余鑫　何洋

摘要 高速公路建设对山区经济水平增长和居民生活水平提高具有较大影响。隧道路线设计作为山区高速公路设计中十分重要的环节之一，受到地势起伏高差大、水文地质条件复杂、环水保因素和国土空间规划体系等影响，隧道路线设计难度极大。文章以高速公路特长隧道为依托，先对影响隧道路线设计的制约因素进行全面分析，进一步结合临近隧道设计经验，探讨在山区特长隧道路线方案设计过程中，不同制约因素对设计方案的影响，根据控制因素针对性地确定选线原则，拟定应对策略，合理选择指标，择优确定路线方案。

关键词 山区;高速公路;特长隧道;路线设计

中图分类号 U412.32 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）06-0056-03

引言

重庆地处四川盆地东南丘陵山区，地势起伏大，素有“山城”之称。高耸的山峰是美丽山水城市一道靓丽风景线，但在重庆地区高速公路建设中，为改善线形，克服高差，不得不广泛采用隧道工程，因而隧道工程往往成为建设重点和难点。其中隧道路线设计对前后路线衔接、建设难度、建设工期均有着重大影响，隧道路线设计显得更为重要。其影响因素包括沿线城镇规划，沿线铁路、水运、管线和电力设施分布，沿线自然条件、风景名胜等其他因素[1]。设计时应保护环境，重视地质选线，避让大型不良地质地段[2]。隧道路线选线方法主要有地形选线、地质选线、减灾选线和环境选线等[3-5]。该文以高速公路特长隧道路线设计为例，分析选线难点，考虑众多控制因素进行比选，供类似项目借鉴。

1 工程概况

中梁山隧道位于重庆市北碚区，为渝武复线高速主线新建段控制性工程，双向六车道高，设计速度100 km/h，施工图设计左洞5 263 m，右洞5 310 m。隧道地层由新至老依次为：第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）;新田沟组（J2x）、自流井组（J1-2z）、珍珠冲组（J1z）;三叠系上统须河组（T3xj）、中统雷口坡组（T2l）、下统嘉陵江组（T1j）与飞仙关组（T1f）。

隧道洞身横穿观音峡背斜，隧址区水文地质条件复杂，嘉陵江组（T1j）和雷口坡组（T2l）岩溶发育，隧道洞身发育断层，洞身穿越含煤地层及软弱围岩，附近分布老煤矿采空区，易发生老窑突水、采空区崩塌以及瓦斯突出和煤尘爆炸等工程、水文地质危害。

2 路线控制因素

中梁山隧道环境控制性因素极多，隧道顺接嘉陵江特大桥，桥位布设受通航、行洪、保护区等多因素影响。所处中梁山地质条件十分复杂，穿越煤矿采空区、瓦斯突出区、多层岩溶，隧道段落上方临近两座水库。既有兰渝铁路、遂渝铁路、在建枢纽东环铁路等隧道穿越中梁山，规划渝西高铁走廊也位于中梁山，此外还有既有襄渝铁路、北碚油库、铁路专用线及磨心坡车站，交叉关系复杂。中梁山部分段落临近自然风景名胜区等，环保要求高。隧道进口有水泥厂，生产规模大，须尽量避免对其干扰，隧道出口受铁路磨心坡站、加油站、既有铁路桥梁、北碚油库、S204等因素控制。中梁山隧道里程长，工程风险高，工程规模大，须合理路线设计，规避风险。

综合控制因素分析，为确保方案不遗漏，设计阶段拟定了A-R等15个路线方案，分别针对上跨铁路、下穿铁路桥梁群、下穿铁路路基、与铁路隧道并行、靠近风景区保护区、调整嘉陵江特大桥桥位、跨径、调整隧道与岩溶空间关系、拆迁加油站、省道S204改造等多种方案进行了深入分析。隧道各方案均穿越各不良地质体，基本无法绕避，须在工程地质工作基础上进行综合分析比较，从地质角度优选相对危害性较小的合理工程路线设计，该文选择K线（定测方案）、H线、I线、J线、M线比选说明（见图1）。

3 路线方案设计

3.1 K线方案

K线采用235 m刚构桥垂直跨越嘉陵江，设置中梁山隧道进口，紧贴风景名胜区外缘，不侵入名胜区范围，不侵扰水泥厂主要生产厂房，后与在建枢纽东环铁路隧道交叉沿西北方向前行，经北碚油库西侧来龙村附近隧道结束，以桥梁形式下穿襄渝铁路、襄渝二线、在建枢纽东环铁路桥，跨越S204后，经袁家湾避免对工业区拆迁，布设天顶南互通，至西山坪隧道進口。

3.2 H线方案

H线以285 m斜拉桥跨越嘉陵江，后经风景名胜区，开挖中梁山山体，后与在建枢纽东环铁路隧道交叉沿西北方向前行，经北碚油库西侧来龙村附近隧道结束，以桥梁形式下穿襄渝铁路、襄渝二线、在建枢纽东环铁路桥，跨越S204后，经袁家湾避免对工业区拆迁，布设天顶南互通，至西山坪隧道进口。

3.3 I线方案

I线以285 m斜拉桥跨越嘉陵江，后经风景名胜区，开挖中梁山山体，后与枢纽东环铁路同向靠近嘉陵江一侧展线，经兰渝高铁中梁山隧道、枢纽东环铁路隧道上方，出洞后骑跨两铁路桥梁，后跨越襄渝铁路、襄渝二线及各铁路连接线，后布设天顶南互通，隧道规模虽短，但桥梁规模增加。经调查枢纽东环与兰渝铁路隧道净距较小，不具备从两铁路隧道间穿越条件，I线桥梁布设难度较大，同时与铁路交叉风险大。

3.4 J线方案

J线以285 m斜拉桥跨越嘉陵江，后经风景名胜区，开挖中梁山山体，后与枢纽东环铁路交叉，穿越县级自然保护区，从枢纽东环、襄渝铁路、襄渝二等铁路上方以桥梁形式跨越，经袁家湾布设天顶南互通，至西山坪隧道进口，中梁山隧道规模虽短，但桥梁规模增加。

3.5 M线方案

M线以285 m斜拉桥跨越嘉陵江，后经风景名胜区，开挖中梁山山体，上跨兰渝高铁隧道，跨越襄渝铁路、襄渝二线、兰渝高铁等若干铁路连接线，该项目西山坪隧道进口受兰渝高铁明家沟隧道位置控制，天顶南互通、东阳停车区受小学、变电站等影响布设空间紧张。若采用上跨兰渝高铁方式，由于铁路间高差大，受纵断限制，上跨兰渝铁路以后下穿普速铁路困难，则跨越铁路段落均为桥梁，工程规模增加明显。若采用下穿跨兰渝高铁方式，由于公铁隧道安全距离及纵断限制，下穿兰渝高铁后上跨遂渝铁路，需要在700 m范围内，克服20 m以上的高差，隧道形成凹曲线，布置不合理。若采用全部下穿铁路方式，隧道纵坡达3%以上，隧道安全性无法保证，方案不成立。

3.6 隧道进口条件

中梁山隧道进口段路线受既有绕城高中梁山隧道、既有绕城高速施家梁互通、施家梁互通布设条件、观音峡嘉陵江大桥、县级自然保护区、风景名胜区、水泥厂、地质条件等影响。嘉陵江北岸路线须设置施家梁互通与绕城高速既有施家梁互通形成交通转换，同时兼顾落地功能连接G212，故而方案纵断受限，从绕城高速中梁山隧道上方跨越绕城高速布设互通难以实现，因此须在既有绕城高速中梁山隧道进口前设置桥梁跨越既有绕城高速。

以桥梁形式跨越既有绕城高速后，K线采用刚构桥垂直跨越嘉陵江;H线、I线、J线由于施家梁互通西北侧为顺层，且由于互通布设平面半径、纵断坡度的限制，若要实现观音峡嘉陵江大桥与嘉陵江、中梁山垂直正交，互通西北侧边坡将由3级增加至6级，处治难度大，风险大，为兼顾施家梁互通布设条件影响，观音峡大桥跨径加大，同时位于1 920 m平曲线，2.5%纵坡范围内，桥梁形式采用斜拉桥。

由于嘉陵江北侧中梁山山势高峻，为兼顾施家梁互通布设条件影响，除K线外，各方案均须在名胜区内对中梁山山体开挖7级以上，对环境影响较大，风景区建设须做重大工程选址报告，上报主管部门审批，综合优势不明显。因此进口条件K线最为适宜。

3.7 隧道出口条件

隧道出口主要受到铁路磨心坡站、加油站、既有铁路桥梁群、北碚油库、S204等因素控制，特别是铁路桥梁群对路线影响最大，中梁山隧道出口和铁路相交位置，仅两处较为适宜，K线、H线处以桥梁方式下穿铁路桥梁群;J线处以桥梁方式上跨铁路桥梁群，这两处位置相比，K线工程规模最优，有效减少了公铁交叉干扰，降低了工程风险及铁路运营风险，同时避免了加油站拆迁，隧道出口位置较为有利。

3.8 K线高低线对比

经比选K线进出口位置最优，进一步做高低线对比。K线低线方案，中梁山隧道跨越在建枢纽东环铁路隧道后，从两层暗河中间穿过，而后从襄渝、襄渝二线、在建枢纽东环铁路、北碚油库、铁路专用线下穿过，设计标高距铁路最低标高24.49 m以上设置隧道出口，经袁家湾大桥后，设置天顶南互通。由于隧道影响，S204道路需要进行改路，改路方案须设计一座6×40 m预应力连续箱梁桥梁。K线高线方案，中梁山隧道跨越在建枢纽东环铁路隧道后，从第一层暗河上方穿过，设计标高距第一层暗河上缘21.90 m，而后在襄渝、襄渝二线、在建枢纽东环铁路、北碚油库铁路专用线上方设置磨心坡特大桥跨越铁路、S204等，之后设置天顶南互通，新增磨心坡特大桥需要设置大跨跨越铁路，距离在建枢纽东环铁路轨底标高仅16.43 m，部分墩高高达50 m，桥梁规模明显增加，同时需要在枢纽东环铁路与襄渝铁路两铁路线间设置桥墩，两铁路线均为运营状态，须采用转体施工，建设难度、周期等均会增加，中梁山隧道提前出洞后，会影响北碚油库输油管道，协调施工困难均较大。因此K线采用低线方案更优。

4 中梁山隧道段落路线方案对比

经综合比选推荐采用K线低线方案，详见表1。

5 结语

通过对中梁山隧道路线设计比选研究，主要有以下结论：

（1）地下水主要沿背斜构造线顺地层流动，流向主要沿槽谷自北向南，排至嘉陵江，出水口于江面以下，路线尽量向嘉陵江方向调整，暗河标高降低，隧道从暗河上面穿过，减少施工运营风险。

（2）统筹兼顾将方案影响范围内的互通立交、特大橋等一并纳入比选。

（3）隧道路线可借鉴在建东环铁路隧道地质资料及岩溶暗河处治经验，提前预判隧道水文地质情况。

（4）K线采用正交235 m刚构桥跨越嘉陵江，其他线路均须采用斜交285 m斜拉桥，施工周期、难度等优势明显。

（5）H、I、J线均须穿越风景名胜区，洞口边坡开挖高，环境影响大，相关流程较长，且工程规模无优势。

（6）中梁山隧道出口有效减少了公铁交叉干扰，降低了工程风险及铁路运营风险，同时避免了加油站拆迁，隧道出口位置较为有利。

（7）M线、I线与铁路多次交叉，与铁路的协调难度及与学校、变电站等干扰程度等均无优势。

参考文献

[1]许金良. 道路勘测设计[M]. 北京：人民交通出版社， 2009： 128-132.

[2]霍明. 山区高速公路勘察设计指南[M]. 北京：人民交通出版社， 2003： 16-20.

[3]公路路线设计规： JTG D20—2017[S]. 北京：人民交通出版社， 2017.

[4]严峰. 山区高速公路工程地质选线研究[D]. 西安：长安大学， 2014.

[5]唐正光， 徐则民， 吴金华， 等.基于气候、植被及工程地质的公路“环境选线”[J]. 武汉理工大学学报（交通科学与工程版）， 2009（5）：1016-1019.

收稿日期：2022-02-21

作者简介：余鑫（1987—），男，本科，工程师，从事高速公路设计与技术管理工作。