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(guó)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(wàn)萬(wàn)人民群眾的切身利益，我國(guó)高速公路遍布各個(gè)地方，需要面對(duì)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(duì)高速公路隧道選線原則的探討和研究來(lái)服務(wù)于我國(guó)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(guó)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(guó)東西南北的重要交通道路，極大的加強(qiáng)了我國(guó)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(jī)的同時(shí)，我國(guó)高速公路的在各個(gè)地方的遍地開(kāi)花也引起了很多的環(huán)境問(wèn)題，這與高速公路設(shè)計(jì)者們?cè)谠O(shè)計(jì)高速公路路線時(shí)沒(méi)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(zhǎng)期以來(lái)，高速公路的選線大多是從經(jīng)濟(jì)的角度來(lái)考慮選線的問(wèn)題，主要是考慮高速公路所經(jīng)過(guò)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(duì)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(jiàn)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(wèn)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(lái)，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(lái)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(duì)經(jīng)過(guò)之地的地質(zhì)做一個(gè)詳細(xì)的勘察，通過(guò)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(guò)調(diào)整修改來(lái)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(guó)家森林公園、水源保護(hù)地、自然保護(hù)地等對(duì)修建高速公路的影響，選線時(shí)需要合理避開(kāi)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(guò)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(guó)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(lái)往車輛給居民的休息帶來(lái)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(guò)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(lái)，體現(xiàn)當(dāng)?shù)匚幕捻嵨?，因此在修建高速公路前需要收集整理好所?jīng)過(guò)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(lái)；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(guò)程中可能發(fā)生的一些事情，充分評(píng)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(cè)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(duì)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(duì)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(duì)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(kāi)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(kāi)山溝和山谷地段，因?yàn)榈貏?shì)低的地方，地下蓄水量嚴(yán)重、土質(zhì)疏松，這些條件會(huì)給隧道建設(shè)帶來(lái)很多的難題和很大的工作量，需要通過(guò)設(shè)置排水溝來(lái)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(kāi)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(lái)進(jìn)洞，而應(yīng)采取打長(zhǎng)明洞的方式或在洞口地表通過(guò)注漿的方式來(lái)加固后再進(jìn)洞，整個(gè)過(guò)程中需要維持山體的穩(wěn)定來(lái)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?cè)诙纯谶x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(zhǎng)明洞的方式和縮小洞口的開(kāi)挖面積，同時(shí)做好排水的工作，通過(guò)以上措施來(lái)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(shì)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(guò)因地制宜來(lái)確定隧道的寬度，同時(shí)也盡可能的減少對(duì)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(guò)對(duì)洞口內(nèi)外線形和光的調(diào)整來(lái)保障來(lái)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(zhǎng)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(guò)高，分離時(shí)斷面長(zhǎng)度不必太長(zhǎng)。

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(lái)保障駕駛?cè)藛T有較好的行車視野，實(shí)際建設(shè)過(guò)程中，一些條件很難滿足，往往需要采用較大豎曲線半徑來(lái)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(kāi)車時(shí)視覺(jué)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(zhǎng)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(zhǎng)的隧道大多會(huì)被設(shè)計(jì)師門(mén)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(lái)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(guò)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(shì)，直線隧道施工操作簡(jiǎn)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(guò)渡或解決眼睛適應(yīng)問(wèn)題，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)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(lái)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(zhǎng)度有很大的相關(guān)關(guān)系，特長(zhǎng)或者長(zhǎng)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(guò)程中，考慮到后期運(yùn)營(yíng)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(zhǎng)隧道或長(zhǎng)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(guò)度來(lái)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(shì)，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(guò)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(yǔ)

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(guó)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(guó)家高速公路修建水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，因此通過(guò)高速公路隧道選線技術(shù)研究來(lái)提升我國(guó)隧道選線技術(shù)很有必要。