥梁、隧道、交叉等构造物以及沿线景观协调，融公路线形景观与自然景观于一体，尽可能减少对沿线自然生态环境的损害。认真研究公路的运营安全，在存在可能方案的路段进行方案比选，使设计达到技术经济效益佳。

2扩改建隧道路线布设原则

本项目初步设计路线布设在工可所确定的起终点及主要控制点的基础上进行了优化比选。路线布设主要遵循以下原则：（1）贯彻“标准选线、地质选线、地形选线、生态选线、安全选线”的综合选线原则；（2）进行多方案比选，不遗漏任何一个有价值的比选方案；（3）路线布设时，综合考虑地方规划及沿线经济、文化、工农业布局、交通现状、路网结构和与其他不同运输方式的联系；（4）路线平面布线综合考虑地形地质条件、桥梁、隧道等诸多因素，多方案比选，合理运用技术指标，减少土石方量；（5）重视环境保护，充分利用地形，尽量避免高填、深挖，减少对环境的破坏；（6）注重线形平纵横三维综合协调，随弯就势，尽量采用曲线线形，实现线形的均衡、协调，前后线形尽量平稳过渡，避免不均衡的突变线形，确保行车安全；（7）注重与地形的充分融合，与环境的充分协调，不片面追求高指标。

3扩改建隧道路线设计选择方案对比

由于本项目位于“5.12汶川地震”震中映秀镇，跨越紫坪铺水库，地质情况极其复杂，环境敏感，根据隧道的地质情况和施工条件分析，结合紫坪铺两岸地质情况对紫坪铺桥位的影响进行了多方案的研究，具体方案研究情况如图1所示。

3.1方案一分析

从起点开始，利用既有G317国道公路的友谊隧道和部分老路至紫坪铺水库右岸汶川县漩口道班附近采用桥梁跨越紫坪铺水库后采用长隧道穿越飞来峰，于黄家院村附近接上既有县道X065，然后改造X065后接上G317国道公路至项目终点。方案一的优缺点如下：①路线长度最长，长11.709m，利用老路段平纵指标较差；②隧道长1055m1座，整修友谊隧道960m1座，桥梁长1250m5座，桥隧比最低，投资最省；③拟建跨紫坪铺特大桥两岸桥台发育走向南西—北东、倾北西的逆断层，拟建穿飞来峰隧道进出口发育走向南西—北东、倾北西或南东的逆断层，该三条断层均为非全新世活动断裂，区域稳定性较好；但由于受区域构造作用强烈，拟建大桥主塔、锚墩、桥台及隧道进出口处岩体较破碎，崩塌不良地质发育，斜坡上堆积有较厚的崩坡积土体，拟建桥梁、隧道等构造物安全有一定影响，但采取工程措施后可确保工程安全；④穿越飞来峰的隧道较短，且工程地质条件较好、围岩等级较高，可先单边掘进打穿隧道后再施工跨紫坪铺特大桥大桩号桥台，建设难度相对较小；⑤设置隧道穿越飞来峰后采用明线方案，可以方便黄家院村村民上下本项目，可以很好地带动黄家院村的发展，起到以路为媒，助力脱贫攻坚；⑥起点至紫坪铺大桥段采用利用改造既有G317国道公路，多以傍山路基通过，对紫坪铺水库存在一定影响，且原友谊隧道病害较多，整修利用后运营期间也会存在病害影响，该隧道建筑限界由于多次整修也不能满足要求；针对环境影响及友谊隧道的问题，在特大桥桥位不变的情况下，可对此方案进行延伸研究，采用特长隧道的方案、新建友谊隧道方案及隧道群方案。

3.2方案二分析

从起点开始利用既有G317国道公路友谊隧道和部分老路，于紫坪铺水库右岸瓦窑包附近跨越紫坪铺水库后采用特长隧道穿越飞来峰及阮家山后于原映秀大桥上游260m处跨越岷江后接上G317国道公路至项目终点方案二的优缺点如下：①该路线长度较长，长8.093m，利用老路段平面指标较差；②需新建特长隧道4590m1座、整修友谊隧道960m1座、桥梁长870m2座，特长隧道无双向施工条件，中间增加施工支洞也需打通约2km的支洞，严重影响项目工期；③拟建大桥主塔、锚墩、桥台处岩体较破碎，大桩号一侧崩塌不良地质发育，斜坡上堆积有较厚的崩坡积土体，对未来桥梁施工及安全运行存在较大的安全风险；④受构造作用致使区内岩体破碎、围岩等级不高，且为穿越高瓦斯地层，隧道施工和运行期间的安全风险极高，需要采取特别的工程措施后方可确保工程安全；⑤拟建跨紫坪铺桥梁跨度较大，需采用悬索桥跨越，且大桩号桥头没有施工条件，建设难度较大。

3.3方案三分析

从起点新建黄泥坡特大桥后新建友谊隧道至龙眼睛附近，设置紫坪铺特大桥跨越水库，然后采用特长隧道穿越飞来峰和阮家山后于原映秀大桥上游260m处跨越岷江后接上G317国道公路至项目终点。方案三的优缺点如下：①此方案为工可推荐的优化方案，路线长度最短，长6.802m，路线平面指标最高；②需新建隧道长5865m2座、桥梁长755m3座，拟建隧道无双向掘进的条件，需先打通约1.8km的施工支洞或修建450m的索道桥才能施工；③拟建黄泥坡大桥规模较大，对紫坪铺水库影响较大；④拟建新友谊隧道区地层为含煤地层和飞来峰碳酸盐岩地层，且穿越数条逆断层，为高瓦斯隧道，工程地质条件较差；⑤拟建跨紫坪铺特大桥大桩号一侧发育高600m的高位崩塌，对大桥及隧道进口有极大的安全风险；此外该处地形陡峻，没有施工条件，大桥建设难度极大；⑥拟建映秀特长隧道轴线距石鸭子走滑断层距离300余米，隧道轴线极可能在断层破碎带内穿行；为穿越高瓦斯地层，隧道施工和运行期间的安全风险极高，后期施工及运行风险较高；⑦拟建隧道为特长高瓦斯隧道，仅有出口侧可施工，中间设施工支洞和斜井难度极大，工期难保证。

3.4方案四分析

从起点开始，沿水库边山体展线至龙眼睛附近，设特大桥跨越水库，然后再设特长隧道穿越飞来峰和阮家山后于原映秀大桥上游260m处，跨越岷江后接上G317国道公路至项目终点。方案四的优缺点如下：①路线长度较短，长7.702km，路线平面指标较高；②隧道长5210m1座，桥梁长660m1座。隧道无双向掘进的条件，需先打通约1.2km的施工支洞或修建520m的索道桥才能施工；③隧道轴线远离了石鸭子走滑断层，隧道横穿飞来峰逆断层F1和次级褶皱，隧道工程地质条件相对较好；但隧道长度较大，进洞口无施工条件，洞身设施工支洞和斜井难度较大；④拟建跨紫坪铺特大桥大桩号桥台位于白石岩崩塌影响区东侧，未能完全消除该高位崩塌对桥梁的影响；加之该处地形陡峻，无修建桥梁的施工条件，建设难度较大；⑤路线有近一半在都江堰境内，本项目资金不能解决。

3.5方案五分析

从起点沿水库边山体展线至龙眼睛附近，设特大桥跨越紫坪铺水库至庙子坪附近，设一短隧道和明线和既有都汶高速龙池互通连接线相接，利用龙池隧道后新建龙洞子桥后再设特长隧道穿越山体后于原映秀大桥上游260m处跨越岷江后接上G317国道公路至项目终点。方案五的优缺点如下：①路线长度较长，长9.413m，起点至龙眼睛段指标较差；②隧道长4805m2座，利用龙池隧道1145m1座，桥梁长995m3座；③飞来峰两侧发育的逆断层F1、F2均在龙池互通连接线利用段横穿，新建路段主要构造物基本不受这些主要断层构造影响；④拟建桥梁、隧道两侧均有施工条件，可多断面同时施工，工期较能保证；⑤映秀特长隧道为一高瓦斯隧道，需采取专门措施保证施工和运行期间的安全；⑥路线大部分在都江堰境内，本项目资金不能解决。

4结束语

综上所述，根据各方案的优缺点比较，通过现场反复踏勘和收集相关资料后，结合各级政府和相关行政主管部门以及业主的意见，本次初步设计最终选择了方案一作为主要研究方案，在方案一的基础上再进行深入研究。

参考文献

[1]周敏，曹海明.隧道改扩建设计要点探讨[J].山西建筑，2018（10）：162-163.

[2]邓星.松花岭隧道改扩建方案设计[J].四川水泥，2016（5）：95.

[3]孙敏，李刚，刘玉国.既有暗挖隧道改扩建施工技术分析[J].华北水利水电学院学报，2016（2）：59-63.

作者：韩宗良 单位：四川省交通勘察设计研究院有限公司