丹通高速錯草嶺段路線方案設計

祁 鶴

(遼寧省交通規劃設計院)

1 概 述

丹通高速公路位于遼寧東部山區，地形條件復雜，走廊帶狹長，路線不僅在平面上受到山體地形的限制，而且在很大程度上受到縱面的控制。

結合錯草嶺段復雜多變的地形，布設多個方案進行比選。以說明如何貫徹公路設計新理念，在山嶺重丘區路線設計中實踐安全選線的原則，以及利用運行車速理論在路線設計中的具體應用。

2 錯草嶺段路線方案比較

2.1 工程概況

鶴大高速公路桓仁新開嶺(遼吉界)至丹東古城子段項目是國家高速公路網和東北區域高速公路網的重要組成部分，本項目被列為交通部第二批高速公路典型示范工程項目。

錯草嶺段設計速度為80 km/h、路基寬度24.5 m;橋涵設計荷載采用公路—Ⅰ級。

該路段是本項目全線地形最復雜的區段，在4.5 km 的長度范圍內地面高差近360 m(由K87 +350 高程290 m ～K91 +700 高程650 m)。

2.2 方案說明

根據路線的總體走向，結合地形情況，并根據運行車速理論對各方案平縱線形逐步優化，得到三個可行方案。

(1)方案一

起點位于牛毛塢鄉K84 +160 處，路線向東穿五道嶺子村東北，在村東跨北股河后，沿大錯草溝東側山腳布線、先跨越G201 線后跨越北股河，再跨越G201 線后至K90 +700 進入錯草嶺隧道，在新豐五組村北側山坡出隧道后，再次跨越G201 線及佛堂溝后沿新豐村東南山坡布線，于硼海立交前與方案二匯合。該方案路線長度14.195 km。

(2)方案二

本方案為高架橋方案，起點位于牛毛塢鄉K84 +160 處，路線向東沿五道嶺子村北側山腰，跨北溝、北股河后，沿大錯草溝、在G201 線東北平行延伸，采用高架橋沿山坡設置，至K90 +950 進入錯草嶺隧道，在新豐村出隧道后跨越G201線，然后路線沿G201 線東南，至大耳岔村南K98 +500 與方案一匯合。該方案路線長度14.34 km。

(3)方案三

本方案為長隧道方案，起點位于牛毛塢鄉K84 +160 處，路線向東穿五道嶺子村東北，在村東跨北股河后，沿大錯草溝、在G201 線東南以路基方案平行延伸，至K89 +900 進入長達5 km 的錯草嶺隧道，在佛堂溝前(K94 +890)出隧道，然后路線沿G201 線東北側山腰，至大耳岔村南K98 +500與方案一匯合。該方案路線長度14.366 km。

2.3 方案綜合評價

主要從線形指標、工程數量、工程建設條件、工程造價、地質條件、運營安全、后期運營養護等方面對路線方案進行比較。

主要經濟技術指標比較見表1。

表1 錯草嶺方案主要技術經濟指標比較表

線形指標:3 個方案的平面指標相差不大，但方案二錯草嶺隧道處于直線段內，其他方案錯草嶺隧道均處于曲線內。方案二縱斷面線形指標較差，K87 +220 ～K93 +940 路段平均坡度達到2.712%，隧道出口段連續4km 路段為連續下坡，平均縱坡3.158%;方案三縱斷面線形指標較高，雖為長路段連續下坡，但平均坡度較緩，K87 +290 ～K95 +140 段平均縱坡2.136%;方案一縱斷面線形指標一般，隧道內縱坡控制為2.0%，K87+160 ～K93+940 段平均縱坡2.515%。

工程數量:方案二橋梁總長度4 535.9 m，隧道單洞總長度4 562 m，路線占用農田較少，拆遷較少，占地多為林地;方案三橋梁總長度1 617.6 m，隧道單洞總長度10 005 m，錯草嶺隧道進口段占用農田較多，拆遷較大;出口段多為林地，占農田及拆遷較少;方案一橋梁總長度2 283.2 m，隧道單洞總長度6 680 m，錯草嶺隧道進出口段占用農田及拆遷均較大。

工程建設條件:方案二進口段處于山體陡坡上，且為高架橋通過，橋梁施工困難，建設過程中基礎開挖困難，對山體植被破壞嚴重;長隧道長方案與方案一橋涵的施工條件較好。

工程造價:方案二工程造價要比方案三多1.0315 億元，而方案三較方案一多5 714 萬元。

地質條件:方案二K86 ～K90 段引地表橫坡較陡，山坡體存在潛在滑坡，于工程建設不利;方案三及方案一在隧道進口段與河流并行，水文地質條件略差于方案二。各方案隧道地質相差不大，均處于斷裂破碎帶中。

對自然環境影響:方案二以較短隧道和在山坡上高架橋方式通過，占地基本為林地，由于地表橫坡較陡，橋梁基礎施工和施工便道的鋪設仍將對環境造成較大的破壞，其環保優勢難以發揮;方案三進口段占用農田及河道占用農田及河道略多，但由于隧道較長，使得對自然環境的破壞相對較小;方案一隧道進出口段占用部分農田及河道，對自然環境影響與方案三相近。

運營安全:方案二冬季橋上不易解凍，在雨季和冬季行車存在較大安全隱患，通過運行車速的檢驗也發現，此方案大貨車的上坡運行速度最低，接近于最低允許速度;方案三及方案一隧道進口段平均縱坡相對較緩，大部分處于路基段落，對行車安全有利。

運營養護:方案三的養護、通風、通訊、監控和照明費用要明顯高于方案二及方案一。

經過反復論證比選，由于設計的方案二中出隧道后連續4 km 路段平均縱坡達到3%，且基本以橋梁方式通過，因處于積雪冰凍地區，對于行車安全不利。方案一及方案三路線平均縱坡下降至3%以下，有利于行車安全。綜合考慮，確定采用方案一作為推薦方案。

3 總 結

本項目位于遼寧東部山區，存在冬季積雪冰凍、夏季暴雨集中的氣候特點，不利的自然條件是制約公路行車安全的客觀因素。路線不僅在平面上受到山體地形的限制，而且在很大程度上受到縱面的控制，克服地面高差是山區高速公路選線的一大難題。

項目沿線地形復雜，溝壑縱橫，山高林密，采用曲線定線法設計，平面設計中多采用對稱型、S 型等曲線組合，通過平縱橫綜合設計，經透視圖檢查后，全線線型流暢自然。采用連續的曲線線形，依據山勢溝谷布線，并根據山體形狀合理選用曲線半徑，避免了大填大挖和切割山體。路線全線依據地形需要大部分采用了1 000 ～3 000 m 的平曲線半徑。

為保證行車安全，為更好地適應地形變化，減少對自然環境的影響，在路線布設時，通過沿地形山勢適當展線，適當拉長路線長度，減少路線縱坡，同時避免長大下坡、陡坡接小半徑平曲線等不利行車安全的組合。

運用運行車速理論檢查全線的平縱面線形組合，針對限制或影響車輛運行安全的單元，調整指標。全線路線設置最小平曲線半徑828.332 m，最大縱坡4%。相鄰曲線半徑(特別是S 型曲線)之比一般控制在1∶2 之內，使線形連續均衡，以保證行車的連續和安全。

通過運行速度檢驗，綜合考慮超高值的取用，對平縱指標較小路段采用提高一擋計算行車速度來設計超高。同時考慮冬季積雪冰凍的影響，對最大超高給予限制。

在高速公路路線設計中貫徹“安全、耐久、節約、和諧”的設計新理念，努力做到適應地形，接近自然、融入自然，并從平、縱、橫三個方面以立體線形進行選線，運用運行車速理論檢查全線的平縱面線形組合，使得路線線形指標均衡，行車安全。