優化龍永高速公路線形 兩型穿越巍巍武陵秦城

呂 軍,焉學永

(湖南省永龍高速公路建設開發有限公司,湖南長沙 410016)

在應對全球金融危機,我國進行了新一輪基礎設施建設的高潮,大規模的公路建設是政府拉動經濟的主要王牌。近幾年來,湖南省高速公路以前所未有的速度發展建設,一大批新開工建設的高速公路通往湖南的邊遠山區和少數民族地區。截止到2010年底,湖南省高速公路在建通車里程6 450 km(在建里程4 064 km,通車里程2 386 km),一躍成為全國第三大高速公路省份。顯然,湖南高速公路建設在擴大內需,刺激經濟增長和解決就業起著發動機的作用。同時,也為高速公路建設者提供了施展才華的大好舞臺,尤其是山區高速公路的建設,由于山區復雜的地形地質,路線的布設受許多條件限制,特別需要工程建設者創新建設理念和方法。本文就如何優化龍永高速公路路線,確保工程安全、環境保護、造價節約做如下介紹。

1 項目背景

龍永高速公路是龍山縣通往永順縣的高速公路,是湖南省“七縱九橫”高速公路路網規劃的重要組成部分,向北順接擬建的湖北恩施至來鳳高速公路,可達陜西安康與包茂國家高速連接,向南與在建的張家界至花垣高速公路相連,進而與包茂線吉懷高速公路相接,直達廣東茂名。該工程的建設對加快湘西大開發進程,發展我省少數民族聚居地區經濟,改善運輸條件及投資環境,推進湖南省大湘西的旅游業整體發展,促進湘鄂間合作均有重要意義,也必將有力地改善龍山、永順的發展環境,帶動少數民族地區經濟社會實現又好又快發展。

2 工程概況

2.1 工程路線走向

本項目起于來鳳公路終點甘壁寨,路線沿酉水以東布線,經石羔山、跨巖砦河,在田家園子下穿黔張常鐵路后,于黃土坡設龍山連接線與龍山縣城及茨巖塘相接,之后路線沿G209以東布線,經洗洛、水沙坪,在水沙坪設置茅坪互通與G209相接,路線在跨越洗車河后,設隧道穿天堰大堡,經紅巖溪設紅巖溪互通與X010相接,再沿龍永二級公路布線經農車、小農車,在洗車設洗車連接線;設農車互通與龍永二級公路相接,之后路線經伴湖、首車,設首車互通與龍永二級公路相接,再直行往南,經勺哈,在兩岔河設置永順互通及永順連接線與永順縣城相接,路線繼續南延,終至張家界至花垣高速公路海洛。

2.2 技術標準

本項目主線全長91.078 km,按四車道高速公路標準建設,設計荷載公路級,設計速度80 km/h,路基寬度24.5 m,主線采用瀝青混凝土路面。

龍山連接線和永順連接線均采用二級公路標準設計,設計速度為60 km/h。其中,龍山連接線茨巖塘段(L1K 0+000～L1K17+780)路基寬為8.5m,縣城段(L1K 17+780～L1K21+092)路基寬為15m;永順連接線路基寬度12m。洗車連接線:全長19.472 km,采用三級公路標準建設,設計速度40 km/h,路基寬度8.5 m。

2.3 自然條件

2.3.1 地形地貌

路線走廊帶位于湖南西北部中低山丘陵區,地勢總體西高東低,Ⅱ區、Ⅲ區地形起伏大,相對高差達80～1 000 m,溝壑縱橫,坡陡谷深。

2.3.2 水文地質

路線走廊帶堆積物主要有殘積、坡積及沖、洪積物,沖、洪積物富水性好,漏斗、落水洞和地下暗河發育;路線走廊帶構造較發育,砂質頁巖、炭質頁巖和粉砂巖等軟質巖集中出露地段滑坡、潛在滑坡和塌陷易發生。

2.3.3 社會環境

項目區域位于湘西土家族等少數民族集聚地,經濟基礎薄弱、農業耕地少、交通不便、信息不暢。但龍山素有“萬寶山”之美稱,永順礦產資源也種類繁多,十分豐富;“北有西安兵馬俑,南有里耶秦簡牘”(見圖1)里耶的戰國古城、古井和古簡具有很高的歷史文化研究價值,永順自然風景清秀奇特,民俗風情獨特,被譽為張家界的“后花園”。

圖1 里耶秦簡

3 創新設計攻堅克難上兩型

“八山半水一分田,半分道路加宅園”,永龍高速公路路線走廊帶山地面積占總面積的80.2%,耕地面積僅占8.5%,耕地資源十分珍貴;地形地貌起伏高差大、坡陡、滑坡、巖溶、地下暗河等地質復雜,橋隧比例高,技術復雜,勘察難度大;工程浩大,涉及面廣,鐵路、河道、國道等干擾因素多;沿線經濟落后,信息封閉,少數民族群居,協調工作復雜;項目走廊帶礦產豐富,風景秀麗,文物價值高等都將成為本項目路線設計的制約因素。

3.1 深入調查多方案遴選確保資源節約通過

山區高速公路制約路線設計的因素很多,陡峭的地形,滾石危巖體,看不到的巖溶和地下暗河等都將給工程設計和安全帶來困擾。因此,只有深入仔細的進行地質勘查,綜合勘查成果等各方面信息進行多方案設計,然后逐個論證遴選。

3.1.1 苦竹村路段(k2+000～k7+500)路線方案優化

苦竹村路段主要控制點為:主線收費站、規劃張龍高速公路、規劃黔張常鐵路、苦竹河、縣道003。

初設中苦竹村路段存在長路塹排水困難、橋梁規模較大、規劃張龍高速公路路線較長、與規劃黔張常鐵路交叉角度較小,土石方數量、拆遷數量較大等問題,路線平、縱面方案均不夠理想,從縱面上,主線無條件上跨規劃黔張常鐵路,下穿也不能合理解決問題。

施設階段,規劃張龍高速公路走廊帶與本項目銜接點發生變化,針對此情況,綜合考慮龍張高速的樞紐銜接問題,施工圖設計反復進行現場考察,整體調整線位至苦竹村東側100m外的位置,遠離石羔鎮布線,在苦竹村四組下穿規劃黔張常鐵路,并且進一步縮短龍山至張家界高速公路的距離,縱面上減少了鐵路兩側挖方高度,從根本上解決了規劃張龍高速、黔張常鐵路的問題。路線優化方案的平、縱面線形指標得到改善,解決了主線下穿縣道003的長路塹及下穿規劃黔張常鐵路兩側深挖方問題,高填深挖路基減少330m,路線下穿黔張常鐵路交叉角度優化為80°,接近正交。同時苦竹河1、2號兩座大橋橋位更加合理,且橋梁長度縮短270m。不僅明顯減少了耕地、拆遷房屋和墳墓數量,主線收費站場地及房建用地的布置也更為理想。路線進一步縮短龍山至張家界高速公路的距離,社會效益明顯。

3.1.2 檢溝水庫路段(k9+000～k11+800)路線

方案優化

檢溝水庫路段主要控制點為:龍山互通、檢溝水庫、石塘河、S305。

初設中檢溝水庫路段受檢溝水庫及上游河流干擾較多、橋梁規模大、施工便道困難、施工難度大、龍山互通設置場地位置不理想、土石方數量較大。針對以上情況,施工圖設計結合龍山互通、石塘河大橋及減少對檢溝水庫水質的影響等幾方面,考慮調整線位至檢溝水庫西側50m外的位置,取消了檢溝水庫1、2號大橋,并且施工圖線位更有利龍山互通的布置。

施設路線方案優化后的平縱面組合、線形指標得到改善,運行速度檢驗協調性好,平面位置更有利于龍山互通的布置,減少了特殊路基路段處理長度;同時消除了高速公路建設對檢溝水庫水質的影響,避開對水庫上游蛇形河流的多次跨越,方便施工便道修建,降低工程實施難度,而且取消了檢溝水庫1、2號大橋,橋梁長度縮短690m,節約了造價。

3.2 靈活運用巧構思創新確保綠色環保穿越

公路線形的布設不僅影響到其使用的安全性和舒適性,還影響到工程的造價和區域的自然環境,工程技術人員如果照本盲目執行標準規范指標,將導致大量的高路堤、深路塹和高邊坡,增加了工程造價和難度,也留下了安全隱患,影響了沿線生態人文景觀和環保問題,為此,永龍高速工程技術人員根據實事求是原則,靈活理解標準規范,巧妙運用技術參數。

3.2.1 龍山連接線望鄉臺至劉家包段方案優化

永龍高速龍山連接線為利用既有S305改建項目,望鄉臺至劉家包段高差190 m,既有路線3.08 km,彎多坡陡,線形較差,路線走廊帶為山間沖溝(局部為峽谷),分布區山體陡峭,自然坡度一般大于40°,有巖堆,巖塊直徑一般25 m,最大達25m,現處于相對穩定狀態(見圖2),但本項目的建設可能誘發潛在的滑坡。

圖2 既有S305地貌圖

在施工圖設計階段設計中根據現場實際,結合專家意見并與地方政府溝通,望鄉臺至劉家包路段設計速度采用30 km/h,平曲線采用30m極限半徑,路基土石方、防護工程數量顯著降低,不但節約了造價,而且有利于運營期間的行車安全和施工期間保暢通,也有利于水土保持和環境保護。同時對S305上既有4座橋梁,通過檢測合格后全部利用。不破壞就是最大的保護,合理靈活地運用指標符合設計新理念的精髓。

3.2.2 高架橋路段(k16+500～k18+100)路線方案優化

該路段位于洗洛鄉,路線與國道G209、洗洛河并行,走廊帶狹窄,左側山體存在不穩定斜坡體和大型孤石情況。初設路線方案沿走廊帶東側山腳布線,路線約有290m的右側半幅橋梁壓在河流上方,橋墩需要落入河道范圍。該方案一則水利防洪影響大,二則左側不穩定斜坡體目前雖處于穩定狀態,但橋梁建設時的擾動,破壞原有穩定的可能性很大,工程風險性高,安全、環保和造價沒有保障。

施工圖設計階段進一步采取鉆探、物探等地質勘察手段查明路線左側山體存在不穩定斜坡體和落石情況,右側山體存在地裂縫、錯落體、順層坡和落石情況(見圖3)。根據地質勘察結果,國道及河流兩側山體均不宜布設路線。

圖3 地裂圖

為確保工程安全,詳勘定測將路中線沿河中心布設。消除山體開挖和不良地質問題,局部改移國道,國道全部位于路線右側,消除了橋梁施工或運營對國道的干擾。壓河段落布置框架式橋墩,橋墩基本落在河道兩側,減少防洪影響,布線安全合理。見圖4。

圖4 橋位河道示意圖

4 結束語

公路線形是公路的靈魂,特別是山區高速公路的線形,它直接影響著地域公路的規劃和建設,路線是否科學合理,對行車安全、舒適、協調美觀和造價經濟等具有決定性作用,故公路路線設計需充分考慮路線走廊帶的地形地貌、水文地質、生態和人文環境,恰當運用線形等標準,只有這樣,設計的公路路線才會科學合理。