高速公路路線方案綜合研究

鄭培松

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司深圳分院，廣東 深圳 518049）

高速公路是重要的交通網(wǎng)絡組織脈絡，承擔著國民交通運輸?shù)闹匾饔?。我國高速公路里程長、涵蓋區(qū)域廣，高速公路路線方案的選擇直接影響著運輸通達程度和區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，是一門多學科系統(tǒng)性的研究。20世紀以來，我國開展了大批高速公路建設項目，已初步形成了以各主要城市為中心散布的繁密交通網(wǎng)絡格局。“十三五”以來，我國高速公路又進入新一輪的發(fā)展趨勢，在完善國家高速公路網(wǎng)絡密度分布的同時，更講究內循環(huán)經(jīng)濟體系下城市群內部發(fā)展需求。高速公路路線方案的選擇要結合地理、文化、政治、經(jīng)濟等多重因素進行綜合考慮，因此，研究高速公路路線方案，建立一套科學合理的綜合評估方法就顯得尤為重要。

1 高速公路路線選擇概念

高速公路路線選擇簡稱選線，需要根據(jù)高速公路建設項目屬性和計劃安排進行綜合統(tǒng)籌，要針對路段建設環(huán)境確定適宜的公路起點和終點。與此同時，地形條件、水文氣候、地質類型等均對公路選線產(chǎn)生影響。在公路選線過程中會參照項目的造價、運營及養(yǎng)護等特殊性進行方案的比選，要處里好路線規(guī)劃過程中遇到的用地關系、沿線生態(tài)環(huán)境保護、水文地質的相關問題?？傮w而言，公路選線要遵循三個流程：一是路線的總體布局，二是相關路線帶的確定，三是具體定線。選線要符合國家相關標準和戰(zhàn)略需求，要保障路線的技術可靠性、施工便捷性、工程質量可控性，在路線設計前要做足充分的前期調研和現(xiàn)場勘探工作，要綜合考慮路線沿線的交通組織和功能需求。

2 高速公路選線的控制因素

高速公路路線方案選擇過程中要對以下相關因素進行控制。

（1）公路服務屬性。公路服務屬性就是公路在點線城市間及國家區(qū)域戰(zhàn)略發(fā)展中承擔的服務作用，一般而言，包括政治、經(jīng)濟、文化等多重因素。公路選線要考慮其服務對象而進行重點線路的規(guī)劃設計。在確定高速公路起點、終點位置后，要結合地形條件進行線性設計并考慮途徑區(qū)域的連帶服務作用。

（2）交通量。交通量是指某路段斷面在特定時間內通過的交通流量，公路選線時要考慮到周邊區(qū)域交通流量大小和遠期預估流量。對于大流量交通環(huán)境而言，公路選線要注意交通樞紐的分布和車道寬度等因素，要確保高速路網(wǎng)的舒適通暢和長期流量穩(wěn)定可控。

（3）設計行車速度。不同等級的道路有其適宜的行車速度范圍，同時，在不同地形和路網(wǎng)條件下，行車速度也有一定的調整變化。公路選線時要避免連續(xù)長陡坡和軟土區(qū)域，這些不良因素一方面會使工程建設成本增加，另一方面也易因車速較快而導致交通安全問題。

（4）地形。平原地區(qū)的公路選線較為簡易，但涉及山區(qū)和復雜地形條件下的公路建設時，要考慮公路鋪設時相應距離內的高差范圍，避免出現(xiàn)連續(xù)陡坡。地形較為復雜的區(qū)域的公路建設不僅需要大量的土方填挖，還需要耗費大量的路基加固穩(wěn)定；涉及特殊地形環(huán)境時，還需要一定跨度的公路橋梁進行串聯(lián)。因此，在公路選線時要盡量避開復雜地形環(huán)境條件。

（5）地質。我國幅員廣闊，地質條件錯綜復雜。地質條件主要與季節(jié)氣候有關，一般而言，東部沿海流域地區(qū)地質較為松軟，易產(chǎn)生路基塌陷等問題；而西部高原地區(qū)崇山峻嶺，叢林密布，易發(fā)生山體滑坡和泥石流等地質災害。因此，公路選線過程中要針對山嶺、軟土平原等地區(qū)進行綜合勘探考察，要結合公路建成后的安全性和穩(wěn)定性進行綜合評估，確定高速公路路線方案。

（6）生態(tài)環(huán)境?！笆濉币詠恚瑖掖罅ν瞥缇G色低碳公路開發(fā)技術，要求實現(xiàn)生態(tài)友好型、資源可持續(xù)型筑路模式，因此公路選線要考慮其對沿線水土、水系及動植物等因素的影響，要遵循筑路與周邊環(huán)境相融合的原則。此外，還需要考慮能源消耗和碳排放影響，要避免連續(xù)爬坡路段，要盡量形成地勢平緩、連續(xù)直線型公路，這樣有利于減少汽車油耗和碳排放量。

（7）附屬社會資源。城市集群的發(fā)展和壯大衍生了大批社會資源，如學校、醫(yī)院、超市等，因而公路選線要考慮交通便捷性和通達性，對于主要的社會資源要建立良好的交通網(wǎng)絡。必要時可進行相關社會調查和居民意愿調查，以確保交通服務于社會大眾。

3 高速公路選線的基本原則

高速公路在國家交通發(fā)展戰(zhàn)略中承擔著重要作用，路線的選擇直接影響周邊城市集群的發(fā)展規(guī)模和質量，因此公路選線過程中要時刻考慮社會、自然等多重因素影響，妥善協(xié)調好不同矛盾、需求，需遵循以下幾個原則。

（1）在高速公路選線前期，要做足充分的調研工作。一是借助先進的三維地理信息系統(tǒng)對公路建設區(qū)域進行地貌分析，確定適宜的路段待選方案；二是結合現(xiàn)場勘探，研究地質條件、水文氣候等是否有利于公路建設項目開展；三是在初步設計方案的基礎上進行社會意愿調研，結合功能需求進行方案比選，確定最終的最優(yōu)路線方案。

（2）高速公路選線要盡量遵從國家和城市發(fā)展規(guī)劃及區(qū)域產(chǎn)業(yè)、交通狀況等需求，減少對相關區(qū)域的分割，要保持原有行政規(guī)劃和發(fā)展的利益。高速公路在穿跨農業(yè)用地、歷史古跡等區(qū)域時，要做好相關用地環(huán)境的保護，盡量減少因施工和后期運營管養(yǎng)對周圍環(huán)境的影響。

（3）在高速公路路線方案比選過程中，要盡量選擇施工難度小、經(jīng)濟效益明顯、工程造價成本低的方案。與此同時，要確保相關設計方案滿足道路線形設計需求，必要時要進行水文條件的現(xiàn)場勘探，對于存在施工風險的區(qū)域要做好加固保護措施。

（4）高速公路選線要遵從自然保護原則，要減少和避免公路建設對途徑區(qū)域的破壞。高速公路運營過程中，要降低汽車尾氣排放、噪聲等對周圍環(huán)境和居民的影響，堅持可持續(xù)發(fā)展理念和綠色低碳原則，要盡量避免生態(tài)保護區(qū)域。對于無法避免的穿越生態(tài)保護區(qū)的公路建設項目，要做好公路建成后的持續(xù)跟蹤保護和環(huán)境整治。

4 高速公路選線的步驟及方法

4.1 選線的步驟

高速公路的路線方案選擇是一個持續(xù)長期的過程，也是一門復雜多學科的理論研究，在路線方案選擇時可以將其進行分階段研究，即確定公路走廊帶、進行路段方案比選、進行局部線性位優(yōu)化論證，可在保障工作效率的同時縮短選線周期，提高選擇及設計質量。

（1）確定公路走廊帶。確定公路走廊帶是高速公路路線選擇的首要步驟，主要是確定高速公路的起點和終點以及途徑區(qū)域的關鍵控制點。在確定公路走廊帶時要做好工程項目的可行性研究分析，確定多條具備價值的待選路線方案，根據(jù)實地的地形條件勘探和專家論證確定初步的公路走廊帶方案。在此基礎上，可借助航拍和遙感設備進行現(xiàn)場調研建立模型。在公路走廊帶方案比選時要多進行社會意愿調查和專家咨詢，做好理論科學和可行性分析。

（2）路段方案比選。公路方案比選階段要進行大量的方案設計、研究，聽取論證和協(xié)調，此階段花費的時間較多。工程技術人員應在項目建議的基礎上進行技術設計和方案設計，選定初步的路線走廊帶，要結合地形、地質水文等細節(jié)控股關鍵點進行宏觀布局。要考慮路段長度、工程質量規(guī)模、環(huán)境特征、占地建設費用等諸多因素。此階段易產(chǎn)生因前期調研設計不充分導致的現(xiàn)場施工中斷等問題，故要做好相關問題前期協(xié)調的預估研究。為保障高速公路工程項目的順利開展，要做好公路比選方案的資料收集和深入分析，確保相關材料意見的客觀性，此外還要和相關財政投資單位進行協(xié)調，要保障在最優(yōu)路線設計方案下工程項目建設期間的資金鏈流暢。

（3）局部線性位優(yōu)化論證。局部路線線性優(yōu)化論證是整個選線的最終閉環(huán)部分，在公路走廊帶確定和路線方案比選的基礎上進行具體的施工細化設計。要結合現(xiàn)有路線選定技術條件和規(guī)劃要求進行對比參照，要針對局部重點設計規(guī)劃工程召開專家論證會進行研究，要在調研施工地質條件的基礎上，精確精華工程施工量和難易程度，考慮施工和公路管養(yǎng)全生命周期內成本。涉及排水、穿跨越、山體隧道、園林景觀等工程時，還需要召開單位的論證會進行專業(yè)研究。一是要保障公路施工的安全可靠性，二是要保障成本的經(jīng)濟性。相關技術人員要充分聽取專業(yè)論證意見進行實地比照，探尋合理的解決方式和規(guī)劃、施工模式。

4.2 選線的方法

（1）實地選線。實地選線要求相關技術人員根據(jù)公路選線設計任務要求對所轄區(qū)域進行實地的現(xiàn)場勘探調查，進行一定的水文、氣象、地質、地形觀測，經(jīng)過合理的比選推敲確定適宜的路線方案。進行現(xiàn)場實地選線的優(yōu)點在于可以直接了解公路走廊帶的現(xiàn)實狀況，對于受地形、地質影響可能存在的施工風險進行提前探知和規(guī)避。當然，高速公路的里程一般較長，很多區(qū)域屬于尚未開辟使用空間，現(xiàn)場實地選線會存在交通不便、現(xiàn)場不可達等問題。

（2）紙上定線。紙上定線是在已獲取的地形地貌圖紙上進行路線選定。該種方法適合多種路線方案的比選，較為直觀。在圖紙上可以清晰準確地獲取路線規(guī)劃的朝向走位及周圍的地形水文條件，整體的工作量也較少。在路線選定的基礎上，還會配置平縱橫設計圖紙、填挖土方的工程量。紙上定線需要具備一定的宏觀調控規(guī)劃專業(yè)能力，要求技術人員具備成熟專業(yè)的道路線性規(guī)劃工作經(jīng)驗。紙上定線是目前設計院普遍采取的措施，但是也會因圖紙更新缺乏等產(chǎn)生一定的技術問題，需要技術人員結合具體圖紙進行綜合研究。

（3）自動化選線。隨著無人機航拍技術和GIS地理信息系統(tǒng)的快速發(fā)展，現(xiàn)有研究常通過計算機對航拍三維地形圖進行數(shù)字三維地理模型的建立，這種將三維空間進行可視化的技術可應用到路段選定中，通過計算機在三維地形空間中設定具體的起點、重點、關鍵節(jié)點的地理坐標、高程以及道路橫縱斷面形式?；谏窠?jīng)網(wǎng)絡和自識別系統(tǒng)可將最優(yōu)路線清晰地呈現(xiàn)出來，這類新型技術需要使用人員具備較高的計算機編程分析能力和公路規(guī)劃水平，是未來公路路線方案選定的熱點方向。

5 結束語

高速公路路線方案的研究是一門多學科綜合復雜的理論研究，需要相關技術人員具備較高的專業(yè)技術水平，結合公路建造和周邊區(qū)域社會發(fā)展水平與功能需求進行綜合匹配，要適應地區(qū)和遠期交通流量規(guī)模。路線方案選定一是要結合建設部門對其賦予的區(qū)域交通功能需求，盡可能地實現(xiàn)運輸通達性、服務便捷性和長期穩(wěn)定性；二是要做好地形、地貌、地質、水文、生態(tài)等的調研，確保選定的路線具有長期安全可靠性和長壽命；三是要結合綠色可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)保需求，在公路開發(fā)的同時不影響、不破壞綠色生態(tài)環(huán)境，做到綠色筑路，人與自然和諧共生。為全面實現(xiàn)現(xiàn)代化高速公路路線方案優(yōu)化和適應社會功能需求，相關技術人員還需要不斷開拓新的研發(fā)技術，做到科學決策，合理發(fā)展。