第頁某高速公路隧道工程的方案比選說明案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u3742某高速公路隧道工程的方案比選說明案例概述 190751.1概述 1270111.2選線原則 1268421.2.1線路方向的選定 163231.2.2決定線路方向的主要因素 2225891.3隧道位置的選定 2251691.3.1地形條件 320961.3.2地質(zhì)條件 3122101.4線路方案比選 3321251.4.1方案比選的要點(diǎn) 3225571.4.2方案比較及確定最佳方案 41.1概述位于陜西省延安市延川縣延川鎮(zhèn)的徐家峁高速公路隧道，是修建本段高速公路時(shí)的控制性工程，線路設(shè)計(jì)時(shí)速為120km/h，為上、下行分離的雙向四車道高速公路分離式隧道。在線路經(jīng)過的區(qū)段，山川交錯(cuò)、溝谷縱橫，地勢(shì)起伏不定，圍巖和地質(zhì)條件復(fù)雜多變，線路經(jīng)過區(qū)段的巖石分布主要為微風(fēng)化花崗巖、泥巖和砂質(zhì)泥巖。區(qū)域內(nèi)降水量多，大氣降水是地下水層的主要補(bǔ)給來源，植物生長覆蓋茂密，山體平均海拔較高，山坡陡峭險(xiǎn)峻，溝大谷深，地表水流量大且通暢順達(dá)，常見的自然災(zāi)害有崩塌、落石、滑坡和泥石流等，會(huì)在一定程度上影響線路的施工建設(shè)和后期的運(yùn)營養(yǎng)護(hù)。1.2選線原則在選擇公路隧道的線路時(shí)，必須首先充分調(diào)查當(dāng)?shù)氐墓こ痰刭|(zhì)、水文條件、氣象條件、自然環(huán)境等方面，并依據(jù)地形地貌特征，結(jié)合線路經(jīng)過區(qū)域的氣候特點(diǎn)綜合確定平縱線性指標(biāo)，最后選定的方案既要滿足節(jié)約工程量的預(yù)定目標(biāo)，又要求方便后期的運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)。1.2.1線路方向的選定在選擇線路方向時(shí)，要考慮的內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：設(shè)計(jì)方案對(duì)公路隧道起終點(diǎn)的要求，線路必須經(jīng)過的區(qū)域、修建該條線路的作用和意義，還有該條線路會(huì)在整個(gè)道路交通網(wǎng)中起到什么作用；修建的這條線路完成后預(yù)計(jì)近期和遠(yuǎn)期的交通量，還有通過該線路運(yùn)輸?shù)目拓浟髁康然窘?jīng)濟(jì)資料；該條線路在運(yùn)營時(shí)，要與與鄰近鐵路運(yùn)輸、水路運(yùn)輸、飛行運(yùn)輸?shù)冗\(yùn)輸方式相互配合，并且承擔(dān)起相應(yīng)的任務(wù)；要求該條線路和國家工況點(diǎn)之間應(yīng)緊密聯(lián)系，要求該條線路應(yīng)滿足國防要求；要求認(rèn)真勘察分析研究該條線路的地形圖、地質(zhì)水文、氣象資料、自然災(zāi)害和地震發(fā)生的可能行。本區(qū)段道路從起點(diǎn)到終點(diǎn)的整條線路，沿途首先經(jīng)過前馬溝村，然后通過后馬溝村、白家塬村和侯家塬村，接著經(jīng)過辛家溝村、樊家塬村，最后終點(diǎn)的附近就是安家塬村。在綜合考慮確定線路方案前，首先要研究擬修建的道理是否能夠促進(jìn)沿線村莊的經(jīng)濟(jì)生活的發(fā)展和提高，其次還要估計(jì)村莊拆遷時(shí)的工程預(yù)算，以及房屋拆遷對(duì)于線路施工工期的影響，一般來說，線路的施工會(huì)對(duì)周圍的自然環(huán)境產(chǎn)生一定的影響或者破壞，要加以考慮。線路的施工修建一定要滿足國防的要求，以及現(xiàn)有的施工條件和機(jī)械施工設(shè)備，還有施工的難易程度等因素，應(yīng)把這些對(duì)線路選定產(chǎn)生影響的各種因素全部考慮后再?zèng)Q定線路的走向。1.2.2決定線路方向的主要因素（1）沿線路走向地形的影響。該線路通過的區(qū)段地勢(shì)起伏不定，山川交錯(cuò)，溝谷縱橫，沿著低洼的河谷展開線路，遇到高大山脈即開挖隧道，以此穿越地形上的障礙。（2）確定大型結(jié)構(gòu)物的位置，通常條件下，要遵循“路隨大橋長隧”的原則選定重要結(jié)構(gòu)物的位置，設(shè)計(jì)方案為高等級(jí)公路時(shí)，首先要考慮整體的路線線性，再進(jìn)行選定。（3）選定如何通過或經(jīng)過重要的城鎮(zhèn)，研究分析選定的線路是否能給沿線城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)帶來提高。（4）選定通過的工況點(diǎn)，選擇的線路要求靠近村莊而不進(jìn)入村莊，估計(jì)村莊拆遷時(shí)的工程預(yù)算，以及房屋拆遷對(duì)于線路施工工期的影響。（5）要考慮擬建線路對(duì)客貨運(yùn)輸?shù)挠绊懸约皩?duì)于運(yùn)量的影響。（6）地質(zhì)地貌對(duì)線路選定的影響。要求勘察分析選定的線路沿線的地質(zhì)情況，考慮可能發(fā)生的不良地質(zhì)情況，如滑坡、崩塌和泥石流等情況，可能會(huì)造成隧道施工開挖的難度加大，后期的運(yùn)營與使用安全均會(huì)受到一定的影響。（7）考慮現(xiàn)有的施工條件的限制，及擬建道路的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等因素。1.3隧道位置的選定在決定公路隧道的布設(shè)位置時(shí)，應(yīng)初步擬定兩至三個(gè)合理科學(xué)的比選方案，然后在考慮各項(xiàng)因素的影響下，研究分析這幾個(gè)比選方案的優(yōu)缺點(diǎn)，確定出推薦方案和比較方案，接著按照設(shè)計(jì)方案中已有的技術(shù)資料，在已確定的隧道方案的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步詳細(xì)地分析研究得出隧道位置的最佳方案。1.3.1地形條件在隧道越嶺位置的選擇確定時(shí)，首先應(yīng)該對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行大范圍的研究分析，隧道可能穿過埡口的時(shí)候，要利用山體坡度的不同以及進(jìn)口和出口標(biāo)高的差異，分析研究后選出幾個(gè)不同的展線方法，然后確定出數(shù)個(gè)越嶺隧道的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行進(jìn)一步同等的研究計(jì)算。因?yàn)榈刭|(zhì)地貌和水文情況對(duì)山區(qū)河谷造成了較大的影響，地質(zhì)地貌復(fù)雜多變的情況普遍發(fā)生，在山區(qū)河谷地區(qū)中，這種現(xiàn)象發(fā)生的尤其顯著，在這些地區(qū)，時(shí)常出現(xiàn)蜿蜒曲折的河流和發(fā)育良好的溝谷，并且水流湍急、支溝密布，在山區(qū)河谷地形的岸邊，分布著對(duì)稱或不對(duì)稱的臺(tái)階地型，兩岸山坡陡峭險(xiǎn)峻，植被覆蓋茂密，裸露的巖體風(fēng)化程度較深，因此在山區(qū)的氣候狀況較差時(shí)，常常會(huì)發(fā)生各種不良地質(zhì)災(zāi)害，如落石、崩塌、滑坡、泥石流等。沿河谷展線的時(shí)候，在沿河傍山的線路區(qū)段，由于山體陡峭、發(fā)育顯著，且地形地質(zhì)狀況非常復(fù)雜，大多采用隧道穿越山體通過。采用隧道形式通過的時(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn)線路內(nèi)靠不夠的情況，這導(dǎo)致很多隧道發(fā)生洞壁較薄、淺埋和隧道偏壓的問題，很多時(shí)候還需要增加洞口段的明洞工程，從而增加隧道施工的工程量；另外，水流的沖刷也會(huì)給隧道帶來較大的危害，以及隧道會(huì)穿越各種不良地質(zhì)地段。這就會(huì)導(dǎo)致很多問題的出現(xiàn)，如線路扭曲、隧道數(shù)量大且長度短、橋隧相連時(shí)橋梁工程增多、支擋構(gòu)造物增加等，而且又不能從根本上避免塌方落石的危險(xiǎn)。根據(jù)隧道工程規(guī)范中的相關(guān)規(guī)定，路線以隧道形式通過時(shí)，路線要向山體內(nèi)側(cè)移動(dòng)。1.3.2地質(zhì)條件在隧道具體位置的選定時(shí)，起決定性作用的大多是地質(zhì)情況。隧道位置的選擇，要求隧道穿過巖層巖性好和穩(wěn)定性高的的地段，與之相反，如果隧道的位置選定在巖層圍巖破碎松軟、節(jié)理發(fā)育且有斷層的地段，隧道的施工及運(yùn)營都會(huì)受到很大的影響，選擇地質(zhì)條件好的地段也可以起到節(jié)約工程經(jīng)費(fèi)的作用。要求盡量避免穿過巖層巖體特性不好的地段，以及斷層破碎帶或者地下含水層，一般來說，這些地段的水文地質(zhì)狀況較為復(fù)雜，工程特性很差，穿越這些地段時(shí)往往會(huì)給隧道設(shè)計(jì)和施工運(yùn)營帶來極大的困難，同時(shí)隧道的使用性能和安全狀況都會(huì)受到一定程度的影響，隧道洞室出現(xiàn)病害的可能性也會(huì)增加。假如必須穿越這些地段而不能繞過，可以考慮減小隧道長度，使用的隧道施工方法也要更加安全和可靠，從而得以保證隧道作業(yè)的順利和后期隧道營運(yùn)使用時(shí)的安全。1.4線路方案比選1.4.1方案比選的要點(diǎn)（1）線性的設(shè)計(jì)應(yīng)該順應(yīng)地形的走向，適當(dāng)減少工程量；（2）線路的工程投資要經(jīng)濟(jì)合理，避免不必要的投資；（3）線路工程的穩(wěn)定性較好，駕乘人員的行車安全性高；（4）線路的施工作業(yè)難度不大，且后期的養(yǎng)護(hù)比較簡單；（5）線路的設(shè)計(jì)和當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^相協(xié)調(diào)，駕駛員行車舒適安全；（6）施工時(shí)用地節(jié)省，對(duì)附近居民的生活影響較?。海?）線路的施工和運(yùn)營能夠帶動(dòng)周圍城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)，同時(shí)還具有一定的政治意義。要求參考上述幾條要點(diǎn)，綜合分析后再進(jìn)行方案比選。1.4.2方案比較及確定最佳方案該條線路的修建能夠有效地緩解當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\(yùn)輸問題，使地區(qū)間的交流更加密切，線路貫通后，客貨運(yùn)輸成本也將減少，運(yùn)輸時(shí)間將大大縮短，同時(shí)能夠帶動(dòng)沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在勘察設(shè)計(jì)和綜合計(jì)算分析后選定三個(gè)比選方案。方案如下：方案一：隧道群方案。該條路線的主體部分是隧道（隧道總體長度6660m，隧道占路線總長的比例為61.52%）和橋梁（橋梁總體長度2915m，占路線全長的比重為26.93%），該方案中線路由于隧道和橋梁數(shù)很多，大大增加了施工作業(yè)的難度，工程量和造價(jià)也急劇升高。該條線路的起點(diǎn)在下驛村附近，途中經(jīng)過下驛村、后馬溝村、白家塬村和樊家塬村，最終到達(dá)靠近安家塬村的地方，線路中共設(shè)計(jì)有七條隧道，其長度分別為650m，1000m，435m，2650m，1350m，550m，675m。該條線路的線性從整體上看平滑、順直，路線中僅有一個(gè)圓曲線，。方案二：繞線橋隧結(jié)合路基方案。該條線路的主體部分為隧道（隧道群的總體長度6605m，占路線全長的比重為59.82%），該條線路共設(shè)計(jì)有三條長隧道，分別設(shè)置一條長隧道于線路起點(diǎn)與終點(diǎn)的位置，另一條長隧道設(shè)置于線路的中間。起點(diǎn)附近的魁星樓隧道的設(shè)計(jì)長度為1345m，終點(diǎn)處的安家塬隧道的設(shè)計(jì)長度為2315m。路線中間的白家塬隧道長度為2945m，該條隧道為本線路的控制性工程。除此之外，本方案中剩余線路結(jié)合橋梁，沿著平順的山區(qū)溝谷展線，進(jìn)行填方或者挖方，修建路基，方案中橋梁總體長度為1620m，該條線路設(shè)置的圓曲線不多，整體線性平順直達(dá)。方案三：繞線隧道結(jié)合路基方案。在線路設(shè)計(jì)時(shí)，線路方案大量設(shè)計(jì)為路基，從起點(diǎn)開始到終點(diǎn)，沿著地形圖上的等高線盡可能多地在山區(qū)溝谷地區(qū)展線，線路上設(shè)計(jì)有兩條長隧道和一條短隧道，包括了廟塬隧道、安家塬隧道和辛家溝隧道，其中廟塬隧道長度為2300m，安家塬隧道長度為1625m，辛家溝隧道長度為425m，橋梁數(shù)量少，且橋梁長度占線路總長的比重很小，僅有1.82%。從整體上看，線路的線性較差，圓曲線半徑均接近極限最小半徑，由于該地的地形地質(zhì)條件差，以及路基工程量大，導(dǎo)致填挖方工程量急劇增加，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較差。路線方案比選表表2-1項(xiàng)目方案一方案二方案三線性指標(biāo)交點(diǎn)個(gè)數(shù)（個(gè)）134小于一般最小半徑（個(gè)）003最小半徑（米）55001000810平均半徑（米）55001233858最大縱坡（%）1.201.151.32工程數(shù)量線路總長（米）108251102112414隧道數(shù)（條）733隧道總長（米）666066054350橋梁數(shù)（座）622橋隧總長所占比例（%）88.4573.7237.86施工難度圍巖級(jí)別ⅣⅤⅣⅢⅣⅤⅤⅣ斷層數(shù)（個(gè)）211填挖方小中大施工進(jìn)度慢中快棄渣很不方便方便方便營運(yùn)及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高較低低舊路利用無部分部分環(huán)境保護(hù)填挖方量不多，能保持較穩(wěn)定的邊坡和仰坡，隧道穿過山體時(shí)，存在很多淺埋段，產(chǎn)生較大的山體擾動(dòng)，總體上來說，對(duì)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境影響小。填挖方工程量較少，無大刷大挖情況，能保持較穩(wěn)定的邊坡和仰坡，隧道穿過山體時(shí)，基本無淺埋段，圍巖情況良好，有著穩(wěn)定良好的生態(tài)環(huán)境。由于地形條件差且路基數(shù)量巨大，導(dǎo)致填挖方工程量急劇增加，有著大量的高填深挖的路塹路基，施工時(shí)會(huì)對(duì)對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成很大的破壞。工程病害較多的地段靠近陡峭的邊坡，發(fā)生崩塌、滑坡和泥石流等自然災(zāi)害的可能性很大。路線方案的長隧道較多，占全長的比重大，高填深挖的工程量較小，對(duì)山體原本的邊坡和自然環(huán)境影響較小。路基工程量巨大，且路線大多存在有陡峭的山嘴，泥石流、崩塌和滑坡等自然災(zāi)害頻發(fā)，影響著道路質(zhì)量和行車安全。隧道功能從整體上看路線線性平順、直達(dá)，而且總長度最小，駕駛員行車的安全性和舒適性都很好；客貨運(yùn)輸?shù)某杀竞蜁r(shí)間都大大降低；客貨運(yùn)輸時(shí)具有很好的隱蔽性、受自然條件的影響較小，同時(shí)能夠滿足國防需要。但隧道和橋梁數(shù)量多，路線造價(jià)太高從整體上看，整條線路順暢、直達(dá)；路線的交點(diǎn)數(shù)量不多，線性指標(biāo)好，駕駛員行車的安全性和舒適性都很好客貨運(yùn)輸?shù)某杀竞蜁r(shí)間都大大降低，線路施工完成后能夠有力的帶動(dòng)附近城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)增長，且路線整體造價(jià)較低。但線路施工時(shí)需要拆遷大量的房屋。整條路線造價(jià)較低，但交點(diǎn)數(shù)目多，曲線半徑大多小于一般最小半徑，路線線性指標(biāo)差，填挖方量多，導(dǎo)致邊坡工程巨大，駕駛員行車的安全性和舒適性都不好，不能滿足行車速度的要求，容易受到自然條件的影響；但能夠拉動(dòng)周圍城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的增長?？偨Y(jié)1.從線性指標(biāo)來看，方案1的交點(diǎn)數(shù)量最少、小于一般最小半徑的個(gè)數(shù)為0，且最大縱坡最小，整體上看線性指標(biāo)最好；方案2的交點(diǎn)數(shù)量適中，路線縱坡適中，而且圓曲線半徑均大于一般最小半徑，從整體上來看，方案2的線性指標(biāo)也比較好；但方案3的交點(diǎn)數(shù)量較多，且有3條圓曲線的半徑小于一般最小半徑，整體線性很差。1.從工程數(shù)量上看，方案1設(shè)計(jì)了包含七條隧道的隧道群，路線的總體長度雖然最小，但橋梁和隧道工程量巨大，占比達(dá)到了路線全長的88.45%，導(dǎo)致整條線路的造價(jià)急劇升高；方案3設(shè)計(jì)的隧道總體長度最短，但也設(shè)計(jì)了兩座橋，由于沿等高線展線建造大量路基，導(dǎo)致高填深挖的路塹和路基工程量巨大，從整體上看方案3的工程數(shù)量以及造價(jià)也較大；對(duì)比來說，方案2設(shè)計(jì)的路線總體長度雖然較長，但總工程量不是太大，可以認(rèn)為是較優(yōu)方案。3.從施工難度上看，方案2設(shè)計(jì)地段的圍巖條件最好，填挖方的工程量比較小，施工作業(yè)進(jìn)度快，棄渣較為方便，是較優(yōu)方案；方案1和方案3的圍巖等級(jí)大多為以Ⅴ、Ⅵ級(jí)，較差，且方案1設(shè)計(jì)路線經(jīng)過的地段存在不少的斷層，棄渣很不方便，而且方案3由于施工大量路基，填挖方量巨大，相比較而言，方案2為較優(yōu)方案。4.對(duì)于營運(yùn)及養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，對(duì)于方案1，由于施工的工程量大且橋隧比例高，導(dǎo)致后期的運(yùn)營和養(yǎng)護(hù)的成本也隨之升高，而方案2和方案3較低。5.舊路利用，方案1幾乎沒有利用舊路，而方案2和方案3均有舊路利用。6.從環(huán)境保護(hù)上來看，方案2比較環(huán)保，能夠較好的保護(hù)原有的植被和野生動(dòng)物。方案1的路線設(shè)計(jì)因?yàn)榇嬖陂L大隧道，對(duì)山體的擾動(dòng)更加明顯，對(duì)環(huán)境的影響更大，方案3設(shè)計(jì)的路基填挖量巨大，對(duì)自然環(huán)境的影響也很大。7.從工程病害上看，方案3的路線將會(huì)出現(xiàn)較多、較嚴(yán)重的病害，方案1和方案2病害較少，可能會(huì)出現(xiàn)少量隱患。8.隧