山區(qū)高速公路的路線選型探討

■李明坤

（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，南京 210014）

1 引言

近幾年來隨著我國對山區(qū)地方經(jīng)濟(jì)的大力扶植發(fā)展，為了帶動地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國加大了對山區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，促使公路工程逐漸向山區(qū)高速公路方向發(fā)展。前期公路選線是山區(qū)高速公路建設(shè)中的最為關(guān)鍵的一項(xiàng)工作，因?yàn)楣愤x線是否合理將直接影響著高速公路的建設(shè)周期，施工質(zhì)量以及投資成本。由于山區(qū)的地形、地貌較平原地區(qū)復(fù)雜多變，因此山區(qū)高速公路的前期路線選型較平原高速公路的選型也是有所不同的，除了需要綜合考慮山區(qū)的地質(zhì)、地形、路線的平面線性等諸多因素，還應(yīng)綜合考慮山區(qū)的景觀設(shè)計(jì)及整體路線的造價影響。

2 山區(qū)高速公路前期選線的基本原則

山區(qū)高速公路和平原區(qū)高速公路在選線理念上有所不同，平原區(qū)高速公路選線重點(diǎn)為處理好路線與農(nóng)業(yè)的關(guān)系、路線與橋位的關(guān)系、路線與居民點(diǎn)的關(guān)系，綜合考慮土壤水文條件，合理利用材料減低工程造價等。山區(qū)高速公路在選線時，除應(yīng)考慮平原高速的一些控制因素外，還應(yīng)在“安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保”的指導(dǎo)思想下，充分重視地形選線與地質(zhì)選線。

3 山區(qū)高速公路前期選線的工程實(shí)例

3.1 項(xiàng)目概況

貴州省雷山至榕江高速公路起于雷山縣城東，順接已建成的凱雷高速公路，沿現(xiàn)狀308省道走向經(jīng)大塘、桃江、永樂至榕江縣境內(nèi)。而后路線過塔石后轉(zhuǎn)東，經(jīng)平永后止于榕江縣城北的忠誠鎮(zhèn)，與在建劍榕高速公路銜接。本項(xiàng)目為《貴州省交通運(yùn)輸“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中的地方高速公路項(xiàng)目，其間接聯(lián)系滬昆國高與廈蓉國高，是對國家高速公路網(wǎng)的重要補(bǔ)充。項(xiàng)目的實(shí)施對于打通斷頭路，完善貴州省高速公路網(wǎng)，構(gòu)建區(qū)域綜合交通運(yùn)輸體系，打造黔東精品旅游快速通道，促進(jìn)滇桂黔集中連片特困地區(qū)脫貧致富都有著十分重要的意義。在工程勘察設(shè)計(jì)中，按照“多彩貴州·最美高速”的有關(guān)要求，應(yīng)貫徹“安全、耐久、節(jié)約、和諧”的設(shè)計(jì)理念。

3.2 項(xiàng)目特點(diǎn)

3.2.1 路線所經(jīng)區(qū)域地形、地貌復(fù)雜，高差大

路線所經(jīng)區(qū)域?yàn)闃?gòu)造剝蝕中低山區(qū)及侵蝕低山河谷區(qū)，沿線高差起伏較大，縱地面線總體呈現(xiàn)波浪型走勢，其中塔石至新寨為下坡，新寨至歐灣為慢上坡，歐灣至終點(diǎn)為緩下坡。沿線高程變化如圖1所示。

圖1 沿線高程變化圖

3.2.2 項(xiàng)目互通、服務(wù)區(qū)及停車區(qū)布設(shè)困難

受地形、地質(zhì)、沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃等諸多因素限制，本項(xiàng)目平永互通位于兩隧道之間，隧道洞口凈距僅1304m，布設(shè)條件較為局促；同時互通點(diǎn)位的選擇還要兼顧平永鎮(zhèn)總體規(guī)劃，并為鎮(zhèn)區(qū)未來發(fā)展留有充足余地，布設(shè)條件困難。項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)山高坡陡，很難找到大片平地，服務(wù)區(qū)、停車區(qū)選址有一定的難度。

3.2.3 地形復(fù)雜，橋隧比例高，工程規(guī)模大

受地形、地質(zhì)限制，本項(xiàng)目橋隧比近80%，為貴州省迄今為止橋隧比最高的高速公路。本項(xiàng)目共設(shè)置剛構(gòu)橋5座，特長隧道4座，設(shè)計(jì)、施工難度較大。

3.3 本項(xiàng)目路線設(shè)計(jì)原則

(1)尊重自然，保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)人與自然和諧發(fā)展。設(shè)計(jì)中盡最大努力地減少對自然環(huán)境的破壞，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)分段靈活應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)，使工程建設(shè)順應(yīng)自然、融入自然。

(2)路線設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮線形與自然和人文環(huán)境、景觀的相互關(guān)系，最大限度的減輕對生態(tài)環(huán)境敏感點(diǎn)的影響，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

(3)堅(jiān)持地質(zhì)選線，路線選擇充分考慮項(xiàng)目所在區(qū)域的地質(zhì)情況，優(yōu)先選擇地質(zhì)條件好，工程安全性高，后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少的方案。

(4)認(rèn)真做好特殊結(jié)構(gòu)橋梁、特長隧道等特殊工點(diǎn)的方案比選論證，重視關(guān)鍵技術(shù)研究，采用新技術(shù)、新工藝、新材料、新設(shè)備，使項(xiàng)目技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益佳，工程全壽命周期成本低。

3.4 具體路線方案選擇

3.4.1 走廊帶的確定

為確定項(xiàng)目路線走向，首先應(yīng)選擇合適的路線走廊帶。本項(xiàng)目根據(jù)沿線地形、地質(zhì)特點(diǎn)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布情況，擬定了K、B兩個大的走廊帶方案(圖2)。經(jīng)比較，K、B走廊造價接近，但K線路線順直，里程比B線縮短1.288km，高邊坡及陡坡橋段落少，運(yùn)營安全性高，對平永鎮(zhèn)規(guī)劃無干擾，同時平永互通點(diǎn)位還可有效帶動仁里、樂里等鄉(xiāng)鎮(zhèn)發(fā)展。B線路線繞行，線形指標(biāo)低，雖然進(jìn)場條件略有優(yōu)勢，但施工期間將會對S308的擴(kuò)建及G211的建設(shè)造成干擾，同時互通設(shè)置將會占用平永鎮(zhèn)規(guī)劃用地，互通服務(wù)輻射半徑小，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)帶動不足，地方政府明確表示反對。因此，經(jīng)綜合比較，將K線作為推薦方案。

3.4.2 具體路線方案比選

確定走廊帶后，接下來就是結(jié)合項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)地形、地質(zhì)條件，在滿足線形指標(biāo)情況下，既能避開不良地質(zhì)，又能適應(yīng)地形，控制工程規(guī)模，在“經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保”的指導(dǎo)思想下，確定最優(yōu)路線。對此，本項(xiàng)目在不同段落做了多方案的比較，現(xiàn)就其中價值最高的隧道群段落進(jìn)行方案比選，以此說明路線選型時應(yīng)注意的事項(xiàng)，如下圖3所示。

本項(xiàng)目K線走廊塔石至平永段落依次設(shè)置有上寨中隧道、黨相長隧道、扣香特長隧道。考慮到偏向西南側(cè)布線可將長隧道化整為零，縮減隧道規(guī)模，有利施工，故提出B6、B7兩方案進(jìn)行深入比較。從路線實(shí)際布設(shè)結(jié)果來看，線位越向南偏，橋梁規(guī)模越大，隧道規(guī)模越小。

經(jīng)布設(shè)，K、B6、B7的主要指標(biāo)如表1所示：

圖2 K線與B線走廊帶示意圖

圖3 K線與B6、B7線比較示意圖

從表1可以看出，B6線對隧道規(guī)模的縮減不明顯，反而大量增加了橋梁規(guī)模及路線里程；B7線通過繞行，可縮短隧道長度1.08km，使扣香隧道長度大為縮短，對施工及后期運(yùn)營均有利，比選價值較大。因此，經(jīng)綜合分析，擬舍棄B6線，對B7線和K線進(jìn)行同精度比較。擬對K和B7從平縱指標(biāo)、建設(shè)條件、主要工程規(guī)模、征地拆遷、環(huán)境影響、施工條件、運(yùn)營條件、工程造價等方面進(jìn)行綜合比較。

（1）平縱指標(biāo)

①平面指標(biāo)

K線：比較段落長9.095km，最小圓曲線半徑820m，設(shè)超高平曲線2處，平曲線長度占路線里程的33.44%，超高段落占路線里程的17.21%。

圖4 K、B7路線方案比較圖

B7線：比較段落長9.715km，最小圓曲線半徑1080m，設(shè)超高平曲線5處，平曲線長度占路線里程的55.56%，超高段落占路線里程的55.56%。

K線比B7線里程短0.620km，路線較為順捷，同時大部分段落都不需要設(shè)置超高，整體線形指標(biāo)比B7線高。

②縱面指標(biāo)

K和B7線縱斷面均滿足規(guī)范要求及地方指導(dǎo)意見，無長大縱坡。相比較而言，K線縱斷面更加平緩，指標(biāo)更高。

（2）建設(shè)條件

①地貌：K線與B7線均為構(gòu)造剝蝕中低山地貌，微地貌為斜坡陡坡地貌，B7線南偏移，沿永樂河北岸布線，地面橫向坡度較大，隧道進(jìn)出洞口條件不如K線，橋梁墩臺基礎(chǔ)開挖可能在斜坡內(nèi)側(cè)形成較高的邊坡。地貌方面對B7線影響較大。

②地層：K線出露地層主要為清水江組第一～二段變余凝灰?guī)r（較硬巖），B7線出露地層主要為為清水江組第一～二～三段變余凝灰?guī)r（較硬巖）、絹云母板巖（較軟巖～軟巖）。相比較而言，B7線巖層種類較多，地層巖性相對較復(fù)雜。

③地質(zhì)構(gòu)造：K線扣香隧道分別與南里斷層主斷層及次生斷層相交，影響總寬度約200m。B7線扣香隧道主要與南里斷層主斷裂相交，影響總寬度約130m，斷層對K和B7隧道的影響基本相當(dāng)。

綜合以上，K線建設(shè)條件優(yōu)于B7線。

（3）主要工程規(guī)模

本工程從橋梁、隧道、橋隧比及路基路面、陡坡橋（單側(cè)）等五個方面對主要工程規(guī)模進(jìn)行比選，比選結(jié)果顯示K線優(yōu)于B線。①橋梁：K線比B7線少布設(shè)橋梁1080m/4座。②隧道：K線比B7線隧道長度增加1079.5m，隧道數(shù)量不變。③橋隧比：K線與B7線橋隧總長8864.5m，基本相當(dāng)。由于路線里程不同，K線橋隧比為97.76%，B7線橋隧比為91.25%。④路基路面：K線比B7線在挖方、填方、防護(hù)排水圬工及高填方路段及深挖段都有減少。⑤陡坡橋 （單側(cè)）：K線比B7線陡坡橋段落長度短1650m，陡坡橋墩數(shù)量減少98個。

（4）征地拆遷

K線比B7線新增用地減少192.13畝，用地規(guī)模為B7線的47%；拆遷建筑物總面積比B7線減少1237.7m2。K線優(yōu)于B7線。

（5）環(huán)境影響

①生態(tài)環(huán)境：K線用地規(guī)模小，隧道較長，但高填深挖段落少，棄方較少。B7線用地規(guī)模大，隧道較短，但高填深挖段落多，總棄方反而多。②社會環(huán)境：K線明線較少，且均遠(yuǎn)離村莊，噪音對沿線居民基本無影響；B7線明線距離葫蘆田、擺郎、黨相等村莊較近，需要采取相應(yīng)的隔音措施避免噪聲污染。綜合以上，K線對生態(tài)環(huán)境及社會環(huán)境的影響均比B7線小。

（6）施工條件

由于K線常規(guī)結(jié)構(gòu)橋梁多，高邊坡段落少，且與308省道距離遠(yuǎn)，施工期間對其無影響，故K線在橋梁和路基施工方面有利，但是B7線在進(jìn)場條件和隧道施工方面有利。總體來說，兩條線施工條件相當(dāng)。

（7）運(yùn)營條件

由于K線明線較少，駕駛員行車體驗(yàn)一般；路橋后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用少，隧道后期運(yùn)營費(fèi)用較高。B7線明線較多，駕駛員行車體驗(yàn)優(yōu)于K線，隧道后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用比K線少，但B7線高邊坡及陡坡橋的線外防護(hù)需要產(chǎn)生一定的費(fèi)用。

（8）工程造價

K線比B7線建安費(fèi)少7.5%，總造價少8.0%，K線較優(yōu)。

綜上考慮，K線線形指標(biāo)高，路線里程較短，雖然隧道規(guī)模較大，但總造價較B7線有明顯優(yōu)勢，且大量節(jié)約用地，對生態(tài)環(huán)境影響較小，綜合優(yōu)勢大，擬推薦K線方案。

4 設(shè)計(jì)體會

山區(qū)高速公路具有其自身的建設(shè)特點(diǎn)，在路線選型時，要結(jié)合具體的工程具體的對待，將路線選線放在具體的實(shí)際的項(xiàng)目中去。本著“安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保”的指導(dǎo)思想，結(jié)合項(xiàng)目所在地的地形、地質(zhì)及人文環(huán)境，路線順應(yīng)地形而生，從避開危險地質(zhì)環(huán)境，帶動地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，減少建設(shè)工程的規(guī)模及造價，減少山體破壞等方面來優(yōu)化路線選型設(shè)計(jì)。