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談針對(duì)擴(kuò)改建隧道路線(xiàn)設(shè)計(jì)選擇

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談針對(duì)擴(kuò)改建隧道路線(xiàn)設(shè)計(jì)選擇

【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?,本文引入G317線(xiàn)友誼隧道至映秀改建工程,翔盡地闡述擴(kuò)改建隧道路線(xiàn)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(xiàn)設(shè)計(jì);原則;選擇方案分析

引言

G317線(xiàn)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(chē)及超載車(chē)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)設(shè)計(jì)原則

首先,路線(xiàn)在服從總的路線(xiàn)走向和主要節(jié)點(diǎn)的前提下,貫徹“標(biāo)準(zhǔn)選線(xiàn)、地質(zhì)選線(xiàn)、地形選線(xiàn)、生態(tài)選線(xiàn)、安全選線(xiàn)”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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)最小半徑盡量滿(mǎn)足視距的要求。最后,在平縱線(xiàn)形組合方面,在強(qiáng)調(diào)線(xiàn)形的連續(xù)均衡的基礎(chǔ)上追求線(xiàn)形組合,使之構(gòu)成舒適、流暢的立體線(xiàn)形,并注重路線(xiàn)與橋梁、隧道、交叉等構(gòu)造物以及沿線(xiàn)景觀(guān)協(xié)調(diào),融公路線(xiàn)形景觀(guān)與自然景觀(guān)于一體,盡可能減少對(duì)沿線(xiàn)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(xiàn)布設(shè)原則

本項(xiàng)目初步設(shè)計(jì)路線(xiàn)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(xiàn)布設(shè)主要遵循以下原則:(1)貫徹“標(biāo)準(zhǔn)選線(xiàn)、地質(zhì)選線(xiàn)、地形選線(xiàn)、生態(tài)選線(xiàn)、安全選線(xiàn)”的綜合選線(xiàn)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(xiàn)布設(shè)時(shí),綜合考慮地方規(guī)劃及沿線(xiàn)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(xiàn)平面布線(xiàn)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(xiàn)形平縱橫三維綜合協(xié)調(diào),隨彎就勢(shì),盡量采用曲線(xiàn)線(xiàn)形,實(shí)現(xiàn)線(xiàn)形的均衡、協(xié)調(diào),前后線(xiàn)形盡量平穩(wěn)過(guò)渡,避免不均衡的突變線(xiàn)形,確保行車(chē)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(xiàn)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(xiàn)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?。虎蹟M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(xiàn)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(mǎn)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(xiàn)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(xiàn)長(zhǎng)度最短,長(zhǎng)6.802m,路線(xiàn)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(xiàn)距石鴨子走滑斷層距離300余米,隧道軸線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)長(zhǎng)度較短,長(zhǎng)7.702km,路線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)和既有都汶高速龍池互通連接線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(zhuān)門(mén)措施保證施工和運(yùn)行期間的安全;⑥路線(xiàn)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(mén)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