隧道洞口路线设计探讨

肖叶枫

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075）

0 引言

我国自改革开放以来，经济实力在不断增强，高速公路路网不断完善，山岭区高速公路比重越来越大。城市的发展，造成了地面土地资源的不足，技术的进步逼迫人类往地下空间发展。地下道路是城市地下空间利用的重要组成。由于隧道洞内外行车环境存在较大差异、进出洞口的亮度变化突兀，产生较短时间的视觉障碍，驾驶人存在明暗适应的不适。对于公路，为减少工程规模，一般在隧道内会取消硬路肩，造成横断面组成及路幅宽度变化。上述因素通常会引起在洞口发生交通事故。

1 规范、标准的相关要求

1.1 平纵线形规定及唯一性理解

在洞内外保持一定距离的线形一致性，自然诱导驾驶人视线，避免出现与驾驶人预期期望冲突的线形对提高洞口段行车安全具有重要作用。公路和城市道路相关规范对洞口内外线形的一致性都没有给出明确解释，没有明确是否可以采用缓和曲线，导致设计时对“一致性”的理解也存在差异。如何理解规范中的“一致性”，不同角度具有不同的结论，不同理解，对工程规模、环境影响，以及行车条件具有很大影响。笔者参加不同地区的审查会议，审查专家对该规定的理解也莫衷一是，常常带有“地方性理解”特色。这种没有明确的规定，留下了不同解释的空间。

《公路工程技术标准》（JTG BOl-2014）指出：“不小于3 s设计速度行程长度范围内隧道洞口内外侧，平纵线形应保持一致。”特殊困难地段，经技术经济比较论证后，洞口内外平曲线可采用缓和曲线，但应加强线形诱导设施”。条文说明中进一步解释“线形一致”的理想线形是直线和圆曲线，逆向思维理解，也就是存在非理想线形的“线形一致”，即缓和曲线。该规范第一次旗帜鲜明地明确了隧道洞口平面线形在特殊困难地段经技术经济论证后可采用缓和曲线。但仍没有明确解释纵面设计一致性的含义。

《城市地下道路工程设计规范》（CJ]193-2015）条文说明中，认为不要出现突兀变化的线形指标，即采用连续线形之间的曲率差异不大，洞内外3s行程的范围的线形标准相差不大。从“曲率差异不大”，可以推断出洞口内外平曲线可采用缓和曲线。同样地，该规范没有明确解释纵面设计一致性的含义。

《公路路线设计规范》（JTG D20-2017）将旧版规范中“平面线形不应有急骤的方向改变”修订为“平、纵线形应保持一致”，与《公路工程技术标准》（JTG BOl-2014）一致。值得一提的是，该规范第一次对纵面设计一致性进行了规定，认为洞口的纵面线形宜采用直线坡段，受控制因素影响，竖曲线半径宜尽量取大一点的。

综上所述，缓和曲线和竖曲线在平、纵设计中可以采用。在“线形一致”的理解上，不再存在不同理解和分歧，应有唯一性的解释。

1.2 对避免出现反向曲线的理解

“线形一致”的理想线形是直线和圆曲线，驾驶员在直线或者全曲线上行驶时，可以保持方向盘不变而正常行驶。既然隧道洞口可以采用缓和曲线，则方向盘需要不断调整才能保持不偏离车行道。隧道洞口距离曲线要素点距离若小于3s以上设计速度行程长度，则出现方向盘保证一定时间不动后，再根据路线线形调整，与在缓和曲线上行驶一直在调整方向盘，对行车安全的影响没有本质上的差异。所以绝对不使用反向曲线的理解也是有待商量的。当反向曲线的曲率足够大，要素点3 s行程长度范围内的曲率大于不设超高的最小圆曲线半径曲率，线形近似于直线时，无设置超高过渡段，也是可以在其附近设置隧道洞口的。存在隧道洞口位于S型曲线拐点处，但运营多年从未发生过交通事故的典型实例。

1.3 洞口路面宽度过渡段的规定

总结各相关规范规定，有如下三种方式：

（1）路面宽度不变并延伸到隧道洞口，采用画线的方式设置过渡段。

（2）路面结构宽度渐变的方式设置过渡段。

（3）提前设置渐变段，在隧道洞口前保持一段距离的同隧道路面等宽的过渡段。

1.3.1 画线方式设置过渡段

画线的方式，在结构上存在宽度的突变，遇到夜间行车和标志标线后期运营、养护管理不到位不及时的问题，容易发生碰撞洞门或检修道的危险。陕西安康京昆高速“8·10”特别重大道路交通事故重要原因之一就是存在路面宽度的突变。

秦岭一号隧道洞口（见图1）外侧为桥梁，桥梁宽度为15.25 m，两侧护栏为混凝土结构，桥梁与隧道直接相连，并采用等宽度的桥梁一直顶在了隧道洞口端墙。隧道洞口内侧宽度只有10.5 m宽，与外侧桥梁宽度相差4.75 m，内外侧宽度相差很大，并且没有设置过渡段。如采用路面结构渐变的方式，相比画线的方式，则安全性大大提高，但是到隧道洞口才渐变完，容易造成驾驶员心里紧张，仍存在一定的安全隐患。

图1 路面宽度突变的京昆高速秦岭一号隧道洞口之实景

1.3.2 路面结构宽度渐变的方式设置过渡段

采用路面结构宽度渐变的方式，可避免发生直接撞击洞门的交通事故，如果行车轨迹偏离正常，则最先会与护栏发生擦碰，及时提醒驾驶员修正方向，不至于酿成重大交通事故，可在一定程度上降低发生严重交通事故的概率。

1.3.3 提前设置渐变段，在隧道洞口前保持一段距离的同隧道路面等宽的过渡段（见图2）

图2 洞内外路面等宽隧道洞口之实景

《城市道路路线设计规范》（CJJ 193—2012）的规定在众多规范关于路面宽度过渡段的规定虽然是最安全的，仍未区分行车方向不同的情况，规定应有不同。对于隧道进口，由有利条件变为不利条件，需严格执行上述规定。对于隧道出口，由不利条件变为有利条件，可不执行50 m长度的、同隧道等宽的过渡段要求，尽快渐变为基本路段路面宽度。

在隧道洞口进口至少50 m以外，保证隧道洞口内外路面结构宽度一致，能从源头上避免车辆直接与隧道洞口相撞的风险。在基本路段，外侧车道硬路肩宽度逐渐渐变为路缘带宽度，对驾驶员行车安全性心理虽有一定影响，但小于外侧硬路肩富余宽度变窄和进入隧道洞口的双重叠加影响，可在最大程度上，保证隧道进口的行车安全性。

2 隧道洞口“平、纵面线形应一致”的定量及平纵指标最小取值分析[1]

2.1 平面指标定量分析及最小取值建议

在已建成通车的很多隧道上，如广东省清连高速公路的多处隧道，如果视距足够、超高设置合理得当，线形曲率过渡和超高变化率适中，车辆行驶安全是能够得到保障的。平面指标定量分析主要从停车视距、最大超高横坡度、最大超高渐变率、半径之比等角度综合考虑，确定平曲线最小半径和保证平面指标的均衡性。

2.1.1 以停车视距为标准计算的平曲线最小半径

根据平曲线内侧车道最不利位置，考虑左侧0.5 m宽路缘带和0.75 m宽隧道检修道等横净距影响，根据规范对不同设计速度规定的不同视距，计算得出平曲线最小半径如表1所列。

表1 以停车视距为标准计算的平曲线最小半径一览表

2.1.2 最大超高横坡度要求的平曲线最小半径

根据《公路路线设计规范》（JTG D20-2017），当设置曲线隧道时，宜采用不设超高的平曲线半径；受条件限制，必须采用设置超高横坡的平曲线时，其超高值不宜大于4%。考虑到设计速度120 km/h、行车速度100 km/h，建议宜按2%、3%分别控制。

城市道路设计速度100 km/h、80 km/h，其超高横坡度最高可取6%；60 km/h，其超高横坡度最高可取4%。表2所列为按城市道路不同设计速度最大超高横坡度考虑，根据《城市道路路线设计规范》（CJ]193-2012）6.3.2条文解释，计算满足最大超高横坡坡度要求所需的平曲线最小半径。

表2 城市道路超高横坡度要求的最小半径一览表

公路设计速度 120 km/h、100 km/h、80 km/h、60 km/h，其超高横坡度最高可取10%。按公路最大超高横坡度6%考虑，计算满足最大超高横坡坡度要求所需的平曲线最小半径（见表3）。

表3 公路超高横坡度要求的最小半径一览表

2.1.3 平曲线最小半径取值

综合考虑停车视距和宜采用的最大超高横坡度要求的平曲线最小半径，较大值作为“一般最小值”，较小值作为“极限最小值”。如计算的一般最小值小于相关规范的规定，则按规范规定执行。

计算城市道路和公路分别建议取值如表4所列。

表4 城市道路和公路隧道洞口的最小平曲线半径一览表

2.1.4 超高渐变率

超高渐变率应考虑旋转轴的路面排水、美观不突兀、旋转角速度等问题，也不能取值过小，造成排水不畅，如取值小于1/330。

洞口内外3 s行程距离内最大超高渐变率建议按高一级设计速度取值。设计速度120 km/h，根据规范规定，建议递增1/25。城市道路与公路对于超高渐变率的最大值规定一致。以绕中间分隔带边缘旋转为例，最大值建议如表5所列。

表5 隧道洞口的最大超高渐变率一览表

2.1.5 半径之比

隧道洞口与相邻路段的线形指标采用不均衡，半径之比过大，运行速度与设计速度差异较大，也是造成隧道洞口交通事故的重要因素之一。

隧道洞口与相邻路段的平曲线半径大于规范规定的不设缓和曲线的最小平曲线半径时，可不对半径之比做出规定。

当隧道洞口与相邻路段的线形小圆半径大于表4、表5规定，但小于规范规定的不设缓和曲线的最小平曲线半径时，大圆半径大小是小圆半径大小的1.5倍以内。

2.2 纵面指标取值建议

为保证车辆能安全的通过隧道洞口，纵坡大小及竖曲线半径大小等影响行车安全性的纵面指标应优于基本路段。纵坡大小应能保证车辆平稳运行，竖曲线半径应能保证车辆行车视距。

2.2.1 纵坡大小

《公路路线设计规范》（JTG D20-2017）指出：隧道内的纵坡大小不应小于0.3%，也不应大于3%，当受外部因素限制时，中短隧道最大纵坡宜小于4%。《城市道路路线设计规范》（CJJ 193—2012）指出：隧道内的道路纵坡宜小于3%，当受外部因素限制时，应小于5%。故从行车安全角度考虑，建议最大值如表6所列。

表6 隧洞洞口的最大纵坡一览表

城市地下道路洞口位置为争取高差，减少对城市发展影响，可执行《城市地下道路工程设计规范》（CJJ 193—2015）最大纵坡要求。

坡差建议不大于4%，为选取合适的洞口位置和布设满足停车视距要求的大半径竖曲线创造条件。

2.2.2 竖曲线半径最小值取值

竖曲线半径最小值应能满足停车视距要求，以保证隧道洞口行车安全。

3 结论

（1）对不同规范隧道洞口3s设计速度行程长度范围内的平纵横的规定进行了详细比较，提出了比选或优化意见，对定量指标进行了较为全面的探讨。

（2）隧道安全事故的发生原因是多方面的。引起隧道事故发生的主要因素有洞口光线的明暗变化、车速、隧道路面的摩擦系数、洞内外能见度、视距、隧道与相邻路段的线形指标采用均衡性等，与是否在隧道中采用了缓和曲线没有太大的关系。如超高设置合理、超高渐变率适当、视距符合要求、线形曲率过渡平缓，车辆行驶安全是能够得到保障的。