跨水庫高速公路的路線方案選擇

屈 強(qiáng)，于 軍，徐 松

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

隨著高速公路網(wǎng)逐步加密并迅速進(jìn)入山區(qū)，山區(qū)高速公路多沿河谷布設(shè)，經(jīng)常遇到大型水庫等水利設(shè)施。影響范圍大、地形條件差、環(huán)境保護(hù)要求高、交通條件差等特點(diǎn)成為水庫段高速公路路線方案設(shè)計(jì)的制約因素，直接增加了高速公路路線方案設(shè)計(jì)和選擇的難度。本文以陜西寶漢高速公路石門水庫段路線方案比選為例，探討水庫段路線方案選擇的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。

1 項(xiàng)目概況

寶漢高速公路位于陜西省西南部，是陜西省高速公路“2637”網(wǎng)規(guī)劃中定漢線的重要組成部分。路線主要由北向南穿越秦嶺山脈沿西河、褒河布設(shè)，長約260km。全線采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為80km／h，路基寬度為32m。

位于褒河石門谷口的石門水庫為本項(xiàng)目的最大制約因素。受地形和路線走向的影響，高速公路需跨越石門水庫（本文不研究路線繞行水庫的方案）。

1.1 石門水庫概況

石門水庫位于漢中市北18km的褒河谷口，水庫大壩高88m，頂長260m，流域面積為3 861km2，總庫容為1.05億m3，是集發(fā)電、灌溉、防洪、旅游等于一體的綜合性水利工程。

1.2 不良地質(zhì)條件

石門水庫庫區(qū)基巖裸露，以片麻巖為主，總體地質(zhì)條件較好。但在水庫庫尾青橋驛南蔡家坡村，發(fā)育一大型滑坡，極大地影響了路線方案布設(shè)。滑坡分為南、北兩大塊，整體軸長約220m，寬330m。滑坡體分上下兩部分：上部為大型淺層粘性土滑坡，厚度約為2～4.5m，體積約為25萬m3，穩(wěn)定性極差；下部為崩坡積體，厚度約為20～32m，滑動(dòng)面低于水庫常水位，一般情況下處于穩(wěn)定狀態(tài)，但下部崩坡積滑動(dòng)面前緣位于大塊巖堆上，呈架空結(jié)構(gòu)，地震作用下易導(dǎo)致下部崩坡積失穩(wěn)。

2 路線方案設(shè)計(jì)

2.1 通過滑坡的路線方案

首先考慮通過青橋驛滑坡的路線方案，盡量縮短石門特長隧道長度，以利于隧道通風(fēng)照明及搶險(xiǎn)救援，降低后期運(yùn)營管理成本。結(jié)合跨越水庫位置，設(shè)計(jì)了C9－2、C9－3兩個(gè)路線方案（如圖1所示）。在滑坡勘察結(jié)論的基礎(chǔ)上，研究滑坡的治理方案及難度，分析通過滑坡的路線方案的可行性。

圖1 通過滑坡的路線方案

滑坡地質(zhì)勘察結(jié)論：青橋驛滑坡成因復(fù)雜，規(guī)模較大，受地震、水庫水位升降等不確定因素影響大，徹底根治非常困難，路線應(yīng)繞避滑坡為宜。因此，從工程安全及交通安全角度出發(fā)，應(yīng)舍棄通過青橋驛滑坡的路線方案，重點(diǎn)研究繞避滑坡的路線方案。

2.2 繞避滑坡的路線方案

根據(jù)地形地質(zhì)條件，結(jié)合勉縣地磁觀測臺(tái)、隧道規(guī)模等因素，設(shè)計(jì)了K、C9－1、C9－6、C9－7四個(gè)路線方案（如圖2所示）進(jìn)行深入研究。

圖2 繞避滑坡的路線方案

K方案：路線走向順捷，路線1次跨越石門水庫；石門特長隧道設(shè)置2個(gè)通風(fēng)井（1個(gè)斜井、1個(gè)豎井），牛頭山特長隧道設(shè)置1個(gè)斜井，通風(fēng)費(fèi)用高；與水庫交角較正（約為88°），特大橋鋼管拱橋主跨徑為240m；隧道及橋梁施工條件較好，對水庫環(huán)境污染較小。

C9－1方案：路線長度僅增加了164m，適當(dāng)減短了石門特長隧道（減短1 360m），對隧道通風(fēng)影響小，石門特長隧道需設(shè)置2個(gè)通風(fēng)井（1個(gè)斜井、1個(gè)豎井），牛頭山特長隧道設(shè)置1個(gè)斜井，通風(fēng)費(fèi)用高；2次跨越水庫水面，交叉角度較斜（約為67°），兩座鋼管拱橋跨徑分別為240m和160m，橋梁規(guī)模較大；兩橋之間隧道施工條件較差，施工及運(yùn)營期對水庫環(huán)境保護(hù)不利。

C9－6方案：明顯減短了石門特長隧道（減短3 295m），利于隧道通風(fēng)，僅牛頭山特長隧道設(shè)置1座斜井，通風(fēng)費(fèi)用最低；利于后期運(yùn)營管理。但路線走向繞行（增長906m），隧道規(guī)模最大（增長955m），且2次跨越水庫水面，設(shè)置2座跨水庫大橋（200m＋160m），兩橋之間隧道施工條件較差，施工及運(yùn)營期對水庫環(huán)境的污染加大。

C9－7方案：明顯減短了石門特長隧道（減短3 052m），利于后期運(yùn)營管理，石門特長隧道僅設(shè)置1座斜井，牛頭山特長隧道設(shè)置1斜井，通風(fēng)費(fèi)用稍低。但路線走向繞行（增長629m），且3次跨越水庫，設(shè)置3座跨水庫大橋（150m＋150m＋280m），工程規(guī)模大；施工界面大，利于加快工程進(jìn)度，但加大了對水庫岸坡的破壞，增加了污染面，施工及運(yùn)營期對水庫環(huán)境保護(hù)不利；青橋驛滑坡對岸地質(zhì)條件較差，隧道單價(jià)偏高。

綜合比較發(fā)現(xiàn)，K方案石門隧道最長（8 265m），通風(fēng)豎井規(guī)模較大，但能1次性跨越石門水庫，橋位隧址較好，跨水庫特大橋規(guī)模相對小 （主跨240m），且施工條件相對較好，有利于對水庫環(huán)境保護(hù)，總體較優(yōu)。

3 結(jié)論

跨水庫路線方案選擇的技術(shù)關(guān)鍵在于跨越位置的選擇和橋隧工程規(guī)模的控制。為減少對水庫環(huán)境的破壞和污染，盡可能減少跨越水庫的次數(shù)，同時(shí)考慮隧道行車安全、通風(fēng)設(shè)施、工程造價(jià)等因素，選擇合適的隧道位置。在做跨越水庫的高速公路路線方案選擇時(shí)，需重點(diǎn)考慮以下技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)：

a）根據(jù)水庫的功能及保護(hù)范圍，選擇合適的位置一次性跨越，從施工、運(yùn)營不同階段考慮對水庫環(huán)境的影響程度，盡可能選擇對水庫環(huán)境破壞小、污染輕的跨越點(diǎn)；

b）從橋隧工程規(guī)模的角度考慮跨越位置及路線走向，盡量選擇跨徑小的水庫大橋橋位，以及橋隧總體規(guī)模較小的路線線位；

c）重視特長隧道通風(fēng)方案對工程造價(jià)和運(yùn)營成本的影響程度，考慮高速公路的全生命周期成本；

d）重視對新型排水方式及環(huán)保措施的研究，解決好水庫環(huán)境污染問題，是支撐跨越水庫路線方案的關(guān)鍵所在。

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