施賢真
(東莞市路橋投資建設(shè)有限公司,廣東 東莞 523000)
莞番高速公路工程自東順接河惠莞高速,經(jīng)東莞市橋頭等11個(gè)鎮(zhèn),與市內(nèi)從莞、莞深、廣深、沿江等多條南北向高速公路相交,終點(diǎn)西連虎門二橋,全長約64.48 km,全線采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn),項(xiàng)目批復(fù)概算總投資為221.66億元。
項(xiàng)目沿線穿越東莞市建成區(qū),征地拆遷問題十分突出,地上和地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜。項(xiàng)目老虎巖路段(K44+394.2~K44+490)段原設(shè)計(jì)為7級挖方路基,受第6級邊坡上高壓塔遷改實(shí)施難影響,在充分論證并考慮實(shí)施條件、工期等因素,決定將老虎巖挖方路基方案優(yōu)化為隧道方案。
項(xiàng)目老虎巖段(K44+394.2~K44+490)左右線平曲線半徑分別為985 m、1 050 m,縱斷面為0.53%的直線坡。挖方路基位于廢棄的采石場,勘察資料顯示,邊坡主要為砂質(zhì)粘性土、強(qiáng)風(fēng)化及中-微風(fēng)化花崗混合巖。原設(shè)計(jì)高邊坡共7級,第1~3級邊坡采用錨桿框架植草,第4~6級邊坡采用掛網(wǎng)客土噴播植草,第7級邊坡采用噴播植草。挖方路基前后分別是老虎巖大橋(順接路基段終點(diǎn),橋長225 m,未實(shí)施)+馬山隧道(距離路基段終點(diǎn)約228 m,已實(shí)施)、厚大路特大橋(接路基段起點(diǎn),橋長1 108 m,已實(shí)施)。
項(xiàng)目老虎巖段位于馬山自然保護(hù)區(qū),位于第6級挖方邊坡的220 kV莞和甲乙線新遷改的塔基不可避免要入侵自然保護(hù)區(qū)。經(jīng)研究,遷改的3個(gè)新建塔基入侵馬山自然保護(hù)區(qū)核心區(qū),按國家自然保護(hù)區(qū)條例有關(guān)規(guī)定,需報(bào)省級人民政府審批調(diào)整自然保護(hù)區(qū)范圍,且調(diào)整時(shí)間約1年,難以滿足工期要求。
為此,本文優(yōu)先研究通過調(diào)整原設(shè)計(jì)邊坡的坡率和坡高,以避免遷改高壓鐵塔。經(jīng)研究,按電力部門有關(guān)要求“現(xiàn)狀電塔40 m范圍禁止進(jìn)行邊坡開挖作業(yè)”,現(xiàn)狀的7級坡需調(diào)整為4級坡,坡率在1∶0~1∶0.5范圍,坡高在10~20 m。調(diào)整后邊坡施工難度和后期運(yùn)營安全風(fēng)險(xiǎn)極大。最后,決定調(diào)整為小半徑的短隧道方案,結(jié)合行車仿真模擬和安全性評價(jià)作進(jìn)一步深入論證。
受現(xiàn)狀隧道前后構(gòu)造物前后影響,其中馬山隧道進(jìn)口段和厚大路特大橋已實(shí)施,雖然路段平面線形為小半徑,左線平曲線半徑為980 m,右線平曲線半徑為1 050 m,且隧道進(jìn)出口3S行程位于緩和曲線上,但若提高隧道線形指標(biāo),采用大半徑圓曲線調(diào)整,將導(dǎo)致已實(shí)施的馬山隧道約400 m暗洞和厚大路特大橋約200 m橋梁造成廢棄,廢棄工程量大,不予以采用。
考慮老虎巖隧道和馬山隧道組成一個(gè)隧道群,日后運(yùn)營速度有所降低,決定將老虎巖隧道設(shè)計(jì)速度調(diào)整為80 km/h,并結(jié)合行車仿真模擬和安全性評價(jià)進(jìn)行深入論證。
經(jīng)研究,按老虎巖路段前后共4 km的線形指標(biāo)和交通安全設(shè)施建立老虎巖挖方邊坡和老虎巖隧道的行車仿真模型,分別讓50人在白天、夜晚的行車環(huán)境下駕駛小汽車和貨車,采集和分析了此環(huán)境下駕駛?cè)说男熊囓壽E,結(jié)論顯示。
(1)由于隧道較短可通視,駕駛?cè)嗽谶M(jìn)入隧道前即可看到隧道出口,駕駛過程視覺適應(yīng)良好,基本不會產(chǎn)生“黑洞”或“白洞”效應(yīng)。
(2)限速80 km/h情況下,老虎巖挖方邊坡和老虎巖隧道方案對駕駛?cè)说倪\(yùn)行速度、車道偏移和方向盤操作三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)無明顯差異,如表1所示。
表1 限速80 km/h兩個(gè)方案仿真駕駛模擬對比情況
備注:以左線夜晚行駛環(huán)境為例。
通過行車仿真模擬分析,老虎巖隧道方案在限速80 km/h和加強(qiáng)路段前后交通安全措施引導(dǎo)下是可行的。
結(jié)合路線設(shè)計(jì)規(guī)范,對老虎巖隧道的設(shè)計(jì)安全性進(jìn)行綜合評價(jià)。經(jīng)研究,采用80 km/h的設(shè)計(jì)速度,隧道縱斷面線形洞口3S行程長度位于直線上、停車視距均滿足規(guī)范要求;隧道平面線形的洞口3S行程長度位于緩和曲線上,停車視距滿足規(guī)范要求。結(jié)合行車仿真模擬分析情況,且由于路基方案受電塔限制不具備動工條件,路段相鄰橋梁、隧道已完工,經(jīng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較,在加強(qiáng)限速、線形誘導(dǎo)等交通安全管控的條件下,隧道方案具有可行性。
受限于高壓線遷改路線位于生態(tài)核心區(qū),短時(shí)間內(nèi)難以遷改,本文重點(diǎn)研究在不遷改高壓線情況下的高速公路實(shí)施方案。經(jīng)充分比選,原路基調(diào)整方案難以滿足電力部門有關(guān)要求,繼而通過深入論證隧道方案行車仿真和設(shè)計(jì)安全性評價(jià)情況,論證表明采用小半徑隧道方案是具有可行性的。目前老虎巖隧道出口已完成洞口平臺、大管棚施工,實(shí)施情況良好。以上研究結(jié)果為今后類似項(xiàng)目提供了有益的借鑒。