山區高速公路選線設計

趙 剛

（山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030027）

引言

昔陽至榆次高速公路是《山西省高速公路網調整規劃》中“3縱12橫12環”中第七橫的重要一段，位于山西省中部地區。項目總體為東西走向，起點位于晉冀省界處東接河北省規劃衡水至昔陽高速公路，終點位于晉中市榆次區西接龍城高速公路。推薦方案路線全長125.415 km。

1 技術標準

根據《工可報告》批復意見，昔榆高速公路全線采用雙向四車道，設計速度為100 km/h，整體式路基寬度采用26.0 m，分離式路基寬度采用2×13.0 m，橋涵設計汽車荷載等級采用公路-Ⅰ級。主要技術指標見表1。

表1 昔榆高速公路主要技術標準

2 設計指導思想與總體設計原則

2.1 設計指導思想

通過對項目建設條件的綜合分析，結合項目沿線主要的自然資源和旅游資源，綜合考慮項目的地位、作用、功能、服務水平[2]，確定以“六個堅持，六個樹立”的公路勘察設計新理念為項目總體設計指導思想。

2.2 總體設計原則

（1）堅持以人為本、安全至上的設計思想，貫徹“安全、舒適、耐久、節約、和諧、融入旅游文化”的設計理念[3]，加強公路交通安全設計與運營管理，推行公路交通安全性評價，提高公路的交通安全和服務水平。（2）堅持人與自然相和諧，公路建設與環境保護、景觀完美結合[4]，使公路融入環境原則。（3）堅持可持續發展主題，合理有效地利用資源，做到“四個合理”：合理把握路線走廊帶；合理利用線位資源；合理確定建設規模；合理確定工程方案[5]。（4）嚴格控制工程造價，倡導科學合理的全壽命周期成本理念，加強各專業設計時技術與經濟的有機結合，在確保安全和功能的前提下，嚴格控制工程造價，節約工程投資，達到最佳的技術經濟效益。（5）加強與有關部門的協調，妥善處理好本項目與公路建設與工業、農田基本建設、旅游業的關系，特別是項目建設與環境保護區、城市總體規劃及文物保護的關系，充分發揮本項目的社會效益與經濟效益。（6）堅持以工程實用為主，拓寬創新思路，增強技術創新的原則，在確保工程質量和節省造價的前提下，倡導理念創新、科技創新。（7）加強地質調查及地質勘探工作，合理有效地處治地質病害，確保設計方案可靠、經濟合理、行車安全。

3 路線總體方案

初步設計路線方案在《工可報告》批復的路線走廊帶范圍內（工可推薦方案）布設線位并進行細部優化，結合地勘成果及各方面協調情況對方案進行深化研究后確定推薦方案，并根據項目沿線的地形、地質、地物特別是煤礦等因素對外業勘察方案進行了仔細梳理，設置了10條路線方案。

路線比較方案均先利用1∶10 000地形圖進行比選論證，之后根據各方案的主要優缺點確定比選深度，對有價值的比較方案繼續利用1∶2 000地形圖進行同深度比選論證。初步設計階段的10條路線方案，路線總長218.131 km，其中K+C+K+H+K線方案為推薦方案，長125.415 km，B、B1、C、D、E、F、H線方案進行同深度比較，合計長度51.018 km，N、S線方案進行定性比較，長度41.698 km，比較線總長92.716 km，比較方案占路線全長的73.9%。

4 路線方案比選

4.1 太行山特長隧道方案比選

繞避嶂石巖自然保護區方案（N線、S線），本段路線設K線方案和N線方案，進行定性比較。

項目起點位于山西河北兩省交界處，在河北段有嶂石巖風景保護區，該保護區為省級自然保護區，整體呈南北狹條狀，從西至東依次為保護區核心區、緩沖區、試驗區。為盡量避開保護區范圍，路線可選擇保護區北側(N線)或南側（S線）通過，見圖1。

圖1 繞避方案與推薦方案位置關系

推薦方案K線以隧道形式穿越嶂石巖自然保護區的核心區和緩沖區，太行山特長隧道長14.24 km，其中山西段10.23 km，河北段4.01 km。

繞避方案N線從推薦方案北側通過保護區的試驗區，由于高差的原因，路線繞著試驗區的邊界進行展線，繞避保護區的核心區和緩沖區，于子墓陵西側設3座隧道穿越太行山，隧道長度分別為6 608 m、1 259 m、7 582 m，共15.45 km。其中山西段隧道共長12.24 km，河北段長3.21 km。之后設3座橋梁（共2 588 m）跨越楊趙河，2座隧道（642 m、458 m）后于民安村南側并至推薦線。路線長較推薦方案長7.07 km。

繞避方案S線從推薦方案南側繞避嶂石巖自然保護區，穿越太行山需設隧道長25.63 km，其中山西段12.65 km，河北段12.98 km。由于南側保護區核心區和緩沖區的范圍更廣，路線繞行距離比推薦線長21.6 km。

繞避方案S線雖然徹底避讓嶂石巖自然保護區，但是繞行距離太長，比現推薦線K線長21.6 km，且太行山特長隧道長25.63 km，比較意義不大。N線與K線主要工程數量對比見表2。

表2 N、K線主要工程數量對比

為了避讓嶂石巖保護區核心區和緩沖區，繞避方案N線較K線增長7.07 km，隧道增加1 516 m，橋梁增長1 688 m，建安費增加7.82億元。經與河北省反復對接，在綜合環保、規模及經濟等因素情況下，兩省一致同意現推薦方案K線，以隧道形式穿越嶂石巖保護區核心區和緩沖區，隧道口放至試驗區。

4.2 馬頭隧道比較方案（H線）

本段路線設K線方案和H線方案，進行同深度比較。工可階段該段路線走廊帶與初設K線方案基本一致，K方案路線在設闊郊2號隧道跨越闊郊河后，路線沿闊郊河東側山坡布線，后路線轉向西北跨闊郊河后進入晉中榆次區境內，設馬頭隧道經晉中榆次區長凝鎮馬頭村北，路線繼續向西，沿原沙掌河北側山坡布線。而H方案路線在設闊郊2號隧道跨越闊郊河后，路線向西方向布線，設白坡頭隧道后經晉中榆次區長凝鎮白坡頭村北，路線繼續向西，沿原沙掌河北側山坡布線。H線與K線方案關系見圖2。H線與K線主要工程數量對比見表3。

圖2 H線方案與對應K線關系

表3 H、K線主要工程數量對比

H線方案與對應K線方案比選：（1）建設條件對各路線方案布置的影響分析：兩方案在該段的地質、地形條件相當。（2）各方案的選擇和布置情況：兩方案主要區別在于路線長度、隧址、隧道長度、橋梁長度、用地規模、土石方量不同，K線方案設橋梁5 815 m/18座，中短隧道1 400 m/2座，H線方案設橋梁5 012 m/16座，長隧道1 488 m/1座，短隧道481 m/1座。H線方案除隧道較K線長569 m，其余工程規模均較K線小。（3） 平、縱指標及連續均衡情況：K線方案最小圓曲線半徑為1 150 m，最大縱坡為3.50%/2處；H線方案最小圓曲線半徑為1 150 m，最大縱坡為3.90%/3處。兩方案平面指標相當、但H線平面線形更為順直。因H線里程較推薦線短1.493 km，需在短距離連續下坡克服高差，有7座橋梁縱坡較大（3.5%），縱段指標K線方案更優。（4）行車安全、通行能力、服務水平的分析比較：H線雖然路線長度較K線短，但隧道長度較K線長，在行車安全、通行能力、服務水平方面，K線方案更優。（5）與原有公路、農田水利、電力、通信、重要管道等的干擾情況：K線方案和H線方案與原有公路、農田水利、電力、通信等干擾情況相當，沿線無重要管道。（6）環境影響情況：兩方案對環境影響相當，H線方案沿線較K線方案用地范圍占用較多基本農田。經綜合比選，初步設計階段將H線方案作為推薦方案。

5 結語

（1）山區公路的路線方案只有在顧及多方面因素，多方案論證、比選的基礎上選定的路線方案，才能保證最優的設計方案。（2）在路線方案比選時，注重安全性和經濟性比較，在復雜陡峻路段，應著眼全局，分別研究以隧道連續穿越陡峻山體避免大填大挖的方案、利用地形順勢設置橋隧構造物、適當開挖山體的方案進行比選，最終擇優選取。