山區(qū)高速公路路線優(yōu)化及互通選型經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析

1.引言

當(dāng)前，國家大力支持基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，力度之大前所未有，特別是高速公路工程建設(shè)領(lǐng)域，據(jù)2016年-2019年數(shù)據(jù)分析顯示，我國高速公路年平均日交通量和日均行駛量均不斷增加，其中，國家高速公路年平均日交通量為27936輛，增長4.1%，年平均日行駛量為147826萬車公里，增長3.4%；普通國道年平均日交通量為10641輛，增長3.1%，年平均日行駛量為174788萬車公里，增長1.0%。從以上數(shù)據(jù)總結(jié)分析得出，我國高速公路的需求增長仍然十分明顯。

據(jù)交通運(yùn)輸部《2019年交通運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》數(shù)據(jù)顯示，2019年，我國公路建設(shè)投資21895億元，比上年增長2.6%，其中，高速公路建設(shè)完成投資11504億元，占公路建設(shè)投資的52.63%，我國對于高速公路建設(shè)的重心地位未曾變動(dòng)。

高速公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的需求及投資重心地位，給工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)帶來了極大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。隨著高速公路路網(wǎng)的日益完善，新一批高速公路走廊帶逐漸向山區(qū)、復(fù)雜地形、特困難區(qū)域發(fā)展延伸，使得勘察設(shè)計(jì)工作變得愈發(fā)困難。在山區(qū)、復(fù)雜地形、特困難區(qū)域，如何提高路線選線、互通選型水平，是保證高速公路兼具投資效益與服務(wù)功能的關(guān)鍵。本文通過實(shí)際案例，總結(jié)分析山區(qū)高速公路路線選線優(yōu)化及互通選型的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以期為勘察設(shè)計(jì)同仁提供參考與借鑒。

2.路線優(yōu)化設(shè)計(jì)

在山區(qū)高速公路路線優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，首先，應(yīng)充分研究上一階段設(shè)計(jì)成果，探明路線選線過程中存在的控制因素，例如，沿線文物、重要管線、道路、建筑、古樹、古墓、基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)規(guī)劃、環(huán)境敏感區(qū)等。在了解好控制因素分布后，需結(jié)合上一階段設(shè)計(jì)成果，進(jìn)一步研究沿線地形、地貌，在滿足指標(biāo)的情況下，優(yōu)先考慮從山體薄弱區(qū)穿越以縮短隧道工程，沿地勢平緩區(qū)域布設(shè)路線，以消除高邊坡或減少橋梁工程。同時(shí)，在整體優(yōu)化過程中還需考慮土石方、占地情況，在盡可能節(jié)約工程量的前提下，不過度增加用地、棄方數(shù)量，以踐行綠色公路設(shè)計(jì)理念。下面以涼水村隧道項(xiàng)目為例進(jìn)行分析。

實(shí)例分析：在分析沿線控制因素后，研究上一階段存在的問題。其一，上一階段方案涼水村隧道未從山體薄弱區(qū)穿越，隧道較長，瓦斯區(qū)域下隧道工程規(guī)模大、投資較大；其二，上一階段方案涼水村隧道與天主廟隧道間明線長度僅740m左右，規(guī)劃有南蒼鹽高速公路，未來需要在該處設(shè)樞紐互通，上一階段方案明線長度不具備未來互通設(shè)置條件。同時(shí)，由于項(xiàng)目地處瓦斯氣田區(qū)域，地下瓦斯氣體豐富，過長的隧道在瓦斯覆蓋區(qū)域環(huán)境下施工及運(yùn)營均存在較大的安全隱患，該段范圍由于上一階段方案未從山體薄弱區(qū)穿越，隧道工程較大，且原上一階段隧道間距較短，不具備遠(yuǎn)期與南蒼鹽高速公路設(shè)置樞紐互通條件（圖1）。

圖1 上一階段路線方案存在的問題分析

優(yōu)化建議：將涼水村隧道路段北移620m，線路從山體薄弱區(qū)穿越，拉開與下一個(gè)隧道間距，給未來南蒼鹽高速公路的建設(shè)預(yù)留互通設(shè)置條件，結(jié)合地形情況，出隧道后將線位布設(shè)在地勢平緩的臺地，以節(jié)約橋梁工程及邊坡工程（圖2）。

通過優(yōu)化，此次擬定的優(yōu)化建議方案與上一階段相比，路線長度增加了424m；橋梁長度增加了65.27m，涼水村隧道長度縮短了1061m；在互通范圍平、縱技術(shù)指標(biāo)未降低的情況下，將涼水村隧道與天主廟隧道間明線長度由原來的740m增加到了2100m，為未來南蒼鹽高速公路設(shè)置樞紐互通預(yù)留了條件；總投資節(jié)約了9899.28萬元。優(yōu)化方案與上一階段線主要工程數(shù)量對比情況詳見表1。

3.互通選型研究

在山區(qū)建設(shè)高速公路，互通式立體交叉的選址是最為復(fù)雜的。首先，在布設(shè)主線時(shí)應(yīng)盡可能考慮預(yù)留互通的位置。其次，在布設(shè)互通時(shí)，通過研究互通范圍控制因素，主線平、縱技術(shù)指標(biāo)、沿線構(gòu)造物（特別是隧道進(jìn)出口、下個(gè)互通或服務(wù)區(qū)位置的凈距），條件較困難地段建議養(yǎng)成標(biāo)注互通控制因素位置的習(xí)慣，如隧道進(jìn)出口凈距位置、互通或服務(wù)區(qū)凈距位置、滿足互通設(shè)置條件的主線技術(shù)指標(biāo)位置等信息，以便于控制互通分合流鼻端位置。再其次，研究互通轉(zhuǎn)向交通量，確定互通匝道寬度及標(biāo)準(zhǔn)、加減速車道數(shù)目。最后，結(jié)合地形、地貌，因地制宜，采取緊湊美觀布設(shè)互通形式，在滿足交通轉(zhuǎn)換功能的前提下，達(dá)到節(jié)約用地及投資的目的。下面以匝道橋梁工程項(xiàng)目為例進(jìn)行分析。

圖2 優(yōu)化建議

表1 優(yōu)化方案與上一階段線主要工程數(shù)量對比

圖3 上一階段路線方案存在的問題分析

圖4 優(yōu)化建議

表2 優(yōu)化方案與上一階段線主要工程數(shù)量對比

實(shí)例分析：分析控制因素后，研究上一階段存在的問題：其一，上一階段互通喇叭頭位于主線左側(cè)，靠近河道，匝道橋梁工程規(guī)模較大；其二，互通連接線兩次交叉項(xiàng)目主線，主線互通橋梁工程規(guī)模較大；其三，巴中至蒼溪方向車輛右轉(zhuǎn)去歧坪方向交通繞行較大（圖3）。

優(yōu)化建議：根據(jù)地形，將上一階段單喇叭A型互通調(diào)整為變異單喇叭B型方案，匝道下穿主線，調(diào)整后互通式更為緊湊，更貼合地形（圖4）。

優(yōu)化方案與上一階段相比，提高了匝道轉(zhuǎn)向平縱技術(shù)指標(biāo)，互通形式與地形更加匹配，降低了土石方工程規(guī)模，同時(shí)，橋梁工程長度大幅縮短，具體情況如表2所示。

4.總結(jié)

本文通過實(shí)際工程勘察設(shè)計(jì)案例，總結(jié)分析了山區(qū)高速公路路線優(yōu)化及互通選型的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在山區(qū)道路選線優(yōu)化過程中，在研究沿線控制因素和上一階段設(shè)計(jì)成果后，優(yōu)化方案主要以縮短橋隧為出發(fā)點(diǎn)，本著節(jié)約用地的設(shè)計(jì)理念，確保優(yōu)化后的路線兼具功能與投資效益；山區(qū)高速公路互通選型，則主要在研究互通范圍控制因素及上一階段研究成果后，從主線技術(shù)指標(biāo)、地形、地貌、沿線構(gòu)造物及其凈距分析出發(fā)，結(jié)合地形條件，因地制宜布設(shè)立交匝道，在滿足服務(wù)功能的前提下，做到美觀緊湊，達(dá)到節(jié)約工程量及用地的目的。希望通過本文的研究及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)分析，能夠?yàn)榭辈煸O(shè)計(jì)同仁提供參考和借鑒。