公路工程可研階段路線方案設計比選方法探討

陳運寧

(山西路翔交通科技咨詢有限公司，山西　太原　030006)

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公路工程可研階段路線方案設計比選方法探討

陳運寧

(山西路翔交通科技咨詢有限公司，山西太原030006)

路線設計是公路設計的重要部分，路線設計的合理性決定了橋梁、隧道、路基等工程規(guī)模的數量，進而決定了工程投資的大小。文章介紹了路線方案的設計原則、設計步驟、比選方法，并結合實例闡述了路線方案的比選過程。

公路；路線方案；設計；比選

0　引言

我國公路運輸承擔著客貨運輸的主要任務，公路建設對沿線區(qū)域的政治、經濟、文化、社會等的發(fā)展起著重要的推進作用。

公路工程可行性研究的目的，是通過對項目建設的必要性、技術可行性、經濟合理性和實施可能性進行綜合研究論證，進而確定項目的起終點，提出推薦路線方案，確定項目技術標準，明確項目建設規(guī)模，估算項目投資，分析項目效益的工作，是項目建設前期階段的重要組成部分，是建設項目決策的主要依據。

公路路線選擇是確定項目建設規(guī)模的第一步，也是最重要的一步。一條與當地地形完美結合，考慮了沿線地質、生態(tài)環(huán)境與地方經濟發(fā)展的公路，不但能夠最大化地為國家和地方經濟發(fā)展提供服務，而且能夠盡量最小化工程規(guī)模，節(jié)省投資，提高項目的社會效益和經濟效益，同時也降低后期運營難度。

目前，山西省的高速公路建設基本都在崇山峻嶺之中，路線選擇的合理與否對工程規(guī)模的影響極大，因此需要工程設計人員不僅有過硬的技術水平，同時能結合實地情況，做到公路路線設計最大合理化。

1　山區(qū)公路路線方案設計原則

高速公路是永久性的基礎設施，一旦建成后，不僅占用了稀缺的走廊帶資源，同時自身改造的難度也比較大，因此在設計中應遵循必要的設計原則，以保障高速公路建設的效益最大化。

1.1符合區(qū)域高速公路網規(guī)劃的要求

區(qū)域高速公路網規(guī)劃是地方政府為區(qū)域未來經濟發(fā)展而規(guī)劃設計的交通基礎工程，在規(guī)劃之初，就考慮了與現有路網布局之間的合理性。因此，在可行性研究階段，設計單位應在原則上符合規(guī)劃要求。

1.2安全性

高速公路行車的高速性，決定了高速公路的線形指標必須要滿足規(guī)范要求，同時還要結合設計經驗、沿線的地質、地形條件綜合考慮，繞避不良地質路段，以確保高速行車的舒適、安全，保障人們群眾生命財產的安全。

1.3符合生態(tài)環(huán)保要求

山區(qū)高速公路的建設，不可避免要對山體進行開挖或者對溝谷進行填充，在這一過程中就對環(huán)境造成了破壞，而且這種破壞具有一定的不可恢復性。因此，要求工程設計人員在設計中必須遵循“不破壞就是最大的保護”的理念，一定要學習和認識自然規(guī)律[1]，順勢而為進行設計。加強公路景觀設計，使人為景觀與自然景觀和諧統(tǒng)一，營造人與自然和諧發(fā)展的平衡關系。

1.4盡量避免占壓資源

資源是人類生存發(fā)展的物質基礎，也是可持續(xù)發(fā)展的重要保證。資源不僅包括礦產資源，也包括土地、水利、森林植被等。山西是煤炭大省，同時也是農業(yè)大省。在路線設計中，應提前對路線沿線的各種礦產資源進行調查，在設計中能避讓的盡量繞避，減少對資源的占用。路線設計中應盡量避免對耕地資源的占用，確保我國耕地紅線不動，保障糧食生產。

1.5為沿線地方經濟發(fā)展服務

高速公路的建設的目之一就是為沿線地方經濟發(fā)展服務。在高速公路設計中，應充分考慮地方政府對公路建設的意見，做到既靠近城鎮(zhèn)，又不進入城鎮(zhèn)規(guī)劃范圍，減少對地方城鎮(zhèn)規(guī)劃和產業(yè)發(fā)展規(guī)劃的不利影響，實現社會效益和經濟效益的最大化。

2　山區(qū)公路路線設計步驟

2.1初步資料收集

在設計之初，應與路線沿線地方政府進行接觸，了解地方經濟發(fā)展的著力點和地方政府對路線方案的意見，以確保路線設計符合沿線經濟發(fā)展需求。同時對沿線可能的城鎮(zhèn)、產業(yè)規(guī)劃，以及文物資源、自然資源、水資源等資料初步收集，以確保路線設計對這些主要控制因素進行了繞避。

2.2走廊帶設計

在1∶500 000地形圖上對路線可能的走廊帶進行研究，規(guī)劃出走廊帶方案。

2.3路線設計

在1∶10 000地形圖上對走廊帶方案進行深化研究，即進行路線方案的實際設計，對縱斷面進行拉坡設計。對縱坡不符合規(guī)范或縱坡明顯不合理路段進行平面路線調整，直至縱斷面符合要求。

2.4進行外業(yè)實地調查

以在1∶10 000地形圖上設計的路線方案為準，項目組各專業(yè)人員進行外業(yè)的實地踏勘，對路線實地勘測，確保路線在平面上未占壓水資源、文物資源、自然資源、城鎮(zhèn)規(guī)劃等，且沒有較大的拆遷。對占壓的各種資源或設施進行路線調整，盡量減少拆遷和資源占壓；對無法進行調整的路段進行社會調查，確保利益相關人群同意路線設計方案。

2.5內業(yè)調整

將外業(yè)實地踏勘調查的各種已知資料作為控制因素在1∶10 000地形圖進行位置確認，對路線方案進行調整，盡量減少對沿線群眾生產生活的影響。

3　路線方案比選方法

路線方案的比選以定量分析為主，采用定性和定量相結合的方法。

3.1定性比較

不同的路線方案有不同的互通地理位置，不同的互通對當地地方經濟發(fā)展促進作用會產生不同的社會效益，同時也會影響高速公路對周邊路網交通流的分配度；不同的路線方案對沿線生態(tài)環(huán)境所造成的影響不同，包括噪音污染、尾氣污染以及可能的油氣泄露對周邊環(huán)境的影響；高速公路的建設可能會對山體造成破壞，引發(fā)二次災害。

3.2定量比較

定量比較即對不同路線方案的長度、平縱面指標、路基路面工程數量、土石方數量、橋隧長度、立體交叉規(guī)模、征地拆遷規(guī)模、資源占壓長度、不良地質以及工程造價等工程規(guī)模進行比較，從而確定合理的工程規(guī)模和投資。

在對路線的平面技術指標進行定性比較中，一般采用的指標有交點數量、最小圓曲線半徑等。還可以采用運行速度檢驗方案對路線線形進行比選調整。我國運行車速控制原則建議按下述速度差控制：兩相鄰路段間小客車運行車速差≤20 km/h；大貨車≤15 km/h。[1]

小客車在高等級公路的運行車速模型公式：V85=14.71 R0.3194；[1]

大貨車在高等級公路的運行車速模型公式：V85=4.941 1 R0.434 5。[1]

4　實例分析

以山西省高速公路網中的安澤至沁水高速公路(簡稱安沁高速)起點路線方案的選擇為例，來說明路線方案比選的方法。

在安沁高速路線起點方案的選擇上，主要比較方案有A、B兩條，A線方案起點位于安澤縣城西側2.5 km，B線方案位于安澤縣城東側19 km，如圖1所示。A、B兩個方案的主要技術指標如表1所示，工程數量如表2所示。

圖1　起點段路線方案圖

指標名稱單位B線方案(BK0+000～BK30+100)A線方案(AK0+000～AK23+560)一、路線路線長度km30.123.56路線增長系數1.091.15交點數個2819二、平面平均每公里交點個0.930.81圓曲線最小半徑m523/1500/1變坡點數個3622平均每公里變坡點數個1.200.90三、縱面最大縱坡%/處3.75/14/1最小坡長m/處400/1450/1最小豎 凸型曲線半徑 凹型m/處m/處6000/27500/110000/37000/1

4.1技術指標

從表1可以看出，B線方案共布設了28個平面交點，平均每公里0.93個，而A線方案平面交點為19個，平均每公里0.81個。縱斷面上，B線平均每公里1.2個變坡點，A線平均每公里0.9個變坡點，可以看出A線的平縱面線形稍好于B線方案。

4.2工程數量

B線路線方案長6.54 km，其土石方、排水防護工程、路面工程、橋隧工程、征地數量均高于A線方案，

其總投資較A線高4.65億元。因此就工程規(guī)模而言A線方案明顯優(yōu)于B線方案。

4.3經濟效益

山西省高速公路的交通流特點為由西至東至南為重載車輛，回程為輕車方向，且由東向西車流大于反方向車流。B線方案位于安澤縣城東側19 km，距離A線起點25公里，加上B線較A線長6.54 km，造成重車方向的運營里程較A線長31.54 km，這個長度占安沁高速全長的55%，回程車輛也同樣需要繞行。最終造成通行車輛需增加約50%的燃油消耗和道路通行費用等，無形之中將大大增加了車輛的運營費用，降低了高速公路的社會效益和經濟效益。

同時A線方案距離安澤縣城更近，距離沿沁河流域的經濟較發(fā)達區(qū)域更近，而B線方案走廊帶內村莊較少，因此A線方案對經濟發(fā)展的促進作用更大，能吸引更多的車流通過高速公路，對高速公路的收費和經濟效益也具有較大的促進作用。

4.4環(huán)境保護

B線方案位于紅泥寺自然保護區(qū)邊緣，而A線方案則距離較遠，B線方案顯然對環(huán)境的不利影響更大。

綜合以上兩個方案的技術指標、工程規(guī)模、經濟效益和環(huán)境保護四個方面的比較，最終選擇各方面均占優(yōu)勢的A線方案作為推薦路線方案。

5　結語

作為項目建設前期工作的重要階段之一的可行性研究，其主要任務之一就是路線方案的設計，進而確定合理的工程建設規(guī)模和投資。一條合理的路線方案，不僅要求節(jié)省投資，還要求降低公路對沿線生態(tài)環(huán)境的破壞，同時也要對沿線的經濟發(fā)展有積極的促進作用，并且自身具有良好的經濟效益。

Discussions on Route Scheme Design Comparison and Selection Methods at Highway Engineering Feasibility Study Stage

CHEN Yun-ning

(Shanxi Luxiang Transportation Technology Consulting Co.，Ltd.，Taiyuan，Shanxi，030006)

The route design is an important part of highway design，and the route design rationality determines the number of bridges，tunnels，roadbed and other engineering scale，and further determines the size of project investment.This article introduced the design principles，design steps，and comparison and selection methods of route scheme，and described the comparison and selection process of route scheme in combination with practices.

Highway；Route scheme；Design；Comparison and selection

U412.3

A

10.13282/j.cnki.wccst.2016.08.003

1673-4874(2016)08-0010-03

2016-06-12

陳運寧(1980—)，工程師，研究方向：交通土建。

[1]交通部公路司.新理念公路設計指南[M].北京：人民交通出版社，2005.