【《某高速公路隧道工程隧道选线方案比选分析案例》3700字】

某高速公路隧道工程隧道选线方案比选分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u7520某高速公路隧道工程隧道选线方案比选分析案例 110035第1章某高速公路隧道工程设计概述 1301361.1隧道工程概况 118841.2隧道设计概况 2223411.3隧道设计标准 291531.4隧道工程地质及水文地质 2270291.4.1地形地貌 2139311.4.2水文、气候 2216061.4.3地质构造 237581.4.4不良地质 332281第2章隧道选线方案比选 410902.1平面线型比选 499782.1.1拟选方案一 4184122.1.2拟选方案二 540272.1.3拟选方案三 698662.2纵断面线型比选 732822.3方案确定 9147352.4确定方案参数 9某高速公路隧道工程设计概述1.1隧道工程概况某高速公路位于合肥市内，此高速公路是两地经济联系的重要通道，正常通车后，能够加强地区间的经济联系，降低运输成本，节省运输时间，促进两地经济发展。根据设计资料说明，此高速公路穿越一段地质复杂的山体，由于山体覆盖范围广阔，选择绕行方案成本过高，为了节省成本和工程时间，工程方选择直接贯穿山体建立一条高速公路隧道。本次设计任务是根据该工程的初始地质勘测及设计资料，并参考类似的工程案例，设计一条合适的高速公路隧道。隧道穿越的山体地质情况复杂，存在破碎带和中等风化的岩层，并且周围有河流，需要考虑渗流的影响。是整个公路建设的重难点工程，隧道设计内容大致分为选线方案比选、洞口设计、衬砌内力计算和施工组织的安排。隧道施工时尽量减少对山体环境的破坏，考虑维护成本隧道选线长度不宜过长。1.2隧道设计概况为了方便之后的设计，隧道的起点桩号K00+000，终点桩号K00+945，总长约为1.9公里。隧道形式为上下分离式隧道，行车道宽度均按行车速度80km/h设计；隧道衬砌结构采用“新奥法”复合式衬砌、验算衬砌内力方法使用“基于荷载结构法”和“地质结构法“计算，此外使用隧道通风机通风；由于洞口段岩体破碎，隧道洞门形式选择了施工较为方便的端墙式洞门。1.3隧道设计标准（1）公路等级： 高速公路（2）设计行车速度： 80km/h（3）隧道净宽： 10.50m（3.75×2+0.50+1.00+0.75+0.75）（4）隧道净高： 5.0m（5）交通量： 日交通量25600辆/日，三车道单向行驶（6）设计使用年限： 100年（7）防水等级： 二级（8）抗震设防等级： B级1.4隧道工程地质及水文地质 1.4.1地形地貌某高速公路隧道地形属丘陵地区，以低山缓岗为主，根据初步勘察，山体地形较陡，平均高程约为295.8m，隧道穿越路径最大高程为337.8m，其中最大埋深为50m左右。植被覆盖茂密，隧道周边存在一些河流，主要的地质作用为风化作用、构造剥蚀。1.4.2水文、气候隧道地址附近河流交错复杂，根据当地气候资料显示，该地常年平均降雨117天，平均降雨量1106.5毫米，相对湿度76%，无霜期237天。年平均温度15.4℃，年极端气温最高39.7℃，最低-13.1℃

。1.4.3地质构造本隧道洞口主要穿越残破积、强~中风化岩晶屑熔结凝灰岩，节理裂隙发育，岩体破碎，围岩为散体状~碎裂状结构。场地位于山前平原与古河道交接地带，基岩面复杂，各岩层分布情况如下：（1）人工填土层，灰、灰褐、黄褐色，湿~饱和，松散，由沙土和建筑垃圾组成，欠固结，层厚0.4~3.0m。（2）淤泥土层，灰、灰黑色，流塑~软塑，以粘粒、粉粒为主，高压缩性，易变形，层厚4.5~8.0m。（3）粉质粘土，浅黄、灰黄色，可塑，以粘粒为主少量细粉粒，呈中等压缩性，层厚0~10.6m。（4）花岗石基岩，灰白色，风化强度高，大部呈砂土状，夹硬质岩块，层厚26~12.4m。1.4.4不良地质经过初期的勘察报告资料显示，由于当地降水量丰富，土壤的含水量丰富，山体长期经受自然环境的风化，表层土体中粘粒含量较多，易形成软粘土。软粘土的强度极低，不排水抗剪强度通常仅为5~30kPa，承载力基本值极低，一般不超过70kPa，加载后易变形且不均匀，但本次勘察范围内各土层不发生液化。

隧道选线方案比选根据上文的工程概述和地质情况，选择合适的线型对某高速公路建设顺利进行起到至关重要的作用，为了选择合适的线型，本次设计根据地质勘察报告拟定了三条隧道线型方案以供选择。提供的三条隧道线型符合《公路隧道设计规范》（JTG3307.1-2018）（以下简称《设计规范》）规定[1]：隧道路面设计等级为高速公路，设计车速为80km/h；隧道洞口应尽量不设置在不良地质和排水困难的低洼地处，且应遵循“早进晚出”原则；不采用超高和加宽的圆曲线，根据时速设计及路拱≤2.0%，满足最小圆曲线半径≥2500m的要求；隧道拟采用上、下行分离的双洞隧道设计模式，纵坡采用单向坡；隧道洞口道路线型须符合内外侧各3s设计时速行程范围内平、纵线型一致等硬性要求，并满足隧内与隧外线型相协调要求；经过综合考虑平、纵线型技术指标，每150m以内设置了连通隧道。具体为车行横通道两座，人行横通道三座。此线型隧道设计指标如表2.1所示：表2.1三条隧道拟定方案设计通用指标（单位m）开挖行车道宽度纵坡坡度路拱坡度最小半径17.67151%＜2.0%≥25002.1平面线型比选2.1.1拟选方案一考虑洞口段主要为残破积土，承载力差，并且进口段节理裂隙发育、岩石破碎，隧道施工采用爆破时导致洞口坍塌可能性较大，所以施工方案设计时左右幅隧道施工应交替进行，或者设计路线时尽可能加大左右幅隧道之间的净距，避免左右幅隧道相距过近进而加大施工的风险，拟选方案一线型如图2.1所示。该方案设计的进洞段线型净距相距较大，避免了左右幅施工对围岩的相互扰动破坏，降低隧道进口段的施工难度。但也使得隧道路线变长，特别是隧道外公路由于受洞口走向的影响在相当长的里程内与隧道内公路相距较远，大大增加了施工的范围和对山体土体的扰动，也破坏了山体原来的结构，增加了许多施工的不确定因素，且对当地的环境也有影响。图2.1方案一隧道线型平面图该拟定方案一隧道长度较长，但设计标高适中，满足“早进洞、晚出洞”隧道线型设计基本理念，与隧外线路纵坡相协调，增加了运营期间流动车辆的驾驶舒适感，有利于运营期间车辆驶入隧道时减少油耗。具体的隧道参数如表2.2所示。表2.2方案一线型参数表（单位m）线型里程设计标高左幅隧道1178.1658535右幅隧道1065.4975512总里程1283.66332.1.2拟选方案二考虑减少对山体结构的影响，隧道进出洞口段相距适中，可避免大量开挖土体，线型中部相距约35m，间距符合《设计规范》4.3.2的有关条例说明，有效减少了左右幅隧道施工时的相互影响，降低施工风险，拟选方案二线型如图2.2所示。在减少对土体扰动的同时还提升了隧道洞口的平均海拔高度，使该隧道线型总长度达到最短，以达到节省经济的目的，但这也增加隧道的坡度，显著降低了车辆驾驶舒适感，也增加了汽车的爬坡油耗。图2-2方案二隧道线型平面图总之，适当的调整左右幅隧道间距能够保证安全的同时也能够减少大面积施工带来的危害，保证隧道设计的安全。具体的隧道参数如表2.3所示。表2.2方案二线型参数表（单位m）线型里程设计标高左幅隧道879.0424575右幅隧道870.3428557总里程1749.38522.1.3拟选方案三图2.3方案三隧道线型平面图上图2.3为方案三线型平面图，可看出拟选方案隧道平面线型与方案二基本一致，不同的是在方案二的基础上将设计高程降低，使其与拟选方案一的设计标高基本一致。此隧道线型的优点是继承了前面两个方案的大部分优势，考虑了隧道施工安全问题同时也提升了运营期间流动车辆的驾驶舒适感，又减少了对土地的使用。但是没有考虑经济方面的压力，降低了设计高程的同时使隧道里程变长，项目建设投入变大，具体的隧道参数如表2.4所示。表2.4方案三线型参数表（单位m）线型里程设计标高左幅隧道946.3490535右幅隧道943.2716512总里程1889.62062.2纵断面线型比选 拟选的三个方案中方案二、方案三的平面线型一致，对于纵断面而言，只用考虑方案二和方案三的区别。根据地质勘察报告，绘制一份山体的地质纵断面图。由于两方案平面线型一致，故绘制在同一幅图纸上方便比对，拟选隧道的纵断面对比图如图2.4及图2.6所示：图2.4左幅隧道纵断面对比图图2.5左幅隧道纵断面对比图从拟画方案二和方案三的纵断面地质图判断，为了更好的经济效益而增加设计标高缩短隧道里程的方案不可取，从断面图可以看出山体表面常年植被茂密及岩石的风化剥离，表面土层经过山沟的引流作用常年土壤水量丰富，表层土受雨水的侵蚀沉积，地质松软，岩体破碎不适合建设隧道。表面以下依次是强-弱风化土层、岩层，地质情况较差，如果在该土层开挖隧道易造成坍塌且施工困难，后期的支护和维护也会增加困难，加大经济支出。然而更深层的弱风化土层强对于其他土层，土体相对稳定，安全更有保障。所以方案二不一定就比方案三经济效益高，而且拟定的方案二施工更加困难，对表层的植被也会造成一定的破坏。2.3方案确定根据上述隧道拟选方案的表述分别讨论每个方案的优劣，如下表2.5所示表2.5隧道方案综合评判表方案指标土地征用量坡度驾驶舒适度里程长度地质条件施工安全性方案一大（×）小（√）好（√）较长（×）方案二小（√）大（×）差（×）较短（√）较差（×）较差（×）方案三小（√）小（√）好（√）较长（×）较好（√）较好（√）经过上述各指标具体的比较，方案三的不足之处是隧道总里程过长，但是对比其他拟选方案各方面都有显著的优势，故隧道线型比选的推荐方案选择方案三作为隧道线型进行设计。2.4确定方案参数通过上述对比，确定方案三为隧道线型设计方案，设计施工共两座隧道，其分布参数如表2.6所示。表2.6某高速公路隧道参数幅位起点桩号止点桩号长度（m）车道数左幅ZK00+000ZK00+946946.3490三车道右幅K00+000K00+943943.2716三车道左右幅隧道净距：起点净距约为22m；然后逐渐加大，在左幅ZK00+900里程位置净距最大约为30m；然后逐渐缩