導(dǎo)語：透析公路隧道平面線形設(shè)計一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、前言

近年來，隨著國家公路網(wǎng)建設(shè)的逐漸推進(jìn)，高速公路通車?yán)锍炭焖僭鲩L，并不斷向山區(qū)延伸。由于山嶺區(qū)地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，公路隧道的平面線形采用曲線已不可避免，但因老的設(shè)計規(guī)范的局限，公路隧道常常因線形組合的不合理而出現(xiàn)行車安全事故。針對以往在隧道線形設(shè)計中存在的問題，2004年交通部實施的新的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01-2003）和《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTGD70-2004）中對老的規(guī)范中一些模糊性較大的規(guī)定進(jìn)行了補(bǔ)充和明確，如隧道洞口的平縱線形以及洞口與洞外的路線線形連接等都進(jìn)行了較詳細(xì)的說明，使得隧道的線形設(shè)計更趨于合理性，但對于隧道平曲線的一些規(guī)定仍然不能滿足實際的需要，尤其是對于山區(qū)高速公路，在展線存在很大困難的條件下，為了克服地形高差帶來的大縱坡，設(shè)置半徑較小的隧道平曲線往往很難避免，以至于在特殊路段不得不做出突破現(xiàn)行規(guī)范的一些設(shè)計。這些在設(shè)計工作中不斷凸顯出來的問題表明，山嶺區(qū)隧道的線形設(shè)計還存在著許多值得商榷的地方。

二、山嶺區(qū)隧道平面線形設(shè)計的原則及現(xiàn)狀

1．一般原則一般而言，隧道線形設(shè)計除了服從路線走向外，還要著重考慮地形、地質(zhì)及水文條件，而后者往往對隧道平面線形的設(shè)計起著決定性作用。如在選線時，隧道通常選擇在埡口或“竹筍”形穩(wěn)定的山體中，盡量避免穿越不良地質(zhì)帶，同時還要顧及到隧道的進(jìn)出口位置，盡量使路線走向與地形等高線垂直，且左右兩側(cè)山體基本對稱等，這些都是由地形、地質(zhì)條件所決定。其實，在以往的隧道線形設(shè)計中這些也是一貫遵循的原則。為了更好的貫徹執(zhí)行這些原則，在很多情況下就須將隧道的平面線形設(shè)計成曲線。盡管在隧道平面線形設(shè)計中不提倡使用曲線，但在很多情況下，它的設(shè)置確實能使一些選線原則得到更好的貫徹。

2．設(shè)計現(xiàn)狀目前，在隧道線形的設(shè)計上，多數(shù)設(shè)計人員偏重于服從路線的總體布置和走向，即在平面線形設(shè)計上多采用直線形，致使隧道進(jìn)出口位置不理想，常出現(xiàn)嚴(yán)重的偏壓現(xiàn)象，洞口的失穩(wěn)破壞時有發(fā)生；除此之外，在路線高差較大時，直線形也不易緩和路線縱坡，常導(dǎo)致長大縱坡出現(xiàn)，對行車，尤其是重車非常不利。很多行車安全事故之所以發(fā)生在隧道進(jìn)出口處，除了因為在隧道進(jìn)出口處存在的視覺和心理的不適應(yīng)外，在下坡段長大縱坡導(dǎo)致的車速過快也是一個重要原因。隨著我國公路隧道建設(shè)尤其是山嶺區(qū)隧道建設(shè)的發(fā)展，隧道施工技術(shù)水平有了很大的提高。對于曲線隧道方案而言，在隧道施工方面存在的困難已不再難以克服。因此，在隧道平面線形設(shè)計中，為了避開不良地質(zhì)地段、克服路線高差、改善線形指標(biāo)，消除更多的安全隱患，曲線隧道方案已越來越多的被采用。就國外來講，如美國及歐洲國家，修建公路隧道時，隧道平面線形大多數(shù)設(shè)計為平曲線，特別是在洞口段盡量設(shè)置為曲線，以利于光線的過渡，解決隧道進(jìn)出口處視力和心理的不適應(yīng)問題，同時避免因出口“白洞”影響而導(dǎo)致的駕駛?cè)藛T加速出洞的現(xiàn)象，從而預(yù)防進(jìn)出口處事故的發(fā)生。

三、隧道內(nèi)設(shè)置平曲線的可行性和必要性

1．設(shè)置平曲線的可行性在隧道內(nèi)設(shè)置平曲線的不利因素主要有三個，一是通風(fēng)問題，二是能否滿足停車視距的問題，三是施工技術(shù)問題。

（1）通風(fēng)問題曲線隧道對通風(fēng)的影響已經(jīng)有很多人進(jìn)行過探討，得出的結(jié)論大都一致：因曲線而增加的通風(fēng)阻力很小。通常我們所說的通風(fēng)阻力是由沿程阻力和局部阻力組成，對于曲線半徑百米以上的隧道，其沿程阻力增加是很小的，而局部阻力又主要由隧道急轉(zhuǎn)彎或斷面變化所引起，曲線是不產(chǎn)生局部阻力的，故因曲線而增加的阻力不會造成通風(fēng)設(shè)備和費用的顯著增加。這說明，對于采用機(jī)械通風(fēng)的隧道來說，通風(fēng)問題對隧道的平面線形設(shè)計方案影響不大。

（2）視距問題停車視距是目前影響曲線隧道方案的一個最重要的因素，相對于隧道外，隧道內(nèi)的停車視距受到了較大的限制。現(xiàn)行規(guī)范已對各等級公路隧道的停車視距作了明確規(guī)定?！豆匪淼涝O(shè)計規(guī)范》（JTGD70-2004）對隧道設(shè)平曲線及超高進(jìn)行了規(guī)定：“當(dāng)設(shè)為曲線時，不宜采用設(shè)超高的平曲線，并不應(yīng)采用設(shè)加寬的平曲線。當(dāng)由于特殊條件限制隧道平面線形設(shè)計為需設(shè)超高的曲線時，其超高值不宜大于4%”。除規(guī)范的規(guī)定外，近年來，在隧道線形設(shè)計上也已基本形成了一個共識，即位于平曲線上的中、短隧道可采用較小的半徑值，但從安全角度考慮最小不宜小于500~600m，一般不要出現(xiàn)為確保視距而增加隧道寬度的情況。因此，就高速公路項目而言，在施工圖階段只要隧道設(shè)計平曲線半徑不小于500m就能滿足現(xiàn)行規(guī)范的規(guī)定，這在實施上也有著很大的可行性。當(dāng)然，隧道平曲線線形的設(shè)計是要與隧道縱斷面、橫斷面設(shè)計一并進(jìn)行綜合考慮的。盡管如此，由于各工程中地形、地質(zhì)條件的千差萬別，根據(jù)具體情況做出的一些突破規(guī)范的設(shè)計也是不可避免的，前提是必須進(jìn)行科學(xué)的技術(shù)論證，在認(rèn)為可行后方可實施。

（3）施工技術(shù)問題在施工技術(shù)方面，隨著科技的發(fā)展和我國隧道工程建設(shè)的快速進(jìn)步，施工設(shè)備越來越先進(jìn)，測量定位精度越來越高，施工上也已積累了豐富的經(jīng)驗，雖然曲線隧道的施工工藝及工序較直線隧道復(fù)雜，但存在的問題已經(jīng)不再難以克服。這些都可以從近年來我國的隧道建設(shè)上得到驗證。如已經(jīng)貫通的秦嶺特長隧道，以及即將通車的長度為亞洲第一、世界第二的秦嶺終南山隧道（18.02km），無論是施工精度、施工速度，還是施工質(zhì)量都已達(dá)到國際先進(jìn)水平。其中，終南山隧道貫通精度高程誤差僅為1mm，中線誤差僅為12mm，最高月掘進(jìn)達(dá)509m，已經(jīng)達(dá)到了國內(nèi)、外特長隧道施工的新水平。

總之，在隧道內(nèi)設(shè)置平曲線具有很大的可行性，況且在以往很多的隧道建設(shè)中已經(jīng)對曲線隧道方案進(jìn)行了實施，實踐驗證其是可行，而且是有效的。從原《公路隧道設(shè)計規(guī)范》（JTJ026-90）“隧道內(nèi)應(yīng)避免設(shè)置平曲線”到現(xiàn)行規(guī)范（JTGD70-2004）“應(yīng)根據(jù)地質(zhì)、地形、路線走向、通風(fēng)等因素確定隧道的平曲線線形”這一條文變化也可以看出，在隧道線形設(shè)計中，曲線隧道方案已經(jīng)得到了認(rèn)可和肯定。

2．設(shè)置平曲線的必要性盡管現(xiàn)行規(guī)范已認(rèn)可在隧道內(nèi)可以設(shè)置平曲線，但在條文說明中對其設(shè)置的理由并沒有進(jìn)行完全而詳細(xì)的說明。為了對隧道內(nèi)設(shè)置平曲線的必要性有一個充分的了解，筆者在借鑒以往國內(nèi)隧道工程建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，對在隧道內(nèi)設(shè)置平曲線的必要性進(jìn)行了總結(jié)，具體歸結(jié)為以下三點：

（1）克服高差、改善線形山區(qū)地形、地質(zhì)復(fù)雜，尤其越嶺段路線選線最為困難?；臼莾煞N方法，一是通過展線以增長線路長度來克服高差；二是降低越嶺設(shè)計高程設(shè)置隧道。第一種方法通常造成“深挖高填”現(xiàn)象，不僅對環(huán)境破壞嚴(yán)重，而且由于較高的路基和路塹，使公路在營運期間存在著很多隱患。近年來隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，以及隧道設(shè)計、施工技術(shù)水平的提高，山嶺區(qū)高速公路越來越多的采用隧道方案越嶺，不僅縮短了路線長度、保護(hù)了環(huán)境，而且也解決了因高差而帶來的一系列問題，如：迂回展線造成的線形指標(biāo)不滿足規(guī)范要求或線形組合不合理等，這些都能通過設(shè)置隧道來改善，特別是曲線隧道，它能使線形更為合理、流暢，從而避免出現(xiàn)更多的行車事故。

（2）避開不良地質(zhì)地段，改善洞口穩(wěn)定性山嶺區(qū)公路展線都是依山傍谷而行，使得公路遭受諸如路基或路塹邊坡失穩(wěn)，滑坡、泥石流等災(zāi)害的影響非常嚴(yán)重。為了避免這些災(zāi)害，設(shè)計時常常采用隧道方案。但在設(shè)置隧道時，通常只注重考慮洞身段的安全性，卻輕視洞口位置的選擇，常出現(xiàn)洞口失穩(wěn)事故。尤其是偏壓問題，常導(dǎo)致邊、仰坡上的山體土層垮塌到洞口工作面上，導(dǎo)致無法進(jìn)洞，即使進(jìn)洞，在洞口段范圍也往往由于偏壓而發(fā)生襯砌下沉、洞內(nèi)塌陷冒頂?shù)纫恍┦┕な鹿?。如果設(shè)計時在隧道內(nèi)，特別是在隧道進(jìn)出口段設(shè)置平曲線，使洞門較好地與地形等高線正交，并避開一些容易誘發(fā)滑坡的山體段，這些因偏壓而帶來的一系列問題就很容易避免。

（3）避免“白洞效應(yīng)”所謂的“白洞”是指在隧道出口段，由于線形平直而出現(xiàn)的未出洞就已遠(yuǎn)遠(yuǎn)看到洞口的現(xiàn)象，由于洞內(nèi)、外光線強(qiáng)度相差很大，所以相對于洞內(nèi)駕駛?cè)藛T來說，隧道出口以外就成了“白洞”。而由“白洞”所產(chǎn)生的如晃眼或車輛加速出洞等現(xiàn)象就稱為“白洞效應(yīng)”。所以在單向行駛的隧道出口段設(shè)置合適的平曲線，不僅可以避免由于“白洞”現(xiàn)象而帶來的安全隱患，而且還可以不設(shè)或少設(shè)遮陽棚、減光格柵等遮光設(shè)備，以節(jié)省工程造價，尤其是在洞口正朝東西方向時，平曲線的設(shè)置更為必要。從以上分析可知，無論是從環(huán)保角度，還是從安全、經(jīng)濟(jì)的角度考慮，很多情況下，在隧道內(nèi)，尤其是在洞口段，設(shè)置平曲線有其充分的優(yōu)越性，不僅使施工易于進(jìn)洞，降低施工難度、加快施工進(jìn)度，而且還能減少許多運營時的安全隱患?？偟膩碚f，在隧道平面線形的設(shè)計上，各類線型都有其優(yōu)、缺點，雖然在一般情況下直線線形對隧道最為有利，但也有很多情形，曲線方案則更為適合，并且切實、可行。所以，設(shè)計中應(yīng)具體情況具體分析，根據(jù)地形、地質(zhì)及其他綜合因素對隧道的平面線形進(jìn)行合理的調(diào)整和組合，以達(dá)到安全、適用、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的根本設(shè)計目的。

四、結(jié)語

本文對隧道內(nèi)設(shè)置平曲線的闡述旨在說明曲線隧道方案在很多情形下是非常必要和可行的。作為設(shè)計人員，在隧道線形的設(shè)計上不能一味偏重于服從路線的總體布置，或者只追求直線形，而應(yīng)不拘于固有的模式，結(jié)合地形、地質(zhì)、水文及其他構(gòu)筑物等多方面因素進(jìn)行綜合研究確定，多調(diào)查研究，多分析比較，這樣才能把隧道的平面線形設(shè)計得更為合理。