高速公路隧道选线原则探究

时间：2024-08-31

陈良湘中咨华科交通建设技术有限公司

1 前言

高速公路作为我国交通事业的重要组成部分，高速公路的质量关系到千千万万人民群众的切身利益，我国高速公路遍布各个地方，需要面对复杂的地形地貌，因此高速公路的建设是一个极为复杂的工程，需要考虑环境、线路选择等多个因素，同时在建设的时候又要符合安全、经济、环保的原则，高速公路施工前需要设计人员根据实际情况选择合适的路线，恰到好处的选线是建设出高质量的高速公路的前提，尤其是在地形地貌复杂的山区修建高速公路，选线时会遇到很多隧道选线的难关，需要设计者有高超的专业知识和丰富的经验作为基础，隧道选线技术的成熟应用是高速公路在不同地形地貌间不断延伸的技术保障，隧道选线难度高、影响大，加强对高速公路隧道选线原则的探讨和研究来服务于我国的高速公路事业具有很重要的现实意义。

2 高速公路环境选线原则

随着经济水平的提升，我国高速公路的总里程和施工技术都取得了巨大发展，高速公路已成为连接我国东西南北的重要交通道路，极大的加强了我国各个地区的交流和促进了各地的经济发展，其总里程数位居世界榜首，取得这些成绩的同时，我国高速公路的在各个地方的遍地开花也引起了很多的环境问题，这与高速公路设计者们在设计高速公路路线时没有牢牢把握住环境选线的原则有着很大的关系。

2.1 环保设计理念

长期以来，高速公路的选线大多是从经济的角度来考虑选线的问题，主要是考虑高速公路所经过之地的土壤地质等因素，因此在修建高速公路时，为了达到修建高速公路所需要的地质进行大挖、大填等现象层出不穷，高速公路用地为永久用地，高速公路修建时对周围的植物破坏严重，与植物的结合不紧密，绿化效果不佳等现象已司空见惯，由于植被极度缺少，极易引起水土流失，造成高速公路的行车安全等问题，目前，高速公路设计人员必须把环保理念融入到高速公路选线中来，做到高速公路工程与环境相适应、相协调。

2.2 环境选线要素

高速公路环境选线是指高速公路在选线的时候要考虑到环境因素，环境选线要素主要包括以下几个方面：一是要考虑到施工环境中的地形地貌，尽可能的贴近原来的地形地貌，这样可以减少挖方、填方工作量，使高速公路贴近大自然；二是高速公路在进行设计前，需要对经过之地的地质做一个详细的勘察，通过勘察结果判断地质环境是否适合修建高速公路，在判断的基础上通过调整修改来确定合适的环保选线；三是要充分考虑到各种人文景观的影响，如国家森林公园、水源保护地、自然保护地等对修建高速公路的影响，选线时需要合理避开这些地方或者在关键的地方采取行之有效的保护措施；四是避免过多的占用人类的有限资源，这些主要包括基本农田、经济林木、天然林木等，我国人口基数庞大，而人均拥有的耕地、林地很少；五是尽量规避居民集聚地，防止来往车辆给居民的休息带来很大的噪声以及空气污染等，严重影响居民的生活质量；六是要充分调查高速公路所经过地方的生态体系，生态体系大多具有组织性和连贯性，防止高速公路的修建破坏一个地方的生态体系；七是高速公路的修建需要和当地的民俗风土人情结合起来，体现当地文化的韵味，因此在修建高速公路前需要收集整理好所经过地方的民俗文化，在设计的时候想法设法把这些融入到设计中来；八是设计的时候需要做到精细化设计，预计好施工过程中可能发生的一些事情，充分评判施工的可行性和便捷性，为后续施工打好基础。

3 公路隧道洞口选线原则

公路隧道洞口作为隧道选线的第一道关卡，选线时需要牢牢把握住“早进洞，晚出洞”的原则，还需测量好洞口的边坡以及仰坡，使隧道的边坡和仰坡一直稳定在一定的误差范围之内，其次要考虑好隧道洞口离居民区的范围，尽可能减少对人民生活得影响，洞口采取爆破工程时，要疏散周围群众和充分考虑到对附近的民居设施的影响，合理的保护人民生命财产的安全，最后在确定洞口位置时也要充分考虑到隧道与周围环境情况统一适应性，尽可能的减少对周围环境的破坏。如若在桥隧衔接的情况下，还需要考虑隧道与桥梁衔接上的精密性以及整体性。

公路隧道洞口选择时要着重考虑到地形和地质在洞口选择上的影响：一是保障隧道洞口的中线与地形的等高线垂直或者接近垂直，在地形情况复杂难以实现与等高线垂直时，需要遵守斜交入洞的原则，这样能有效避开隧道洞口的中线与地形等高线平行的情况发生。二是洞口的选择应该选在山坡地质条件优越的地方，尽可能的避开山沟和山谷地段，因为地势低的地方，地下蓄水量严重、土质疏松，这些条件会给隧道建设带来很多的难题和很大的工作量，需要通过设置排水沟来进行排水。三是遇到不稳定的岩层时，要采取早进洞的方式，因为当山体开挖时，不稳定岩层很容易随山体滑动而塌陷，从而造成重大的事故，进洞时如遇到土石堆积的情况，严禁采取清方的方式来进洞，而应采取打长明洞的方式或在洞口地表通过注浆的方式来加固后再进洞，整个过程中需要维持山体的稳定来保障整个施工的安全性。

4 隧道洞口选线实例分析

洞口选择虽然有原则可遵循，但在现实生活中，由于受各种复杂因素的影响，我们在洞口选择时会遇到一些不利因素，克服好这些不利因素是保障隧道正常建设的前提，如洞口只能选择在山沟处，此时需要结合打长明洞的方式和缩小洞口的开挖面积，同时做好排水的工作，通过以上措施来保障隧道的安稳，在现实生活中分离式隧道洞口技术也是隧道工程建设中常用的技术，这项技术的优势是能很好的利用周围的地质地形环境，根据周围的地质环境灵活的设置隧道的宽度，在一条隧道中形成宽窄不一的拉距，这种技术大多应运在地质环境情况变化复杂的山体换进中，通过因地制宜来确定隧道的宽度，同时也尽可能的减少对周围环境的影响，达到保护环境的作用。

5 洞口设计原则

5.1 隧道平面线形设计原则

平面线形一致是指洞口内外处于同一个直线和圆曲线范围之间，如果缓和曲线的曲率在不断的变化中，则不能视为平面线形一致，在设计时要保证前后洞口3秒之内行驶范围的平面线形一致，在现实生活中很容易碰到下面两种情况，此时洞内外接线需要采取缓和曲线或者缓和曲线和圆曲线的结合形式，通过对洞口内外线形和光的调整来保障来往车辆的行驶安全，第一种情况是路面平纵线形指标很高，行车视距大于停车视距的2 倍数值以上，调整后会大大增加工程的规模量，第二种情况是洞口采用理想线条困难，进洞口选在上坡处，且行车视距满足要求。隧道作为一项特殊的工程，应在隧道口设置一些提醒标志，比如隧道的长度、宽度、光度的提醒，小半径平曲线不适合使用在隧道洞口纵坡很大的情况中，双洞隧道平面分线的关键点是在保障出洞方向顺畅的情况下，根据进洞方向的实际情况灵活的选取进洞的分离点，且其分离指标不必过高，分离时断面长度不必太长。

5.2 隧道洞口纵断面线形设计原则

隧道洞口内外3秒的行驶距离应保持纵断面线形一致，在一些条件允许的情况下，应保持洞口内外5秒的行驶距离纵断面线形一致，在纵断面上应保持一定的直坡段，来保障驾驶人员有较好的行车视野，实际建设过程中，一些条件很难满足，往往需要采用较大竖曲线半径来代替，竖曲线半径的大小与隧道设计的时速有很大的关联，当隧道设计的速度≥60km/h的时候，隧道洞口的竖曲线半径应满足开车时视觉所需要的最小竖曲线半径。

6 隧道洞内线形

6.1 规范规定的隧道平面线形设计原则

隧道平面线形设计时需要全方位、多角度的进行考虑，设计之前需了解隧道所在环境的地形、土壤状况、洞口接线、车辆运行量、隧道通风以及施工条件等因素，这些因素作为隧道平面线形设计的外部影响因子，同时还要考虑隧道自生的因素，隧道设计时隧道自生的长度和隧道平面线形设计时的弯直有很大的关系，特长的隧道大多会被设计师门设计成直线型隧道，短小的隧道大多保持与洞外线形一致的原则，隧道设计时，为保障车辆在隧道内运行的安全性和舒适性，要充分根据车辆在隧道内的运行速度来设计隧道的平曲线最大半径，隧道设计的速度≥80km/h与之相匹配的平面≤80km/h曲线最小半径应大于八倍车速；若隧道设计的速度≤80km/h，平面曲线的最小半径的取值以大于十倍车速为最佳。隧道设计时不宜采用S型隧道曲线，但在实际情况中，受一些条件限制，被迫设计成S 型曲线时也应保障S 型曲线的半径之比小于等于2 为最佳。

6.2 规范的理解和应运

隧道设计过程中，设计师们往往根据隧道的周围环境和自生因素把隧道设计成直线或者曲线，直线隧道和曲线隧道在一些方面各有其独自的优势，直线隧道施工操作简单、方便，行车时通畅；曲线隧道利用隧道的曲线形状帮助驾驶员控制好车速，同时也能更好的做到光过渡或解决眼睛适应问题，在实际设计过程中，以直线型隧道设计居多。

6.3 隧道纵断面线形设计原则

隧道纵断面线形的设计需要以排水、防灾、通风、行车安全的情况为依托来合理设置纵断面线形，隧道尽量设置成缓坡，但同时也需保证隧道内最小的纵坡的≥0.3%，隧道内纵坡的大小与隧道的长度有很大的相关关系，特长或者长隧道的纵坡宜控制在2.5%以下，中短隧道的最大纵坡应控制在3%以下，但在实际应运过程中，考虑到后期运营和建设费用，最大纵坡可以放大到4%，甚至在经专家经济技术论证后，最大纵坡可以扩大到5%，小于100m的隧道的纵坡应与隧道外的纵坡保持一致，中短隧道内大多采用单向坡，特长隧道或长隧道设计时大都沿用人字形的双向坡，这样有利于排水，隧道内的纵坡变化处需要采用大半径曲线平缓过度来保障驾驶员的行车视野。