莞番高速老虎巖挖方路基改隧道方案研究

施賢真

(東莞市路橋投資建設有限公司，廣東 東莞 523000)

0 引 言

莞番高速公路工程自東順接河惠莞高速，經東莞市橋頭等11個鎮，與市內從莞、莞深、廣深、沿江等多條南北向高速公路相交，終點西連虎門二橋，全長約64.48 km，全線采用雙向六車道高速公路標準，項目批復概算總投資為221.66億元。

項目沿線穿越東莞市建成區，征地拆遷問題十分突出，地上和地下管線錯綜復雜。項目老虎巖路段(K44+394.2～K44+490)段原設計為7級挖方路基，受第6級邊坡上高壓塔遷改實施難影響，在充分論證并考慮實施條件、工期等因素，決定將老虎巖挖方路基方案優化為隧道方案。

1 工程概況

項目老虎巖段(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，邊坡主要為砂質粘性土、強風化及中-微風化花崗混合巖。原設計高邊坡共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，橋長225 m，未實施)+馬山隧道(距離路基段終點約228 m，已實施)、厚大路特大橋(接路基段起點，橋長1 108 m，已實施)。

2 路改隧調整的原因

項目老虎巖段位于馬山自然保護區，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區。經研究，遷改的3個新建塔基入侵馬山自然保護區核心區，按國家自然保護區條例有關規定，需報省級人民政府審批調整自然保護區范圍，且調整時間約1年，難以滿足工期要求。

為此，本文優先研究通過調整原設計邊坡的坡率和坡高，以避免遷改高壓鐵塔。經研究，按電力部門有關要求“現狀電塔40 m范圍禁止進行邊坡開挖作業”，現狀的7級坡需調整為4級坡，坡率在1∶0～1∶0.5范圍，坡高在10～20 m。調整后邊坡施工難度和后期運營安全風險極大。最后，決定調整為小半徑的短隧道方案，結合行車仿真模擬和安全性評價作進一步深入論證。

3 隧道方案論證情況

受現狀隧道前后構造物前后影響，其中馬山隧道進口段和厚大路特大橋已實施，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，且隧道進出口3S行程位于緩和曲線上，但若提高隧道線形指標，采用大半徑圓曲線調整，將導致已實施的馬山隧道約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隧道群，日后運營速度有所降低，決定將老虎巖隧道設計速度調整為80 km/h，并結合行車仿真模擬和安全性評價進行深入論證。

3.1 行車仿真模擬

經研究，按老虎巖路段前后共4 km的線形指標和交通安全設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、夜晚的行車環境下駕駛小汽車和貨車，采集和分析了此環境下駕駛人的行車軌跡，結論顯示。

(1)由于隧道較短可通視，駕駛人在進入隧道前即可看到隧道出口，駕駛過程視覺適應良好，基本不會產生“黑洞”或“白洞”效應。

(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人的運行速度、車道偏移和方向盤操作三個關鍵指標無明顯差異，如表1所示。

表1 限速80 km/h兩個方案仿真駕駛模擬對比情況

備注：以左線夜晚行駛環境為例。

通過行車仿真模擬分析，老虎巖隧道方案在限速80 km/h和加強路段前后交通安全措施引導下是可行的。

3.2 安全性評價

結合路線設計規范，對老虎巖隧道的設計安全性進行綜合評價。經研究，采用80 km/h的設計速度，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，停車視距滿足規范要求。結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，經技術、經濟比較，在加強限速、線形誘導等交通安全管控的條件下，隧道方案具有可行性。

4 結 語

受限于高壓線遷改路線位于生態核心區，短時間內難以遷改，本文重點研究在不遷改高壓線情況下的高速公路實施方案。經充分比選，原路基調整方案難以滿足電力部門有關要求，繼而通過深入論證隧道方案行車仿真和設計安全性評價情況，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，實施情況良好。以上研究結果為今后類似項目提供了有益的借鑒。