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        馬頭山隧道設(shè)計方案分析與比選

        2021-01-14 01:39:30
        黑龍江交通科技 2020年12期
        關(guān)鍵詞:分離式防災(zāi)車道

        孫 鵬

        (山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計有限公司,山西 太原 030032)

        1 概 述

        國道108下北泉至神堂堡改擴建工程設(shè)計速度采用60 km/h,全線橋涵設(shè)計荷載采用公路-Ⅰ級。馬頭山隧道位于山西省忻州市繁峙縣神堂堡鄉(xiāng),屬長隧道,為本項目主要控制點。由于隧道進(jìn)出口段均為村莊,運營期間來往人員、車輛、牲畜較多,交通組成復(fù)雜,一旦隧道內(nèi)發(fā)生交通安全事故,防災(zāi)救援將成為本隧道的焦點問題。針對以上可能存在的安全問題,設(shè)計上進(jìn)行了單洞對向雙車道、分離式雙洞雙向四車道兩個方案的論證,并進(jìn)行了比選。

        方案一:公路等級:二級,設(shè)計速度采用60 km/h,路基寬度采用10 m;全線橋涵設(shè)計荷載采用公路-Ⅰ級;隧道凈寬×凈高采用11.00×5.00 m,為單洞對向雙車道行駛。

        方案二:公路等級:一級,設(shè)計速度采用60 km/h,與一標(biāo)段銜接處路基寬度采用10 m漸變至23 m(整體式),分離式路基寬度采用11.25 m,全線橋涵設(shè)計荷載采用公路-Ⅰ級;隧道凈寬×凈高采用9.75×5.00 m,為分離式雙洞雙向四車道行駛。

        2 方案論述

        2.1 方案一

        公路等級:二級,設(shè)計速度采用60 km/h,路基寬度采用10 m;全線橋涵設(shè)計荷載采用公路-Ⅰ級;隧道建筑限界凈寬10.75 m(1.00 m檢修道+0.75 m左側(cè)側(cè)向?qū)挾?2×3.75 m行車道+0.75 m右側(cè)側(cè)向?qū)挾?1.00 m檢修道),凈空限界高度5.00 m,為單洞對向雙車道行駛。全線設(shè)橋梁307.5 m/2座,隧道1 676 m/1座,涵洞4道。

        此方案馬頭山隧道洞體全長1 676 m,屬長隧道,進(jìn)口段里程樁號為AK344+086,出口段里程樁號為AK345+762,洞體最大埋深約231 m,位于AK344+980。隧道總體走向呈245°隧址區(qū)范圍內(nèi)出露地層由新到老為第四系全新統(tǒng)(Q4el+dl)坡積物、上太古界五臺超群石嘴群文溪組(Ar31w)變質(zhì)巖組成。

        針對馬頭山隧道單洞對向雙車道行駛防災(zāi)救援問題,設(shè)計上提出兩種防災(zāi)救援方案進(jìn)行比較。

        (1)救援方案一、在進(jìn)出口段500 m范圍,分別設(shè)置兩段逃生救援通道,逃生救援通道平行于主洞。緊急狀況出現(xiàn)時,可以通過逃生救援通道進(jìn)行人員疏散。救援通道凈寬4.0 m,凈高5.0 m。逃生救援通道主體工程造價RMB2 112.2萬元。

        (2)救援方案二、在隧道全線范圍內(nèi),設(shè)置逃生救援通道,逃生救援通道平行于主洞,隧道與逃生救援通道之間設(shè)置連接橫通道,橫通道間距取250 m。緊急狀況出現(xiàn)時,可以通過避險通道進(jìn)行人員疏散。救援通道凈寬4.0 m,凈高5.0 m。逃生救援通道主體工程造價RMB3 461.2萬元。

        本方案在進(jìn)口AK344+000處設(shè)隧道管理站,房建總建筑面積482.51 m2,總用地面積約5畝(凈占地)。

        交通工程隧道機電系統(tǒng)包括:隧道供配電、照明、通風(fēng)、消防等。供配電設(shè)計采用傳統(tǒng)供電方式,在隧道入口及出口各設(shè)置一處箱式變電站,外電引自牛幫口10 KV支線。照明系統(tǒng)采用LED分級調(diào)光系統(tǒng)。通風(fēng)設(shè)計近期2020年不需要設(shè)置機械通風(fēng),遠(yuǎn)期2033年可增加四臺射流風(fēng)機進(jìn)行機械通風(fēng);在隧道土建施工時,同時安裝射流風(fēng)機預(yù)埋件。消防設(shè)計近期全部采用干粉滅火器消防,遠(yuǎn)期考慮設(shè)置水成膜泡沫滅火裝置和水消防系統(tǒng),在做隧道預(yù)留預(yù)埋時,考慮了消火栓箱、檢修閥門及電伴熱配電箱的預(yù)留洞室及預(yù)埋件,以便日后增加此部分設(shè)備。

        2.2 方案二

        公路等級:一級,設(shè)計速度采用60 km/h,與一標(biāo)段銜接處路基寬度采用10 m漸變至23 m(整體式),分離式路基寬度采用11.25 m,全線橋涵設(shè)計荷載采用公路-Ⅰ級;隧道建筑限界凈寬9.75 m(0.75 m檢修道+0.50 m左側(cè)側(cè)向?qū)挾?2×3.50 m行車道+0.75 m右側(cè)側(cè)向?qū)挾?0.75 m檢修道),凈空限界高度5.0 m,為分離式雙洞雙向四車道行駛。全線設(shè)橋梁322.5 m/2座,隧道1 729.5 m/1座,涵洞7道。

        此方案馬頭山隧道右線洞體全長1 773 m,進(jìn)口段里程樁號為AYK344+029,出口段里程樁號為AYK345+802,洞體最大埋深約232 m,位于AYK344+969。左線洞體全長1 686 m,進(jìn)口段里程樁號為AZK344+079,出口段里程樁號為AZK346+765,洞體最大埋深約236 m,位于AZK345+061。左右線均屬長隧道。隧道總體走向呈244°。隧址區(qū)范圍內(nèi)出露地層由新到老為第四系全新統(tǒng)(Q4el+dl)坡積物、上太古界五臺超群石嘴群文溪組(Ar31w)變質(zhì)巖組成。

        本方案在進(jìn)口AK344+000處設(shè)隧道管理站,617.50 m2,總用地面積約6.7畝(凈占地)。

        本方案隧道機電設(shè)施包括隧道監(jiān)控、供配電、照明、通風(fēng)、消防、隧道救援。供配電設(shè)計采用傳統(tǒng)供電方式,在隧道入口及出口各設(shè)置一處箱式變電站,外電引自牛幫口10 KV支線。照明系統(tǒng)采用LED分級調(diào)光系統(tǒng)。通風(fēng)設(shè)計近期、遠(yuǎn)期均不需要考慮設(shè)置機械通風(fēng),但由于隧道長度均大于1 500 m,通風(fēng)設(shè)計時需要考慮火災(zāi)對策,近期設(shè)置12臺射流風(fēng)機進(jìn)行機械通風(fēng)。消防設(shè)計的主要內(nèi)容包括:室內(nèi)外消火栓,室內(nèi)消火栓,水成膜泡沫滅火器,消防管網(wǎng),高、低位水池,消防加壓泵,變頻控制系統(tǒng),防火卷簾、防火門、消防車、消防器材指示標(biāo)志、消防管網(wǎng)保溫、電纜防火封堵等。隧道救援方案設(shè)計包括防災(zāi)救援原則,救援設(shè)施,救援流程,火災(zāi)區(qū)段的劃分及風(fēng)機的開啟,消防救援初步預(yù)案,危險品車輛的安全運輸管理等。

        3 方案對比

        3.1 方案一

        優(yōu)點是與方案二相比,工程造價低。

        缺點:

        (1)隧址區(qū)臨近村莊,人、車、畜混合通行,交通流方向復(fù)雜,容易發(fā)生事故。

        (2)防災(zāi)救援困難,運營期間隧道內(nèi)一旦發(fā)生交通事故,人員逃生疏散困難,容易造成安全事故。

        (3)相對于方案二,隧道通行能力差,容易產(chǎn)生交通瓶頸,引發(fā)交通事故,救援人員進(jìn)入現(xiàn)場困難。隨著未來國道108線交通量的增加,交通瓶頸會越發(fā)嚴(yán)重。

        (4)考慮國道G108未來發(fā)展的空間,下階段逃生救援通道改擴建成一級公路隧道難度較大,且會造成不必要的浪費。

        3.2 方案二

        優(yōu)點:

        (1)上下行通行可以有序地組織交通,減少由于交通混亂發(fā)生事故、擁堵的幾率。

        (2)分離式雙洞雙向四車道交通通行能力好,更好地適應(yīng)了未來國道108線交通量的發(fā)展。

        (3)防災(zāi)救援隱患小,運營期間隧道內(nèi)發(fā)生交通事故,人員逃生疏散容易。

        (4)分離式雙洞雙向四車道隧道一次建成,為下階段國道108線改擴建成一級公路奠定了良好基礎(chǔ)。

        缺點是工程造價較高。

        如表1為兩種方案的經(jīng)濟對比表。

        表1 108改線項目經(jīng)濟比較表(萬元)

        3.3 比選結(jié)論

        考慮到本路段的運營安全,交通量的持續(xù)增長導(dǎo)致未來改擴建的實際需要以及近遠(yuǎn)期的綜合建設(shè)成本,我們推薦將方案二作為本項目的推薦方案。

        4 結(jié)束語

        由于馬頭山隧道交通組成復(fù)雜且為長隧道,所以設(shè)計中要著重考慮防災(zāi)救援問題。本文通過對單洞對向雙車道+防災(zāi)救援通道和分離式雙洞雙向四車道兩個設(shè)計方案進(jìn)行分析比選,最終選擇了分離式雙洞雙向四車道的方案,并將本路段由二級公路升級為一級公路。選擇過程中主要本著以人為本、安全先行的原則,同時以發(fā)展的思維去考慮成本,讓綜合效益最大化,避免重復(fù)投資造成浪費。

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