莞番高速老虎岩挖方路基改隧道方案研究

施贤真

(东莞市路桥投资建设有限公司，广东 东莞 523000)

0 引 言

莞番高速公路工程自东顺接河惠莞高速，经东莞市桥头等11个镇，与市内从莞、莞深、广深、沿江等多条南北向高速公路相交，终点西连虎门二桥，全长约64.48 km，全线采用双向六车道高速公路标准，项目批复概算总投资为221.66亿元。

项目沿线穿越东莞市建成区，征地拆迁问题十分突出，地上和地下管线错综复杂。项目老虎岩路段(K44+394.2～K44+490)段原设计为7级挖方路基，受第6级边坡上高压塔迁改实施难影响，在充分论证并考虑实施条件、工期等因素，决定将老虎岩挖方路基方案优化为隧道方案。

1 工程概况

项目老虎岩段(K44+394.2～K44+490)左右线平曲线半径分别为985 m、1 050 m，纵断面为0.53%的直线坡。挖方路基位于废弃的采石场，勘察资料显示，边坡主要为砂质粘性土、强风化及中-微风化花岗混合岩。原设计高边坡共7级，第1～3级边坡采用锚杆框架植草，第4～6级边坡采用挂网客土喷播植草，第7级边坡采用喷播植草。挖方路基前后分别是老虎岩大桥(顺接路基段终点，桥长225 m，未实施)+马山隧道(距离路基段终点约228 m，已实施)、厚大路特大桥(接路基段起点，桥长1 108 m，已实施)。

2 路改隧调整的原因

项目老虎岩段位于马山自然保护区，位于第6级挖方边坡的220 kV莞和甲乙线新迁改的塔基不可避免要入侵自然保护区。经研究，迁改的3个新建塔基入侵马山自然保护区核心区，按国家自然保护区条例有关规定，需报省级人民政府审批调整自然保护区范围，且调整时间约1年，难以满足工期要求。

为此，本文优先研究通过调整原设计边坡的坡率和坡高，以避免迁改高压铁塔。经研究，按电力部门有关要求“现状电塔40 m范围禁止进行边坡开挖作业”，现状的7级坡需调整为4级坡，坡率在1∶0～1∶0.5范围，坡高在10～20 m。调整后边坡施工难度和后期运营安全风险极大。最后，决定调整为小半径的短隧道方案，结合行车仿真模拟和安全性评价作进一步深入论证。

3 隧道方案论证情况

受现状隧道前后构造物前后影响，其中马山隧道进口段和厚大路特大桥已实施，虽然路段平面线形为小半径，左线平曲线半径为980 m，右线平曲线半径为1 050 m，且隧道进出口3S行程位于缓和曲线上，但若提高隧道线形指标，采用大半径圆曲线调整，将导致已实施的马山隧道约400 m暗洞和厚大路特大桥约200 m桥梁造成废弃，废弃工程量大，不予以采用。

考虑老虎岩隧道和马山隧道组成一个隧道群，日后运营速度有所降低，决定将老虎岩隧道设计速度调整为80 km/h，并结合行车仿真模拟和安全性评价进行深入论证。

3.1 行车仿真模拟

经研究，按老虎岩路段前后共4 km的线形指标和交通安全设施建立老虎岩挖方边坡和老虎岩隧道的行车仿真模型，分别让50人在白天、夜晚的行车环境下驾驶小汽车和货车，采集和分析了此环境下驾驶人的行车轨迹，结论显示。

(1)由于隧道较短可通视，驾驶人在进入隧道前即可看到隧道出口，驾驶过程视觉适应良好，基本不会产生“黑洞”或“白洞”效应。

(2)限速80 km/h情况下，老虎岩挖方边坡和老虎岩隧道方案对驾驶人的运行速度、车道偏移和方向盘操作三个关键指标无明显差异，如表1所示。

表1 限速80 km/h两个方案仿真驾驶模拟对比情况

备注：以左线夜晚行驶环境为例。

通过行车仿真模拟分析，老虎岩隧道方案在限速80 km/h和加强路段前后交通安全措施引导下是可行的。

3.2 安全性评价

结合路线设计规范，对老虎岩隧道的设计安全性进行综合评价。经研究，采用80 km/h的设计速度，隧道纵断面线形洞口3S行程长度位于直线上、停车视距均满足规范要求；隧道平面线形的洞口3S行程长度位于缓和曲线上，停车视距满足规范要求。结合行车仿真模拟分析情况，且由于路基方案受电塔限制不具备动工条件，路段相邻桥梁、隧道已完工，经技术、经济比较，在加强限速、线形诱导等交通安全管控的条件下，隧道方案具有可行性。

4 结 语

受限于高压线迁改路线位于生态核心区，短时间内难以迁改，本文重点研究在不迁改高压线情况下的高速公路实施方案。经充分比选，原路基调整方案难以满足电力部门有关要求，继而通过深入论证隧道方案行车仿真和设计安全性评价情况，论证表明采用小半径隧道方案是具有可行性的。目前老虎岩隧道出口已完成洞口平台、大管棚施工，实施情况良好。以上研究结果为今后类似项目提供了有益的借鉴。