太行山斷崖式地形公路路線方案研究

黨國興

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

引言

G341（膠南—海晏）是《國家公路網(wǎng)規(guī)劃2013—2030 年》規(guī)劃的60 條東西橫線中第39 橫線，平順縣境內(nèi)王莊至?xí)x豫省界段是G341 的重要組成部分，起點(diǎn)位于平順縣青羊鎮(zhèn)王莊村南側(cè)，與G341長治至平順段順接，經(jīng)路家口、秦家崖、南賽、石匣、向陽圪道、佛堂嶺、蒲水、黃崖、牛石窯，跨越玉峽關(guān)溝后，以隧道群穿越山體后到達(dá)項(xiàng)目終點(diǎn)杏城鎮(zhèn)水泉凹北側(cè)晉豫省界處，與G341 河南段相接，路線全長36.627 km。該項(xiàng)目終點(diǎn)晉豫省界段為典型的太行山斷崖式地形，地形條件特殊，公路自然展線條件困難，且控制因素多。

1 選線控制因素

1.1 環(huán)境敏感區(qū)

對該段路線方案起決定性因素的兩個(gè)風(fēng)景區(qū)，平順縣境內(nèi)的神龍灣和河南省林州市境內(nèi)的林慮山風(fēng)景區(qū)。公路的建設(shè)一方面將為兩景區(qū)提供一條黃金通道，改善交通條件；另一方面則會(huì)對景區(qū)環(huán)境造成破壞。旅游業(yè)作為當(dāng)時(shí)的支柱產(chǎn)業(yè)，當(dāng)?shù)卣浅Ｖ匾暎鞔_公路建設(shè)不能對景區(qū)造成破壞，尤其是國家主干道。因此，公路選線針對旅游景區(qū)，應(yīng)遵循“近而不進(jìn)”的原則。

1.2 地形條件

本段路線地處晉東南太行山區(qū)，地形陡峭，懸崖垂直落差達(dá)二三百米，自然坡為90°或者倒懸，屬于斷崖式地形，這種地形使得常規(guī)的路線展線方式不能實(shí)現(xiàn)。目前該段唯一一條公路是掛壁公路，在峭壁上開鑿而出的公路，為了施工方便以及運(yùn)營期的采光、通風(fēng)需求，掛壁公路多貼壁而鑿，相隔十余米旁開一側(cè)窗體現(xiàn)了該區(qū)域地形條件的困難程度。

1.3 省界接線

項(xiàng)目連接晉豫兩省，經(jīng)兩省相關(guān)部門積極協(xié)調(diào)，山西省境內(nèi)控制點(diǎn)設(shè)計(jì)高程為1 340 m，河南省境內(nèi)控制點(diǎn)為桃園村，且省界處接線高程為1 150 m，因此項(xiàng)目終點(diǎn)晉豫省界段路線方案必需克服190 m 的接線高差。

1.4 工程規(guī)模

由于地形受限，該段路線方案橋隧比例高，工程規(guī)模相當(dāng)大，因此在保證技術(shù)方案可行性的基礎(chǔ)上，如何降低工程規(guī)模是路線方案選取重點(diǎn)考慮的因素。

2 路線方案比選

2.1 定性比選

在路線方案研究初期，主要對北線方案D、F 進(jìn)行了研究，因?yàn)樵搮^(qū)域整體山勢北低南高，越向北晉豫省界接線高程越低，工程規(guī)模也越小，但當(dāng)?shù)卣煌饴肪€通過林慮山風(fēng)景區(qū)，而北線方案D、F 線均穿過了林慮山風(fēng)景區(qū)，故方案不可行。

針對北線方案走不通的情況，對南線方案開展研究，提出了A、C、G、M 線四個(gè)方案,見圖1。

圖1 路線方案

A 線方案完全避開了景區(qū)，為了克服高差，該方案采用了螺旋隧道方案。C 方案利用原有路古石線，穿過了神龍灣風(fēng)景區(qū)核心區(qū)，省界處與A 線匯合，C 線方案部分路段可利用地形自然展線，工程規(guī)模較小，但穿過了神龍灣風(fēng)景區(qū)核心區(qū)，對景區(qū)造成影響。G 線方案在石窯灘南部與C 線分離，設(shè)長 1 840 m、高3 00 m 的特大橋跨溝，之后設(shè)省界隧道，河南境內(nèi)接線方案通過林慮山風(fēng)景區(qū)邊緣地帶，特大橋?qū)嵤╇y度很大，且沒有完全避開林慮山風(fēng)景區(qū)。M 線是針對A 線提出的以隧道群替代螺旋隧道的一個(gè)方案，以隧道群形式通過神龍灣風(fēng)景區(qū)邊緣地帶，完全避開了林慮山景區(qū)。

從景區(qū)規(guī)劃與省界接線角度分析表1、表2 可以看出，A 線方案完全避開了兩省景區(qū)，M 線方案完全避開了河南境內(nèi)林慮山風(fēng)景區(qū)，從神龍灣風(fēng)景區(qū)東側(cè)山體以隧道群形式通過，對景區(qū)影響很小，同時(shí)兩方案離景區(qū)較近，可設(shè)支線與景區(qū)道路相接，充分體現(xiàn)了服務(wù)于景區(qū)而不破壞景區(qū)的的選線原則。兩方案省界接線高程均在1 150 m 以內(nèi)，A、M 線方案隧道均采用雙洞方案，見圖2。

表1 各方案與規(guī)劃的景區(qū)關(guān)系

表2 各方案省界接線高程/m

圖2 A、M 線方案

2.2 定量比選

通過路線方案定性分析，將A、M 線方案定為該段路線的備選方案。由于受斷崖式地形限制，兩方案均沒有采用常規(guī)的路線選線方式，A 線方案完全避讓景區(qū)，為了克服190 m 的省界接線高差，通過螺旋隧道進(jìn)行展線，螺旋隧道長7 760 m，后期運(yùn)營費(fèi)用較高，因此提出了M 線方案，采用隧道群替代螺旋隧道，降低隧道后期運(yùn)營費(fèi)用。見表3、表4。

表3 A 線與M 線主要技術(shù)指標(biāo)對比

表4 A 線與M 線主要工程量對比

2.2.1 A 線方案

（1）優(yōu)點(diǎn)。路線完全避開神龍灣風(fēng)景區(qū)，且設(shè)置螺旋隧道，減小對太行山環(huán)境的破壞，更好地體現(xiàn)了綠色公路的理念。（2）缺點(diǎn)。由于采用了螺旋隧道，省界隧道長度達(dá)到7 660 m，工程規(guī)模大，施工難度大，后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高。

2.2.2 M 線方案

（1）優(yōu)點(diǎn)。①M(fèi) 線方案以隧道群替代螺旋隧道，工程規(guī)模小、施工難度小、后期養(yǎng)護(hù)管理費(fèi)用低；②隧道不需要設(shè)置輔助坑道通風(fēng)；③施工便道保留，可作為逃生、救援通道。（2）缺點(diǎn)：①從神龍灣風(fēng)景區(qū)邊緣山體以隧道群形式通過，對環(huán)境存在一定的破壞；②連續(xù)隧道洞口存在眩光效應(yīng)，不利于行車安全。

A 線方案終點(diǎn)段采用了螺旋隧道展線，主要是受晉豫省界接線高程的限制，若接線高程過高，就會(huì)造成河南林州境內(nèi)的路線落空，沒有合適的地形展線，因此，A 線方案通過設(shè)置螺旋隧道，使路線增長約4.5 km，省界接線高程由1 253 m 降至1 143 m，從而使得河南林州境內(nèi)的路線方案可行。

由于采用了螺旋隧道，省界隧道長度達(dá)到 7 660 m，工程規(guī)模大，施工難度大，后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高。為此提出了M 線方案，M 線方案以隧道群替代螺旋隧道，工程規(guī)模、施工難易程度、后期養(yǎng)護(hù)管理費(fèi)用以及行車安全性都較A 線得到改善，并且M線方案避開了河南境內(nèi)林慮山風(fēng)景區(qū)，從神龍灣風(fēng)景區(qū)山體以隧道群形式通過，對景區(qū)影響很小，因此，該段路線方案推薦M 線方案。

3 結(jié)語

太行山斷崖式地形條件下的路線選線可能受多種控制因素影響[1]，如環(huán)境敏感區(qū)、省界接線、工程規(guī)模、地形條件等，但最重要的是地形條件。斷崖式地形的特點(diǎn)決定了路線不能通過常規(guī)方式自然展線，借鑒掛壁公路的經(jīng)驗(yàn)，以螺旋隧道和隧道群方式選線，無疑是兩種最可行的方法。兩種選線方式進(jìn)行比選分析，各有優(yōu)缺點(diǎn)，就G341 晉豫省界段路線方案而言，采用隧道群方案更具優(yōu)勢，但不同的工程特點(diǎn)不同，螺旋隧道方案可能在其他項(xiàng)目上更具優(yōu)勢。