黎霍高速公路局部路線設(shè)計(jì)方案的探討

張 強(qiáng)

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

1 背景

黎城至霍州高速公路是山西省高速公路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃“三縱十二橫十二環(huán)”中第九橫的重要組成部分。它東接左權(quán)—黎城高速公路，西接霍州—永和高速公路。項(xiàng)目起點(diǎn)位于長(zhǎng)治市黎城縣幸福莊村（設(shè)黎城樞紐接長(zhǎng)邯高速），途經(jīng)長(zhǎng)治市黎城縣、潞城市、襄垣縣、沁縣、沁源縣，臨汾市古縣、霍州市，終點(diǎn)設(shè)于霍州市觀堆村，與霍永線辛莊樞紐連接，方案路線全長(zhǎng)約153.815 km。黎霍高速公路途經(jīng)長(zhǎng)治市所轄黎城縣、潞城市、襄垣縣、沁縣、沁源縣，臨汾市所轄古縣、霍州市，共七縣市。項(xiàng)目地理位置見(jiàn)圖1。

圖1 項(xiàng)目地理位置圖

本項(xiàng)目的建設(shè)將大大改善沿線地區(qū)交通環(huán)境，是完善東西公路運(yùn)輸通道、充分發(fā)揮山西省資源大省和中部通道區(qū)位優(yōu)勢(shì)的需要，是完善山西省高速公路網(wǎng)絡(luò)的需要，能促進(jìn)片區(qū)旅游資源整合，同時(shí)使自然資源和旅游資源優(yōu)勢(shì)得以充分的發(fā)揮，對(duì)沿線的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有非常大的促進(jìn)作用。本文只討論第LH1合同段在勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中路線設(shè)計(jì)方案的一些想法。LH1合同段起點(diǎn)位于長(zhǎng)治市黎城縣幸福莊村（設(shè)黎城樞紐接長(zhǎng)邯高速），途經(jīng)長(zhǎng)治市黎城縣、潞城市、襄垣縣、沁縣、終點(diǎn)在沁源縣與LH2合同段相接，路線全長(zhǎng)93.163 km。

設(shè)計(jì)項(xiàng)目部在設(shè)計(jì)期間，請(qǐng)省內(nèi)外專家進(jìn)行了中間咨詢。期間，設(shè)計(jì)項(xiàng)目部汲取專家意見(jiàn)，對(duì)原設(shè)計(jì)方案及咨詢建議方案仔細(xì)研究，去蕪存菁，最終確定了初步設(shè)計(jì)方案。

2 工程地質(zhì)概況

項(xiàng)目區(qū)位于山西省中南部，橫穿太行山脈西翼、長(zhǎng)治盆地北部、太岳山脈。路線方案走廊帶內(nèi)最高點(diǎn)位于潘家山隧道的山頂，標(biāo)高1 480 m；最低點(diǎn)位于起點(diǎn)段濁漳河河谷，標(biāo)高700 m，最大相對(duì)高差780 m，一般相對(duì)高差200 m左右。地形地貌復(fù)雜，溝壑縱橫，因地質(zhì)構(gòu)造、巖性特征、風(fēng)化剝蝕差異，起點(diǎn)到終點(diǎn)分為山間盆地區(qū)、河谷階地區(qū)、溶蝕侵蝕中低山區(qū)、侵蝕堆積沖洪積平原區(qū)、殘碎黃土丘陵區(qū)、黃土丘陵區(qū)、剝蝕侵蝕中低山區(qū)共七大地貌單元。

3 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目采用四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度采用80 km/h，路基寬度24.5 m，設(shè)計(jì)汽車荷載等級(jí)為公路-Ⅰ級(jí)。本項(xiàng)目以現(xiàn)行《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2003）及現(xiàn)行路線、路基、路面、橋涵、隧道、地質(zhì)規(guī)范為依據(jù)。

4 路線布設(shè)的總體思想

黎霍高速第LH1合同段設(shè)計(jì)在總結(jié)筆者已建高速公路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，全面貫徹“六個(gè)堅(jiān)持、六個(gè)樹(shù)立”的公路勘察設(shè)計(jì)新理念，增強(qiáng)了環(huán)境保護(hù)意識(shí)和設(shè)計(jì)創(chuàng)作意識(shí)，靈活、合理運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)與環(huán)境的和諧統(tǒng)一，充分體現(xiàn)了“安全、環(huán)保、舒適、和諧”的公路設(shè)計(jì)新理念。針對(duì)本項(xiàng)目的特點(diǎn)，總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了富有成效的工作，注重了路線平、縱面線形的組合設(shè)計(jì)、指標(biāo)的合理選用和視覺(jué)效果及道路、橋梁構(gòu)造物與沿線地形、地物和自然景觀的協(xié)調(diào)，特別是上跨橋梁、路基邊坡型式和綠化設(shè)計(jì)，充分體現(xiàn)了精品工程的設(shè)計(jì)理念，從而實(shí)現(xiàn)“安全”、“環(huán)境優(yōu)美”、“節(jié)約資源”、“質(zhì)量?jī)?yōu)良”、“系統(tǒng)最優(yōu)”的目標(biāo)[1]。

路線按山嶺區(qū)高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，在路線設(shè)計(jì)中，使線形盡可能結(jié)合沿線自然環(huán)境，與沿線地形、地貌相匹配，重視公路美學(xué)，與周邊自然景觀相協(xié)調(diào)，配合遠(yuǎn)景的城市發(fā)展規(guī)劃，保護(hù)已有的園林、水利設(shè)施、水源地、工業(yè)園區(qū)及其他已有設(shè)施。設(shè)計(jì)控制好標(biāo)高，達(dá)到路基土石方填挖平衡，總量最少，要做到平縱取值的均衡性。設(shè)計(jì)期間應(yīng)重視項(xiàng)目實(shí)施后的環(huán)保措施，盡量減小對(duì)周邊環(huán)境的影響。

5 路線方案

除正確掌握技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，合理運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)外，最重要的在于做好路線方案比選及工程方案的比選。山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)方案與工程方案有著極強(qiáng)的內(nèi)在聯(lián)系，相輔相成，工程方案中的高路堤、高架橋、深路塹、隧道等方案的選用，對(duì)路線方案有著重大的制約與影響，選擇不同的工程方案往往改變了路線的總體布局，這正是山嶺區(qū)高速公路路線方案布設(shè)的重點(diǎn)與難點(diǎn)。只有進(jìn)行多次反復(fù)篩選、反復(fù)推敲，才能選定一條安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)合理的路線方案[2]。

5.1 初步設(shè)計(jì)路線方案及咨詢建議方案

5.1.1 K47+100—K53+500段

該段原設(shè)計(jì)方案K48—K49段平面位置處地面高程較高，胡家?guī)X大橋、大河溝特大橋位于K51+330—K52+910段，受縱坡限制，該段設(shè)計(jì)高程難以降低，從而導(dǎo)致胡家?guī)X大橋、大河溝特大橋橋梁規(guī)模較大，橋梁墩高較高（如圖2所示）。咨詢建議方案對(duì)路線進(jìn)行了優(yōu)化（見(jiàn)圖3），選擇合理的平面位置事先降低設(shè)計(jì)高程，減少了橋梁規(guī)模，并把大河溝特大橋分解為兩座大橋，該段優(yōu)化后橋梁長(zhǎng)度減少約500 m，大河溝大橋的最大橋高自76 m降低至41 m。

圖2 K47+100—K53+500段原設(shè)計(jì)縱斷面

圖3 K47+100—K53+500段平面示意圖

5.1.2 K57+800—K61+300段

原設(shè)計(jì)在該段設(shè)置一座特大橋，跨越太焦線鐵路和G208，橋梁長(zhǎng)度約1 470 m，咨詢建議線在原設(shè)計(jì)線位的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，利用線形將一座特大橋拆分為兩座大橋，橋梁總長(zhǎng)度減少約300 m，且與鐵路的交叉角度接近正交更便于公鐵交叉跨線橋的布置。

圖4 K57+800—K61+300段平面示意圖

圖5 K57+800—K61+300段原設(shè)計(jì)縱斷面

5.1.3 K62+500—K75+700段

原設(shè)計(jì)在該段自故縣鎮(zhèn)北側(cè)經(jīng)過(guò)，所經(jīng)區(qū)域地勢(shì)較高，跨越河溝較寬闊，構(gòu)造物規(guī)模略大，咨詢提出故縣鎮(zhèn)南側(cè)經(jīng)過(guò)的路線方案，咨詢建議認(rèn)為該方案降低了設(shè)計(jì)高程，路線長(zhǎng)度縮短了500 m左右，橋梁總長(zhǎng)度減少約1 800 m。

圖6 K62+500—K75+700段平面示意圖

5.1.4 K76+000—K79+850段

咨詢認(rèn)為原設(shè)計(jì)在該段為了遷就地形，在該段較為繞行，咨詢線位在該段采取了直接通過(guò)的方式，路線指標(biāo)有所改善，路線長(zhǎng)度縮短約300 m，橋梁減少1座，總長(zhǎng)度減少約300 m。

圖7 K76+000—K79+850段平面示意圖

5.1.5 潘家山特長(zhǎng)隧道段

咨詢認(rèn)為設(shè)計(jì)單位布設(shè)了K線和G線方案，建議對(duì)G線方案的縱面優(yōu)化后選擇G線作為推薦方案。

圖8 潘家山特長(zhǎng)隧道段平面示意圖

5.2 方案對(duì)比及選擇

5.2.1 K47+100—K53+500段

根據(jù)咨詢意見(jiàn)，筆者詳細(xì)研究了該方案，該方案確實(shí)有效地降低了大河溝特大橋，橋梁最大墩高由原來(lái)的76 m降至41 m。但筆者在仔細(xì)研究該方案及原K線方案后，經(jīng)過(guò)多方面對(duì)比，仍然采用原K線方案，理由如下：

圖9 K47+100—K53+500段咨詢線位縱斷面示意圖

a）咨詢線位有效地降低了大河溝特大橋橋高，最大橋高由76 m降至40 m，但線位的調(diào)整同時(shí)導(dǎo)致增加了4座大橋，對(duì)比K線K47+000—K54+000段落總橋長(zhǎng)增加了628 m。

b）由圖9縱斷可以明顯看出，咨詢線位提前降低線位，將線位北移至半坡溝壑縱橫處，設(shè)計(jì)線位走低，路線切割地形嚴(yán)重，出現(xiàn)了多處連續(xù)深挖方，就近幾年后續(xù)服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)對(duì)原有地形地貌切割破壞嚴(yán)重的地段，再加上施工期間對(duì)地形地貌的改變，使公路在投入使用后很難形成與設(shè)計(jì)預(yù)期一致的排水系統(tǒng)，一般水患相對(duì)嚴(yán)重。

c）由于咨詢線位切割地形嚴(yán)重，會(huì)產(chǎn)生較多的不規(guī)則地塊，在項(xiàng)目實(shí)施期間，征地工作很難開(kāi)展。

d）咨詢線位走低，通道、天橋、涵洞等構(gòu)造物及改路接線的數(shù)量也有相應(yīng)的增加。

5.2.2 K57+800—K61+300段

原設(shè)計(jì)在該段設(shè)置一座特大橋，跨越太焦線鐵路和G208，橋梁長(zhǎng)度約1 470 m，設(shè)計(jì)吸取咨詢建議，將平面線位向南偏移進(jìn)行了優(yōu)化，利用線形將一座特大橋拆分為兩座大橋，橋梁總長(zhǎng)度減少約300 m。

圖10 K57+800—K61+300段調(diào)整后設(shè)計(jì)縱斷面

5.2.3 K62+500—K75+700段

由圖11縱斷對(duì)比圖可以看出，咨詢線位有效地降低了對(duì)應(yīng)K線路段橋梁的橋高，路線縮短了500 m。咨詢建議線位與K線對(duì)比：

a）咨詢線位橋長(zhǎng)3 198 m與K線3 217 m的橋長(zhǎng)基本相當(dāng)（見(jiàn)圖11）。

b）咨詢建議線位沒(méi)有合理布置故縣互通的地形（見(jiàn)圖 6）。

c）咨詢線位基本圍繞月嶺山水庫(kù)布設(shè)，距離水庫(kù)位置較近，施工與運(yùn)營(yíng)期間難免對(duì)水庫(kù)造成一定影響，且由于公路緊鄰水庫(kù)下游，水庫(kù)雨季泄洪對(duì)公路工程本身的安全性有一定的影響（見(jiàn)圖6）。

圖11 K62+500—K75+700段K線縱斷面與調(diào)整后設(shè)計(jì)縱斷面對(duì)比示意圖

5.2.4 K76+000—K79+850段

咨詢建議線位筆者在項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期研究過(guò)該方案，在研究過(guò)程與沁縣林業(yè)部門(mén)接觸過(guò)程中，在項(xiàng)目所在地實(shí)地考察中得悉，甕長(zhǎng)山林場(chǎng)段為生態(tài)保護(hù)林，植被茂密，生態(tài)多樣，項(xiàng)目組本著環(huán)保的設(shè)計(jì)理念路線對(duì)該林場(chǎng)進(jìn)行了繞避，并且繞避方案在早期的過(guò)程咨詢中得到了咨詢專家的肯定。因此方案設(shè)計(jì)仍堅(jiān)持K線方案。

5.2.5 潘家山特長(zhǎng)隧道段

G線和K線兩個(gè)方案均處于沁源境內(nèi)菩提寺景區(qū)。K線左洞長(zhǎng)度為4 709 m、右洞長(zhǎng)度為4 608 m、平均長(zhǎng)度為4 658.5 m，G線左洞長(zhǎng)度4 435 m、右洞長(zhǎng)度為4 477 m、平均長(zhǎng)度為4 456 m。

G線方案與K線方案相比：

a）優(yōu)點(diǎn) 隧道長(zhǎng)度較K線短202.5 m。

b）缺點(diǎn) （a）路線平縱指標(biāo)較K線低，最小半徑R為1 000 m，隧道出口線形較K線差（K線為直線，G線為曲線）；（b）G線左洞進(jìn)口位于溝底，存在建設(shè)及運(yùn)營(yíng)安全隱患。

總體來(lái)說(shuō)，K線出口位置更為端正，而G線出口處于一個(gè)林木掩映，曲徑通幽，泉水淙淙，自成一景的山溝。該山溝內(nèi)植被繁茂，生物多樣，生態(tài)完善，項(xiàng)目組本著“人、車、環(huán)境”和諧的設(shè)計(jì)理念，放棄對(duì)這里地形的切割破壞，堅(jiān)持原K線方案。

6 結(jié)語(yǔ)

筆者汲取以往高速公路設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)，在多條高速公路的后續(xù)服務(wù)中發(fā)現(xiàn)和總結(jié)設(shè)計(jì)的成功和不足之處，有機(jī)地將其應(yīng)用在現(xiàn)進(jìn)行的公路設(shè)計(jì)中。不刻意地追求某分項(xiàng)工程規(guī)模的降低，而是努力做到著眼全局，總體把握，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)和設(shè)計(jì)創(chuàng)作意識(shí)，靈活、合理運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)建設(shè)與環(huán)境的和諧統(tǒng)一，充分地實(shí)現(xiàn)精品工程的設(shè)計(jì)理念，從而在路線總體設(shè)計(jì)中更透徹地實(shí)現(xiàn)“安全”、“環(huán)境優(yōu)美”、“節(jié)約資源”、“質(zhì)量?jī)?yōu)良”、“系統(tǒng)最優(yōu)”的目標(biāo)。