蘭富安，蔚艷慶

（1.四川樂西高速公路有限責任公司，四川成都 610000；2.四川省公路規(guī)劃勘察設計研究院有限公司，四川成都 610000）

0 引言

隨著公路網向地形地貌陡峻、地質條件復雜的西部艱險山區(qū)延伸，線路橋隧比例急劇增加。合理規(guī)劃路線方案是山區(qū)高速選線的關鍵，特別是長大隧道平面位置、越嶺高程的選擇，關乎全線路線方案和平均縱坡，可以有效節(jié)約成本，踐行綠色環(huán)保交通理念，實現(xiàn)全壽命周期的設計理念。

樂山至西昌高速公路位于四川省以南的樂山市、涼山州境內，大涼山1 號隧道長度超過10km，是樂西高速馬邊至昭覺段的重大控制性工程之一。本文以大涼山1 號隧道為依托，研究長大隧道的總體設計方案。

1 工程背景

大涼山1 號隧道采用高速公路技術標準，設計速度為80km/h，隧道長15.324km，設置1 座貫通平導+1 座斜井。

圖1 大涼山1 號隧道平面線位

圖2 大涼山1 號隧道斷面布置型式

1.1 地質條件

地質條件復雜，構造發(fā)育。大涼山1 號隧道隧道主要地質構造為兩背斜+一向斜，并伴生F1、F2 兩條逆斷層，隧道穿越斷層破碎帶、突涌水段、瓦斯地段、軟巖大變形段和巖溶地段，其中黃果洛向斜四周高、中間低，似一口“平底鍋”，是儲水構造，涌突水風險極高，向斜段正常涌水量達32179m3/d。隧道穿越了多套地層，從老到新依次為玄武巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、灰?guī)r等。

圖3 大涼山1 號隧道地質縱斷面

1.2 環(huán)境條件

隧道緊鄰大風頂國家級自然保護區(qū)、四川省嘛咪澤自然保護區(qū)，對隧道選線存在很大限制。大涼山1 號隧道從嘛咪澤自然保護區(qū)試驗區(qū)通過，隧道進口端約8km 無法設置施工作業(yè)面。

2 總體設計方案比選

樂西高速路線由北向南隨地形起伏形成兩條越嶺線（黃茅埂越嶺線、昭覺北上山線）三段連續(xù)長縱坡，海拔高度按照坡底→坡頂→坡底→坡頂的順序依次為馬邊河特大橋約640m、穿越黃茅埂的大涼山1 號隧道約2290m、子莫格尼特大橋約1564m、昭覺縣菩提約2090m，大涼山1 號隧道為樂西高速全線最高的一段，因此大涼山1 號隧道進出口標高的選擇與越嶺線越嶺標高的選擇相關聯(lián)，如圖4 所示。

為深入研究大涼山1 號隧道的越嶺高程，設計團隊擬定了高線、中線、低線四個路線方案進行比選。

從全線連續(xù)長縱坡坡度、積雪冰凍、環(huán)境保護、互通設置、環(huán)境因素等多方面進行比選，提出最優(yōu)方案，如圖5 所示。

圖4 樂西高速全線縱斷面

圖5 大涼山1 號隧道軸線方案比選

2.1 軸線方案

黃茅埂越嶺線北坡（馬邊至大風頂段）不具備降低設計標高的條件，平均縱坡可采取迂回展線方式減緩，僅進口端的谷堆鄉(xiāng)路段（坡頂臺地）具有小幅降低的可能性。擬定高線和低線2 個高程方案。

黃茅埂越嶺線南坡（主要指美姑縣城過境段─大涼山1 號隧道出口至大涼山2 號隧道進口段）受南北展布地美姑縣城及其遠景規(guī)劃，以及美姑河河谷地形深切影響，大涼山1 號隧道出口具備大幅降低設計標高的條件，平均縱坡可采取降低大涼山1號隧道出口設計標高的方式減緩。因此大涼山1 號隧道出口端擬定了高線、中線、低線四個高程方案。

表1 大涼山1 號隧道各方案隧道規(guī)模及高程

2.2 方案比選

2.2.1 高程方案比選

黃茅埂越嶺線北坡段：大風頂隧道出口至大涼山1 號隧道進口段處于黃茅埂越嶺線北坡的頂部區(qū)域和積雪冰凍為“嚴重”的地區(qū)，且位于嘛咪澤省級自然保護區(qū)的實驗區(qū)內，B9 線方案降低了進口高程，有利于谷堆互通的布置和長大縱坡安全檢查站及隧道應急救援站的設置，不僅可全天候確保樂西高速超特長隧道和長大縱坡的運營安全，對穿越實驗區(qū)的環(huán)境影響也較小。

黃茅埂越嶺線南坡段：K 線方案的平均縱坡及坡長為2.06%/20415m，B9 線方案的平均縱坡及坡長為1.92%/13562m。B9 線方案降低了谷堆互通、美姑互通與既有縣道的高程，便于周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)上下高速及互通的設置。

因此，降低大涼山1 號隧道出口段標高，采用B9 線方案，可減緩連續(xù)長縱坡的平均縱坡，利于行車安全。

表2 大涼山1 號隧道進出口標高選擇

2.2.2 積雪冰凍

黃茅埂越嶺線北坡段：高線方案和低線方案均處于冰雪災害嚴重影響路段，但B9 線方案平均縱坡較小，明線長度較短，有利于運營安全。

表3 大涼山1 號隧道進口段主要技術指標

黃茅埂越嶺線南坡段：高線方案K 線兩隧道洞口之間海拔高度為2275～1856m，均受積雪冰凍影響。B9 線方案兩隧道洞口之間海拔高度為1990～1767m，位于輕度影響路段。

表4 大涼山1 號隧道出口端積雪冰凍影響程度

B9 線方案進出口設計標高大幅降低后，不僅大大減輕了積雪冰凍影響，縮短了冰雪災害路段的長度，而且減緩了黃茅埂越嶺線南坡的平均縱坡。

2.2.3 地形條件

陽山坡較陰山坡較優(yōu)，東西向的路線易布置在朝南的山坡，南北向的路線宜布置在朝東南—西南的山坡，因為陽山坡一般積雪歷時短、消融較快，積雪對路線危害程度是比較輕的。

B9 線方案和B10 線方案路線布置在陽山坡，K 線方案和B5線方案路線布置陰山坡，因此B9 線方案和B10 線方案利于行車安全。

圖6 地形條件與路線方案的關系

2.2.4 環(huán)境保護影響分析

根據規(guī)劃，該路段東西走向的樂西高速與南北布局的嘛咪澤省級自然保護區(qū)和大風頂國家級自然保護區(qū)存在交叉關系。若采用明線長度短、填方區(qū)以路基為主、互通方案緊湊及互通連接線短的B9 線方案，則占用實驗區(qū)土地面積可控，與K 線方案相比，B9 線方案線位更靠近谷堆鄉(xiāng)居民區(qū)，將大大減輕人類活動對保護區(qū)動植物的影響。

2.2.5 美姑互通設置條件

美姑縣城出行方式主要以汽車為主，縣城道路較窄，通行車輛較多，縣城內通行壓力較大。

B9 線方案美姑互通方案連接線與S103 銜接，避免上下高速車輛對縣城交通干擾。

K 線方案美姑互通方案連接美姑縣環(huán)城路，環(huán)城路路況較差，互通設于此處會造成美姑縣進出城交通壓力增大，交通組織困難。

因此B9 線方案與地方規(guī)劃契合度更好。

圖7 地方規(guī)劃與路線方案的關系

2.2.6 建設條件

大涼山1 隧道由隧道進口至出口主要構造行跡依次為斯依阿莫倒轉背斜、黃果洛向斜及哈都洛背斜，K 線方案地質條件相對簡單，B9 線方案和B10 線方案地質條件較為復雜。

表5 大涼山1 號隧道地質構造對照

2.2.7 比選結論

結合地形地質條件，B9 線方案對改善安全行車條件和減小對保護區(qū)影響其成效十分顯著，主要體現(xiàn)在進口端由最大填高50m 降低至26m，路線遠離自然保護區(qū)，在谷堆互通采取路堤方式填筑既消化大量洞渣，又減輕全線海拔最高區(qū)域“暗冰”的危害；出口積雪冰凍影響路段減少和平均縱坡減緩上，提高行車的安全性，同時避免上下高速公路車輛對美姑縣城交通的干擾。

3 平導方案比選

3.1 交通量及交通組成（見表6）

表6 交通量預測結果 單位：pcu/d

3.2 隧道通風斜井的邊界條件

3.2.1 隧道進口8km 范圍內

隧道前段穿越龍頭山，山體渾厚，屬于四川省嘛咪澤自然保護區(qū)。由于環(huán)境保護的嚴格要求，除隧道主洞洞口外，在保護區(qū)無法再設置其他通風井口，隧道進口端約8km 范圍內只能設置平行導坑，平行導坑的洞口與主洞設置在同一處。

3.2.2 隧道出口7km 范圍內

隧道出口7km 范圍內位于嘛咪澤自然保護區(qū)范圍外，同時隧道軸線距離縣道X163 距離較近，斜井洞口施工條件較好，具備設置斜井的條件。

3.3 通風斜井方案比選

結合大涼山1 號隧道的地形及地質條件，擬定3 個通風方案進行經濟技術比選。

方案一：進口端設置3km 平導，出口端設置2 座斜井，組成3區(qū)段斜井送排式通風。

圖8 3km 平導斜井分段

方案二：進口端設置8km 平導，出口端設置2 座斜井，組成3區(qū)段斜井送排式通風。

圖9 8km 平導斜井分段

方案三：全隧道設置15.3km 貫通平導，出口端設置1 座斜井，組成2 區(qū)段斜井送排式通風。

圖10 貫通平導斜井分段

大涼山1 號隧道為超特長隧道，隧道斜井的選擇應兼顧規(guī)模、工期、防災救援等方面進行綜合必選。

表7 大涼山1 號隧道地質構造對照

方案一（3km 平導）投資節(jié)約，但黃果洛向斜涌突水風險高、工期不可控。

方案二（8km 平導）利用超前平導降低了工期風險，但平導利用效率較低。

方案三（貫通平導）投資最高，降低了工期風險，同時隧道平均縱坡較小，社會耗能更低。在隧道左右線之間設置貫通平導，救援車輛能快速到達事故點，將救援車輛到達事故點時間縮短到常規(guī)模式的1/4，排煙距離由5000m 縮短至750m，極大地提升應急救援能力。

4 項目實施情況

大涼山1 號隧道采用主洞+平導的斷面布置型式，主洞采用鉆爆法施工，平導進口端采用鉆爆法施工，平導出口端采用TBM法施工，其施工長度詳見圖11。

圖11 大涼山1 號隧道施工工法

大涼山1 號隧道于2020 年3 月開工建設，截至2021 年1月，隧道主洞開挖總進尺1099m，隧道平導總開挖總進尺1318m，隧道斜井總開挖總進尺985m，預計2024 年建成通車。

圖12 大涼山1 號現(xiàn)場平面

5 結論

受黃茅埂越嶺高程的限制，大涼山1 號隧道的軸線選擇綜合考慮了地形條件、運營安全、環(huán)境條件等方面因素，最終選擇超特長隧道方案，既保障樂西高速的運營安全，也遵循綠色交通可持續(xù)發(fā)展理念。研究取得了以下結論。

（1）結合省內雅安至西昌高速公路的運營情況，該高速公路海拔最高的拖烏山路段冬季常常受積雪災害影響，無法全天候行車。大涼山1 號隧道軸線方案的選擇首先考慮后期的運營安全，選擇海拔高度最低、隧道最長的軸線方案，該方案有效地降低了全線的平均縱坡，縮短積雪冰凍路段的長度，消除中度影響積雪路段，同時明線路段布置在陽山坡，有利于運營安全。

（2）隧道穿越保護區(qū)的方案以隧道下穿為主。明線路段盡可能短，以填方路基為主，占地最小，同時B9 線方案更接近谷堆鄉(xiāng)居民區(qū)，減輕人類活動對保護區(qū)動植物的影響。

（3）由于大涼山1 號隧道進口無法在保護區(qū)內設置斜井，輔助主洞施工及通風，通過設置貫通平導，實現(xiàn)大涼山1 號隧道快速施工、快速救援、快速疏散、快速排煙的功能。