丹通高速錯(cuò)草嶺段路線方案設(shè)計(jì)

祁 鶴

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院)

1 概 述

丹通高速公路位于遼寧東部山區(qū)，地形條件復(fù)雜，走廊帶狹長(zhǎng)，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(jié)合錯(cuò)草嶺段復(fù)雜多變的地形，布設(shè)多個(gè)方案進(jìn)行比選。以說明如何貫徹公路設(shè)計(jì)新理念，在山嶺重丘區(qū)路線設(shè)計(jì)中實(shí)踐安全選線的原則，以及利用運(yùn)行車速理論在路線設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用。

2 錯(cuò)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(xiàng)目是國(guó)家高速公路網(wǎng)和東北區(qū)域高速公路網(wǎng)的重要組成部分，本項(xiàng)目被列為交通部第二批高速公路典型示范工程項(xiàng)目。

錯(cuò)草嶺段設(shè)計(jì)速度為80 km/h、路基寬度24.5 m;橋涵設(shè)計(jì)荷載采用公路—Ⅰ級(jí)。

該路段是本項(xiàng)目全線地形最復(fù)雜的區(qū)段，在4.5 km 的長(zhǎng)度范圍內(nèi)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(jù)路線的總體走向，結(jié)合地形情況，并根據(jù)運(yùn)行車速理論對(duì)各方案平縱線形逐步優(yōu)化，得到三個(gè)可行方案。

(1)方案一

起點(diǎn)位于牛毛塢鄉(xiāng)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(cuò)草溝東側(cè)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(jìn)入錯(cuò)草嶺隧道，在新豐五組村北側(cè)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(zhǎng)度14.195 km。

(2)方案二

本方案為高架橋方案，起點(diǎn)位于牛毛塢鄉(xiāng)K84 +160 處，路線向東沿五道嶺子村北側(cè)山腰，跨北溝、北股河后，沿大錯(cuò)草溝、在G201 線東北平行延伸，采用高架橋沿山坡設(shè)置，至K90 +950 進(jìn)入錯(cuò)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(zhǎng)度14.34 km。

(3)方案三

本方案為長(zhǎng)隧道方案，起點(diǎn)位于牛毛塢鄉(xiāng)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(cuò)草溝、在G201 線東南以路基方案平行延伸，至K89 +900 進(jìn)入長(zhǎng)達(dá)5 km 的錯(cuò)草嶺隧道，在佛堂溝前(K94 +890)出隧道，然后路線沿G201 線東北側(cè)山腰，至大耳岔村南K98 +500與方案一匯合。該方案路線長(zhǎng)度14.366 km。

2.3 方案綜合評(píng)價(jià)

主要從線形指標(biāo)、工程數(shù)量、工程建設(shè)條件、工程造價(jià)、地質(zhì)條件、運(yùn)營(yíng)安全、后期運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)等方面對(duì)路線方案進(jìn)行比較。

主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)比較見表1。

表1 錯(cuò)草嶺方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表

線形指標(biāo):3 個(gè)方案的平面指標(biāo)相差不大，但方案二錯(cuò)草嶺隧道處于直線段內(nèi)，其他方案錯(cuò)草嶺隧道均處于曲線內(nèi)。方案二縱斷面線形指標(biāo)較差，K87 +220 ～K93 +940 路段平均坡度達(dá)到2.712%，隧道出口段連續(xù)4km 路段為連續(xù)下坡，平均縱坡3.158%;方案三縱斷面線形指標(biāo)較高，雖為長(zhǎng)路段連續(xù)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(biāo)一般，隧道內(nèi)縱坡控制為2.0%，K87+160 ～K93+940 段平均縱坡2.515%。

工程數(shù)量:方案二橋梁總長(zhǎng)度4 535.9 m，隧道單洞總長(zhǎng)度4 562 m，路線占用農(nóng)田較少，拆遷較少，占地多為林地;方案三橋梁總長(zhǎng)度1 617.6 m，隧道單洞總長(zhǎng)度10 005 m，錯(cuò)草嶺隧道進(jìn)口段占用農(nóng)田較多，拆遷較大;出口段多為林地，占農(nóng)田及拆遷較少;方案一橋梁總長(zhǎng)度2 283.2 m，隧道單洞總長(zhǎng)度6 680 m，錯(cuò)草嶺隧道進(jìn)出口段占用農(nóng)田及拆遷均較大。

工程建設(shè)條件:方案二進(jìn)口段處于山體陡坡上，且為高架橋通過，橋梁施工困難，建設(shè)過程中基礎(chǔ)開挖困難，對(duì)山體植被破壞嚴(yán)重;長(zhǎng)隧道長(zhǎng)方案與方案一橋涵的施工條件較好。

工程造價(jià):方案二工程造價(jià)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(zhì)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(shè)不利;方案三及方案一在隧道進(jìn)口段與河流并行，水文地質(zhì)條件略差于方案二。各方案隧道地質(zhì)相差不大，均處于斷裂破碎帶中。

對(duì)自然環(huán)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(chǔ)施工和施工便道的鋪設(shè)仍將對(duì)環(huán)境造成較大的破壞，其環(huán)保優(yōu)勢(shì)難以發(fā)揮;方案三進(jìn)口段占用農(nóng)田及河道占用農(nóng)田及河道略多，但由于隧道較長(zhǎng)，使得對(duì)自然環(huán)境的破壞相對(duì)較小;方案一隧道進(jìn)出口段占用部分農(nóng)田及河道，對(duì)自然環(huán)境影響與方案三相近。

運(yùn)營(yíng)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(yùn)行車速的檢驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，此方案大貨車的上坡運(yùn)行速度最低，接近于最低允許速度;方案三及方案一隧道進(jìn)口段平均縱坡相對(duì)較緩，大部分處于路基段落，對(duì)行車安全有利。

運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù):方案三的養(yǎng)護(hù)、通風(fēng)、通訊、監(jiān)控和照明費(fèi)用要明顯高于方案二及方案一。

經(jīng)過反復(fù)論證比選，由于設(shè)計(jì)的方案二中出隧道后連續(xù)4 km 路段平均縱坡達(dá)到3%，且基本以橋梁方式通過，因處于積雪冰凍地區(qū)，對(duì)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(jié)

本項(xiàng)目位于遼寧東部山區(qū)，存在冬季積雪冰凍、夏季暴雨集中的氣候特點(diǎn)，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(qū)高速公路選線的一大難題。

項(xiàng)目沿線地形復(fù)雜，溝壑縱橫，山高林密，采用曲線定線法設(shè)計(jì)，平面設(shè)計(jì)中多采用對(duì)稱型、S 型等曲線組合，通過平縱橫綜合設(shè)計(jì)，經(jīng)透視圖檢查后，全線線型流暢自然。采用連續(xù)的曲線線形，依據(jù)山勢(shì)溝谷布線，并根據(jù)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(jù)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(yīng)地形變化，減少對(duì)自然環(huán)境的影響，在路線布設(shè)時(shí)，通過沿地形山勢(shì)適當(dāng)展線，適當(dāng)拉長(zhǎng)路線長(zhǎng)度，減少路線縱坡，同時(shí)避免長(zhǎng)大下坡、陡坡接小半徑平曲線等不利行車安全的組合。

運(yùn)用運(yùn)行車速理論檢查全線的平縱面線形組合，針對(duì)限制或影響車輛運(yùn)行安全的單元，調(diào)整指標(biāo)。全線路線設(shè)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(nèi)，使線形連續(xù)均衡，以保證行車的連續(xù)和安全。

通過運(yùn)行速度檢驗(yàn)，綜合考慮超高值的取用，對(duì)平縱指標(biāo)較小路段采用提高一擋計(jì)算行車速度來設(shè)計(jì)超高。同時(shí)考慮冬季積雪冰凍的影響，對(duì)最大超高給予限制。

在高速公路路線設(shè)計(jì)中貫徹“安全、耐久、節(jié)約、和諧”的設(shè)計(jì)新理念，努力做到適應(yīng)地形，接近自然、融入自然，并從平、縱、橫三個(gè)方面以立體線形進(jìn)行選線，運(yùn)用運(yùn)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(biāo)均衡，行車安全。