PAGEPAGE13PAGEPAGE20某公路隧道的方案必選分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u27074某公路隧道的方案必選分析案例 2012593第1章設(shè)計說明 20181261.1區(qū)域環(huán)境概述 2044571.2設(shè)計任務(wù)概述 2025011第2章隧道地質(zhì)情況 22105482.1地形地貌 2239692.2氣象、水文 22134092.2.1氣象 22214672.2.2地表水 22191442.3隧道工程地質(zhì)概況 2299522.3.1隧道概況 22197602.3.2地形、地貌 22294172.3.3地層巖性 2277932.3.4水文地質(zhì)條件及隧道涌水量計算 23209142.3.5不良地質(zhì) 23129482.3.6特殊性巖土 2329302.3.7圍巖分級 233068第3章方案比選 25122543.1方案對比 25161023.2線型指標 2582483.3工程數(shù)量 2555583.4施工難度 26232493.5路線功能 2612653.6營運及養(yǎng)護費用 2670833.7生態(tài)環(huán)境評價 26171843.8設(shè)計費用 26181803.9占地拆遷及移民 27第1章設(shè)計說明1.1區(qū)域環(huán)境概述根據(jù)所提供的地形，該區(qū)域為山區(qū)河谷地形，最高山嶺海拔約1022米，最低河谷地帶海拔787米，地域南北穿過主河流，東西側(cè)分2條支流，沿線分布多個居民村落，主河流及其支流，流域面積大，沿河流低高程區(qū)域居住人口較為密集。地勢起伏多變，跨越多個主峰和峽谷，隧道選線方案較多，現(xiàn)提供三個路線方案，即A和B和C線路方案，其中A為直線方案，B和C為曲線方案。1.2設(shè)計任務(wù)概述設(shè)計路段的起點為任家院子村落河道右岸，終點為郭家溝村落河流左岸，設(shè)計公路等級為高速公路，設(shè)計速度為80km/h，設(shè)計區(qū)域內(nèi)有較多的山風谷地，起伏變化較大，河水流動區(qū)和居民居住地多分布在山谷中，由于隧道選線為夾江布設(shè)，針對隧道路線方案，現(xiàn)提供3個路線方案，A、B和C，B和C方案主要沿山谷埡口布設(shè)，隧道沿線高程較小，隧道埋深起伏變化不大，工程施工及方案范圍較多，隧道和路基路塹工程較多，居民聚居點較多，但由于是平曲線布設(shè)方案，路線較長，A方案為直線方案，距離較短，基本為全隧道方案，工程較為單一，但對地形選擇度較低，需要應(yīng)對各種隧道復雜工程問題，如深埋，淺埋，黃土軟弱地層，易塌方洞段，隧道技術(shù)問題較B和C復雜深入，工程造價較為節(jié)約。第2章隧道地質(zhì)情況2.1地形地貌擬建項目所在區(qū)域地處黃土高原，路線走向近南北。區(qū)內(nèi)地勢總體特征西高東低，北高南低，地形起伏較大，最高海拔1874m，最低海拔1389m，相對高差約為485m?，F(xiàn)將各地貌單元的特征分述如下：2.2氣象、水文2.2.1氣象工作區(qū)地處內(nèi)陸，屬溫帶半干旱大陸性氣候。主要特征是四季分明，雨熱同季。春季內(nèi)氣溫極不穩(wěn)定，常受寒流、風沙侵襲，天氣冷暖多變，造成霜凍。夏季降雨集中在8、9月份，可占全年降水量的一半。雷陣雨多，常有暴雨和冰雹。秋季受季風影響，易出現(xiàn)陰雨天氣。季末降雨減少，天氣多晴朗，氣溫清涼，是四季中最短的一季。冬季氣溫低，天氣寒冷，降水少，多偏北風，是四季中最長的一季。2.2.2地表水工作區(qū)河流屬某河流域，各溝谷河流均為某河支流以及次級支流。2.3隧道工程地質(zhì)概況2.3.1隧道概況設(shè)計路段的起點為任家院子村落河道右岸，終點為郭家溝村落河流左岸，設(shè)計公路等級為高速公路，設(shè)計速度為80km/h，隧道采用分離式。2.3.2地形、地貌隧址區(qū)屬剝蝕黃土丘陵地貌，由于耕種及開荒，呈階梯狀，坡面植被不發(fā)育，主要為農(nóng)作物及林木。2.3.3地層巖性根據(jù)工程地質(zhì)調(diào)繪、鉆探揭示，各層工程地質(zhì)特征由分述如下：（1）馬蘭黃土①（Q3eol）：分布于整個隧道段表層，揭露厚度12.70-15.10m。淺黃色，稍濕，稍密～中密，主要顆粒成分為粉粘粒，表層可見植物根莖，具蟲孔、大孔發(fā)育，結(jié)構(gòu)疏松，土質(zhì)均勻，含白色鈣質(zhì)條紋。該層具中等濕陷性，濕陷系數(shù)平均值=0.066，局部具強烈濕陷性。承載力基本容許值[fa0］=150KPa、摩阻力標準值qik=-15Kpa。（2）古土壤（粉質(zhì)粘土）②（Q3el）:分布于整個隧道段中部，揭露厚度3.10-5.90m。紅褐色～褐紅色，稍濕，硬塑～堅硬，主要顆粒成分為粉粘粒，孔隙不發(fā)育，團塊狀結(jié)構(gòu)，土質(zhì)較密，土質(zhì)不均勻，含白色鈣質(zhì)條紋，底部可見少量姜石顆粒。該層具中等濕陷性，濕陷系數(shù)平均值=0.031，上部土層具強烈濕陷性。承載力基本容許值[fa0］=200KPa、摩阻力標準值qik=-15Kpa。（3）離石黃土③（Q2al+pl）：該層分布在馬蘭黃土的下部中心地帶，厚度較大，鉆孔深度范圍內(nèi)未穿透，最大揭露厚度47.30m。黃褐色，稍濕，中密～密實，主要顆粒成分以粉粒為主，孔隙不發(fā)育，結(jié)構(gòu)較緊密，土質(zhì)均勻，含白色鈣質(zhì)條紋，干強度較高。該層根據(jù)孔隙及濕陷性可劃分為③1、③2層，③1層具中等濕陷性，濕陷系數(shù)平均值=0.031。2.3.4水文地質(zhì)條件及隧道涌水量計算水文地質(zhì)條件：隧址區(qū)水文地質(zhì)條件較簡單，圖幅內(nèi)地表未見泉水出露，鉆孔揭露深度內(nèi)未見地下水。=1\*GB3①地表水勘察期間未見有長流水河溝，對隧道安全無影響。=2\*GB3②地下水隧址區(qū)地下水主要為孔隙裂隙水。孔隙裂隙水：主要分為黃土孔隙-裂隙潛水，主要賦存于黃土殘塬溝壑地貌中上部的黃土層中，主要接受農(nóng)田灌溉、大氣降水的補給。隧道區(qū)鉆孔未揭露地下水，孔隙裂隙水對施工的影響在于圍巖體局部有滴水或小股滲流現(xiàn)象。2.3.5不良地質(zhì)本次勘察期間未見不良地質(zhì)現(xiàn)象。2.3.6特殊性巖土按隴西地區(qū)計算各探井黃土試樣的濕陷量、自重濕陷量，隧道進出口段黃土具Ⅳ級（很嚴重）自重濕陷性。2.3.7圍巖分級（1）圍巖特征隧址區(qū)的土體主要為馬蘭黃土、離石黃土。馬蘭黃土主要分布于整個隧道山體表層，厚度較大，垂直節(jié)理發(fā)育，抗沖蝕能力差，作為隧道洞口仰坡土體，易產(chǎn)生沖刷變形破壞，水土流失，施工時易產(chǎn)生滑塌事故。離石黃土主要分布于隧道洞身中下部，結(jié)構(gòu)致密，整體性較好。（2）隧道圍巖分級按照分段定性評價隧道圍巖級別的技術(shù)要求，本隧道圍巖分級采用現(xiàn)行《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTG3370.1-2018）第3.6.5條規(guī)定土體隧道中的土體類型、密實狀態(tài)等定性特征，確定隧道的圍巖級別為Ⅴ級。

第3章方案比選3.1方案對比圖3-1方案比選A和B和C兩套方案如上圖所示。B和C方案路線全長460和445m，線路長，基本沿河道展線，包括隧道（多座短隧道，小于500m）+路基+橋梁（1座，河叉位置，難度大），隧道埋深基本較淺，偏壓及洞口不穩(wěn)定因素較多，隧道高程基本為位于870～940m之間，地形起伏變化不大，隧道高差不明顯，可以充分利用地塹邊坡明挖法施工，但由于處于支流山谷地帶，坡腳巖土體穩(wěn)定性差，暴雨期雨水匯集區(qū)可導致各個隧道洞口泥石流或不穩(wěn)定性因素增加，河谷區(qū)處于河漫灘軟土區(qū)域，滑坡地質(zhì)災(zāi)害和邊坡治理成本較高，淺埋隧道的地表坍塌和坡面治理成本也將增大，而且后續(xù)維護監(jiān)測費用也將增加，雖然施工單一，但路線較長，不予推薦；A方案為直線方案，為隧道（2座長隧道，460+380m）+路基段（70m，難度?。緸槿矸桨?，隧道起伏變化多端，最大高程達到953m，隧道此時最大埋深約174m，高應(yīng)力現(xiàn)象較為明顯，隧道挖掘過程中可能遇到塌方，靠近河道側(cè)的黃土隧道將面臨諸如地下水濕陷性隧道大變形及流變穩(wěn)定性不利問題，地質(zhì)處理較為復雜，需要增加支護強度，如超前注漿，管棚小導管等預(yù)加固措施。由于隧道有一定的埋深，隧道設(shè)計一般均為深埋，施工難度較大，但考慮到隧道直線布設(shè)，為最小距離路線，僅為410m，隧道工程量及周期均可大大縮短，只要提前做好工程施工預(yù)案，基本可以順利完成，因此將A方案作為推薦方案。3.2線型指標從平面線型指標來看，A方案平面線型為直線，B和C方案平面線型為半徑為1500m的圓曲線，與兩端路基的接線難度大，施工技術(shù)復雜，路線長度增加，費用較高。從縱斷面線型指標來看，A方案線型為起伏基本不變的豎直線，而B和C方案由于淺埋，基本處于起伏不斷的山谷山峰交錯布設(shè)路線中，隧道的設(shè)計難度較大，工程難度復雜程度性高。3.3工程數(shù)量從路面工程來看，A、B和C方案路線長度相差較大大，B和C方案的隧道里程約為A方案的1.8倍，且沿線淺埋段，隧道進出口段，及河漫灘滑坡治理及邊坡支護監(jiān)測運營費用均較高，不如A方案單純采用全隧道方案經(jīng)濟，且后續(xù)的B和C方案的路塹與路基路面工程較大，A方案基本為隧道，由于其路基路塹邊坡工作量較少，所以坡面防護、路基路面排水工程量較?。灰虼送扑]A方案。3.4施工難度A方案的施工難度主要在于施工埋深變化較大，設(shè)計斷面的支護措施根據(jù)地質(zhì)類型變化較大，設(shè)計方案和難度差異明顯，施工復雜多變，且埋深較大時的高地應(yīng)力下的黃土濕陷性穩(wěn)定問題及流變大變形問題較為突出，工程處理難度較大；然而，B和C方案的施工難度主要在于工程方案項目度多，設(shè)計隧道、路基填筑、路塹邊坡治理，河道河漫灘軟土不穩(wěn)定，且一座橋梁位于河叉，技術(shù)難度很大等，更且，此方案沿山谷河漫灘埋深較淺段布設(shè)，易產(chǎn)生隧道偏壓、滑坡及隧道整體性穩(wěn)定問題，工程處理范圍不但是隧道，還有高海拔下的高陡黃土邊坡工程坡腳的滑坡治理問題，并且靠近河道的洪水期浸泡路基土石料的不穩(wěn)定性因素均較為明顯，后續(xù)維護和管理難度較大。綜合考慮，B和C線路方案多，施工難度最大，A路線，方案單一，施工難度可以克服，作為推薦方案。3.5路線功能從路線的功能來看，A方案路線穿越的山谷腹地，地帶人跡罕至，離居民的居住地較遠，對于當?shù)亟煌ǖ挠绊懖淮?，主要作用是降低起點與終點的距離，追求短捷直暢，社會效益不大；B和C方案路線沿河道布設(shè)，可能會與原始路線相結(jié)合利用，路線穿越居民居住地，對當?shù)氐慕煌ㄓ休^大的影響，一方面可以方便方便人們的出行，另一方面可以吸引外地游客，充分發(fā)揮和利用當?shù)芈糜钨Y源的優(yōu)勢，社會經(jīng)濟效益較好。3.6營運及養(yǎng)護費用從營運角度來看，由于B和C方案穿過了居民居住區(qū)，可以吸引更多的交通量，營運收益更大。從養(yǎng)護費用來看，B和C方案隧道規(guī)模相差不大，隧道養(yǎng)護費用相差不多，但涉及到的淺埋隧道進出口邊坡，路基路塹邊坡加固，后續(xù)邊坡治理和監(jiān)測費用均較高，而A方案均為長隧道，需要更加完備的配套設(shè)施，要求有完備的監(jiān)視、信號指揮、報警、消防、自救避難等配套設(shè)施，養(yǎng)護管理的成本相對B和C方案較低。3.7生態(tài)環(huán)境評價A方案直捷的線型對于環(huán)境的影響較大，一方面在建設(shè)過程中會大填大挖，破壞環(huán)境，另一方面在運營過程中也會對環(huán)境產(chǎn)生較大的影響，特別對于連續(xù)的特長隧道施工，通風難度大，需要通風豎井，對環(huán)境的影響較大。B和C方案在建設(shè)時期由于路塹及淺埋方案較多，沒有大填