浅谈双向八车道高速公路隧道设计方案

张建新：浅谈双向八车道高速公路隧道设计方案
2015年第2期
1前言
近年来，随着国内汽车工业的发展，很多地区城市主干线、城市快速干道及国道主干线公路绕城段交通量增长迅速，双向四车道、六车道公路已经不能满足交通量增长要求，部分地区已经开始了八车道高速公路的建设和四车道改八车道（四改八）的扩建工程。

工程中，隧道设计方案的选择至关重要，目前八车道公路隧道主要采用双洞八车道隧道方案与四洞八车道隧道方案，两者有较大的差异，对其进行深入方案研究，对今后八车道高速公路隧道设计有重要参考价值。

本文以乌鲁木齐绕城高速（西线）和G30线小草湖~乌鲁木齐段四改八扩建工程设计方案为依托，在道路交通组织、通行能力及行车安全、工程复杂程度、建设占地、工程风险、建设工期、工程建设费用、后期运营费用等方面对这两种常用方案进行对比分析研究，提出设计方案选择的一般原则。

2八车道隧道方案介绍
十二五期间，新疆高速公路得到快速发展，目前乌鲁木齐绕城高速（西线）和G30线小草湖~乌鲁木齐段四改八工程设计均采用双向八车道公路技术标准，隧道设计均提出双洞八车道和四洞八车道2种设计方案。

近年来国内新建的和扩建的八车道高速公路路基宽度通常达40m 以上，单幅宽度也超过20m ，因此双洞八车道公路隧道单洞最大跨度在23m 左右，最大高度
（含仰拱）13m 左右，从起拱线算起矢高达9m ，矢跨比最小达0.41，设计施工建设难度大，如广东龙头山隧道
采用双洞八车道方案。

图1
广东龙头山双洞八车道公路隧道
图2重庆市中梁山（四改八）隧道扩建工程
收稿日期：2015-03-20
作者简介：张建新（1987-），男，河南省卫辉市人，硕士研究生，助理工程师，现从事桥梁与隧道勘察设计工作。

浅谈双向八车道高速公路隧道设计方案
张建新
（新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，乌鲁木齐830006）
摘要：近年来随着交通量的持续增长，八车道高速公路的建设越来越多，八车道公路隧道方案主要有双洞八车道与四洞八
车道两种。

本文结合工程实例，对两种方案各自的适用条件进行研究，提出八车道公路隧道方案选择的一般原则。

关键词：双洞八车道；四洞八车道；方案研究中国分类号：U452.2
文献标识码：B
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图1为广东龙头山双洞八车道特大断面公路隧道，开挖跨度21.6m ，扁平率0.63，开挖面积230m 2，是典型的特大断面扁平隧道，设计施工建设难度大、风险高。

图2为重庆市中梁山（四改八）隧道扩建工程，为四洞八车道隧道方案，即在原有隧道的两侧各增建一条两车道隧道，单洞开挖跨度近13m ，为双车道高速公路隧道典型断面，设计施工技术成熟，风险低。

3八车道隧道方案对比研究
乌鲁木齐绕城高速（西线）起自乌拉泊立交以西的乌~奎连接线，止于甘泉堡互通，接绕城高速公路（东线），全线设计时速100km/h ，双向八车道。

本工程中，西山隧道围岩分为Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ级，方案设计中，提出双洞八车道与四洞八车道2个隧道设计方案，这2种方案存在较大的差异，现对这两个方案进行综合对比分析研究。

（1）隧道开挖方案及风险
根据特大断面扁平隧道的力学特性，并结合Ⅴ、Ⅳ级围岩的特点，为了确保工程的顺利实施，双洞八车道隧道方案采用双侧壁导坑法，施工工序复杂，技术要求高，风险大。

四洞八车道方案跨度适中，综合考虑围岩等级，分别采用CD 法、短台阶法、全断面法进行施工，工序简单，设计施工技术成熟，风险小。

（2）土建费用
双洞八车道方案仅隧道土建费用要比四洞八车道方案高，但四洞八车道隧道方案洞外接线及构筑物的工程量（如紧邻隧道出口的特大桥）却有所增加，就整个项目的总体造价来说两方案差异并不明显。

（3）建设占地
双洞八车道方案能保持整条环线的车道布置均为单向单幅四车道，隧道为单向单洞布置，能最大限度地节约宝贵的土地资源。

四洞八车道方案前后接线占地范围均比较大。

（4）洞口接线
双洞八车道方案能保持整条环线的车道布置均为单向单幅四车道，无分岔合流情况，洞口接线简单方便。

四洞八车道方案存在进隧道前由单向单幅四车道向单向双幅四车道分岔的情况，出隧道后又存在由单向双幅四车道向单向单幅四车道合流的情况，洞口接线复杂。

（5）建设工期
在相同地质条件和隧道长度的情况下，四洞八
车道方案的隧道土建施工工期要比双洞八车道方案短。

（6）原有隧道利用
在高速公路的改扩建中，四洞八车道方案可以完全利用原有隧道，在原有隧道两侧新建两个双车道隧道。

双洞八车道方案必须拆除原有隧道的支护结构，把原有隧道结构破坏后再在原隧道的单侧或双侧进行扩挖，这种扩建方法，围岩应力路径复杂、施工工序繁多、对围岩扰动大，技术要求高，施工风险大，对原有隧道利用率低。

（7）道路交通组织、通行能力及行车安全
双洞八车道方案进出隧道无分流合流的不利因素干扰，车辆通行顺畅，对整条道路的通行能力无不利影响，行车安全度较高。

四洞八车道方案存单向单幅四车道和单向双幅四车道过渡的情况，势必减速观察，影响道路通行能力，易引发追尾等交通事故
（8）机电及交安设施设备购置及后期运营费用双洞八车道方案隧道数量少，其通风、照明、供配电、消防、监控等设备能最大化充分利用，设备数量相对较少，设备购置费用低；隧道断面大，对通风有利，且隧道内照明灯具功率相对小些，后期运营费用相对较低，更节能更环保。

四洞八车道方案刚好相反，通风、照明、供配电、消防、监控等设备在数量多，费用高；通风阻力大，后期运营费用相对较高。

（9）运营管理及养护
双洞八车道正常运营期间管理相对简单，但隧道维护、养护施工期间交通组织复杂，对行车及施工安全影响较大。

四洞八车道正常运营期间管理稍显复杂，但隧道维护、养护施工期间可封洞操作，交通组织简单方便，对行车及施工安全影响相对较小。

经过对双洞八车道方案与四洞八车道方案在道路交通组织、通行能力及行车安全、工程复杂程度、建设占地、工程风险、施工工期、工程建设费用、后期运营成本等方面的比较，双洞八车道隧道方案与四洞八车道隧道方案对比分析结果如表1所示。

经过对以上2种隧道设计方案的综合对比，由于乌鲁木齐绕城高速（西线）为新建工程，车流量大，从交通组织、通行能力、洞口接线、占地等综合考虑，推荐采用双洞八车道隧道方案。

G30线小草湖~乌鲁木齐段四改八工程上行线（原路改造）两座隧道区域水文地质良好，具有大断面隧道开挖的条件，从机电、交安、后期运营维护费用综合考虑，推荐采用单洞四车道隧道方
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下行线由于隧道较长、围岩稍差，推荐采用双洞四车道方案，同时可以通过两条隧道之间的联络解决逃生通道的问题。

表1
双洞八车道隧道方案与四洞八车道隧道设计方案对比分析表
对比项目交通组织通行能力行车安全洞口接线建设占地原有隧道利用逃生通道土建施工风险隧道施工工期土建工程造价机电设备交安设施后期运营设备维护后期运营能耗运营管理及养护
双洞八车道方案
顺畅好好简单较少利用率低长隧道必须设置
较大较长较高数量较少较简单较少较少较复杂
四洞八车道方案
不便差差复杂较多完全利用无需设置较小
较短，但需加大人力、物力
较低数量较多较复杂较多较多较简便
4八车道隧道方案选择一般原则
实际工程中，隧道所处的工程环境千差万别，进行隧道设计方案比选所考虑的角度也不尽相同，但是一般情况下，隧道设计方案比选应遵循以下一般原则。

（1）对工程所处地区的工程地质、水文、围岩等级进行综合分析，围岩等级较差、洞口地质不稳定、存在浅埋偏压时，尽可能采用四洞八车道隧道方案，减小开挖跨度，确保工程安全。

（2）当工程位于城市市区人口、建筑密集地带或山区地形复杂狭窄不利于洞口接线时，应优先选用双洞八车道方案，可以减少占地、利于洞口接线的布置。

（3）在高速公路改扩建（四改八）中，如果有原有隧道可以利用，应优先选用四洞八车道方案，在原有隧道
两侧新建两个隧道，可以充分利用原有隧道，减少工程投资，缩短工期。

（4）在工程地质条件好、围岩等级好时，双洞八车道方案施工技术可行、风险可控时，应优先选用双洞八车道方案，利于交通组织、行车安全，最大限度的发挥通行能力，亦可降低机电、交安及后期的运营管理费用。

5结语
随着新疆经济的高速发展，面对日益增长的交通量，双向八车道高速公路的建设将会越来越多，八车道隧道建设将不可避免，选择隧道设计方案时，应注意以下问题：
（1）将新建八车道公路隧道与改扩建公路隧道区别对待，综合比较，新建隧道在保证安全的基础上尽可能采用双洞方案，利于交通组织和行车；改扩建隧道尽可能采用原位扩建和新增双车道隧道的方式形成四洞方案，利于缩短工期和降低造价。

（2）将工程造价、工期与后期运营费用综合起来考虑，双洞方案施工造价高、工期长但设备及后期运行费用低，节能环保，应结合实际进行整体比选，选择最经济的方案。

（3）特殊情况下，两种型式也可组合使用，即综合考虑实际地质、水文、围岩等级、环境保护等，上（下）行采用单洞四车道、下（上）行采用双洞四车道，这样可充分发挥两种方案的优势，但应对其进行论证。

参考文献
1黄伦海.双洞八车道公路隧道施工方案研究[J].公路，2005.2孟凡兵.隧道2扩4扩挖爆破振动效应及安全判据研究[D].硕士学位论文.华侨大学，2012.
3武建强.公路隧道扩建开挖方案比选及施工力学研究[D].硕士学位论文.重庆大学，2009.
4胡居义，陈礼彪，黄伦海.2车道隧道扩建成4车道隧道扩建形式研究[J].公路交通技术，2010.
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