桂柳高速公路改擴(kuò)建路線方案設(shè)計(jì)探討

呂 敏

(廣西桂鹿高速公路有限公司，廣西 南寧 530022)

0 引言

G72泉州至南寧高速公路是《國家公路網(wǎng)規(guī)劃(2013—2030年)》東西橫線的1條，在廣西路段是《廣西高速公路網(wǎng)規(guī)劃(2018—2030年)》骨架中的“縱6條”，廣西桂林至柳州段高速公路(以下簡稱桂柳高速公路)是其重要組成部分。桂柳高速公路起點(diǎn)位于桂林市廟嶺(桂林西)樞紐互通，銜接包頭至茂名高速公路，路線基本呈東北往西南向，經(jīng)臨桂、永福、黃冕，終點(diǎn)位于柳州市鹿寨北樞紐互通，銜接鹿寨至陽朔高速公路，全長約101 km。

桂柳高速公路建成于1997年，歷經(jīng)2006—2008年和2015—2016年路面改造，實(shí)現(xiàn)了全線加鋪瀝青。由于最初設(shè)計(jì)采用汽車專用公路技術(shù)指標(biāo)，局部路段平曲線半徑較小、縱坡較大、設(shè)計(jì)速度偏低、路基寬度較窄，行車安全得不到保障，且路面承載能力不足。經(jīng)過二十多年的運(yùn)營，道路交通量急劇增長且大型車比重較高公路，2018年統(tǒng)計(jì)局部路段日交通量為30 641輛，貨車占比為60.9%，現(xiàn)有高速公路的使用功能、服務(wù)功能已不能滿足沿線經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展需求，也不能滿足高速公路主通道的“快速、安全、經(jīng)濟(jì)、舒適”的功能要求，有必要對原高速公路進(jìn)行改擴(kuò)建。

1 老路情況

桂柳高速公路建設(shè)年代較早，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)多樣化：起點(diǎn)至僚田段設(shè)計(jì)速度為120 km/h，路基寬度為24.5 m；僚田至永福段和黃冕至終點(diǎn)段設(shè)計(jì)速度為100 km/h，路基寬度為24.5 m；永福至黃冕通段設(shè)計(jì)速度為80 km/h，路基寬度為21.5 m。

受地形地貌條件的制約，項(xiàng)目起點(diǎn)至永?？h段屬平原微丘區(qū)，整體平、縱面線形指標(biāo)較好，基本能滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；永福至黃冕段屬山嶺重丘區(qū)，平縱面線形指標(biāo)較低，局部路段存在平、縱面線形技術(shù)指標(biāo)不滿足現(xiàn)有規(guī)范中80 km/h要求的問題；黃冕至終點(diǎn)段絕大部分路段平、縱面線形技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)能滿足100 km/h的要求，但局部路段存在平曲線半徑偏小，縱面超坡的問題。

2 改擴(kuò)建原則

總體建設(shè)方案選擇要遵循科學(xué)發(fā)展觀，滿足建設(shè)綠色交通的總體要求，符合相關(guān)規(guī)劃，滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工程技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目綜合效益最大化，需考慮以下原則：

(1)最嚴(yán)格的土地政策。

(2)考慮建設(shè)期、運(yùn)營期的綠色、節(jié)能減碳等因素，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的可持續(xù)發(fā)展。

(3)降低施工期交通組織難度，確保建設(shè)期道路的連續(xù)運(yùn)行。

(4)有利于優(yōu)化交通組織，提高道路的服務(wù)水平。

(5)最大限度地利用現(xiàn)有工程，充分研究既有工程的再利用，推動綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展理念的落地。

(6)采用成熟、合理的工程技術(shù)，控制工程風(fēng)險(xiǎn)。

(7)工程費(fèi)用合理。

3 改擴(kuò)建整體方案

我國在已擴(kuò)建的國家干線公路中，基本采用兩側(cè)拼接為主、局部分離為輔、少量分線的擴(kuò)建模式。從目前國內(nèi)已擴(kuò)建的高速公路可以看出，兩側(cè)拼接的擴(kuò)建方式是四擴(kuò)八的首選方式，得到了相關(guān)工程的實(shí)際論證?？紤]到擴(kuò)建工程的特殊性，每個工程都存在局部的特殊方案，這些方案構(gòu)成了擴(kuò)建工程的創(chuàng)新點(diǎn)。

桂柳高速公路推薦采用以雙側(cè)拼寬為主，局部受限路段單側(cè)分離增建或拼寬，永福至黃冕段等局部困難路段另辟新線的總體擴(kuò)建方案。

全線基本沿老路展線，老路利用率約91.3%，新建線路約9 km。新建線路集中在永福至黃冕段(K1 162～K1 199)，本段地形以山嶺、重丘為主，海拔高程在110～550 m?，F(xiàn)有道路兩側(cè)地勢陡峭，地形條件復(fù)雜，且K1 167+000～K1 182+000段路線沿洛清江兩岸平行布線，公路的改建拓寬受沿線河流和兩側(cè)山坡的影響較大，平面曲線半徑多在400～600 m，最大縱坡4.5%。而目前實(shí)際運(yùn)營限制時速為60 km/h，根據(jù)現(xiàn)有平縱面線形技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不滿足公路內(nèi)側(cè)幾何視距的要求，且不滿足幾何視距路段在全段范圍內(nèi)交替出現(xiàn)的要求，不適合在原有道路兩側(cè)進(jìn)行拼寬改建。

4 建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)模

結(jié)合交通量分析和需求，預(yù)測至2042年平均交通量為84 572輛/d，全線采用雙向八車道改擴(kuò)建方案。起點(diǎn)至永福段設(shè)計(jì)速度為120 km/h，整體式路基寬度為42 m，分離式路基寬度為21 m，里程長度約為35 km；永福至終點(diǎn)段設(shè)計(jì)速度為100 km/h，整體式路基寬度為41 m，分離式路基寬度為20.5 m，里程長度約為66 km。

全線設(shè)原位改建廟嶺、僚田、池頭、蘇橋、波寨、黃冕、鹿寨北互通式立交7處，移位新建永?；ネㄊ搅⒔?，設(shè)管理分中心1處、養(yǎng)護(hù)工區(qū)2處、服務(wù)區(qū)3處、收費(fèi)站4處。

5 典型路段路線方案

根據(jù)沿線道路的特點(diǎn)，對全線進(jìn)行路段劃分，逐段研究改擴(kuò)建方案。

5.1 大石村至湖沖口段

5.1.1 老路現(xiàn)狀

老路K1 172+913.949～K1 182+406段平曲線半徑為4004%/800m有3處，分別為4.5%/875m、4.1%/845m、4.5%/920m，不滿足100km/h的規(guī)范指標(biāo)要求。道路一側(cè)臨山一側(cè)傍水，沿線山勢陡峭，巖體破碎，走廊狹窄，如圖1所示。

圖1 大石村至湖沖口老路平、縱面現(xiàn)狀平面圖

5.1.2 方案比選

考慮到老路現(xiàn)狀平縱面指標(biāo)較低，建設(shè)條件較差，直接沿現(xiàn)有道路兩側(cè)進(jìn)行拼接難度大，交通組織困難，因此擬定三組方案進(jìn)行比選研究，如圖2、表1所示。

圖2 大石村至湖沖口段路線方案比選平面圖

表1 大石村至湖沖口段比選方案表

5.1.3 方案評價

方案一即新建半幅單向四車道+老路改建利用單向四車道方案，較好呼應(yīng)最大程度利用現(xiàn)有道路改擴(kuò)建的原則，優(yōu)勢明顯，故推薦采用方案一。

李文勤[1]在對永福至黃冕段改擴(kuò)建方案論證時推薦采用“(A+K方案)右幅新建分離單向四車道A線+左幅老路改造為單向四車道K線方案”，與方案一基本一致，區(qū)別在于方案一是“新建左幅+右幅老路改造”，主要是根據(jù)環(huán)保選線及當(dāng)前路網(wǎng)規(guī)劃的要求，繞行了洛清江森林公園，且此段已有縣道永三公路建成。

5.2 隧道段

老路設(shè)有潮水隧道和大端隧道兩座隧道。

5.2.1 潮水隧道段

此區(qū)域路段(K1 182+406～K1 184+643.306)平、縱面線形指標(biāo)低，其中3處平曲線半徑R<400m，最大縱坡為4.5%的共3處；隧道斷面寬度僅為9.25m，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求；工程地質(zhì)條件差，進(jìn)出口有兩處崩塌堆積體和1處古滑坡?，F(xiàn)有道路走廊完全無法利用，需重新擬定新的路線方案。

此區(qū)域內(nèi)工程地質(zhì)條件差，還需跨越湘桂鐵路、石油管線，選線困難。推薦方案起于湖沖口，與老路并行后，設(shè)翁村隧道避讓滑坡，翁村1號大橋上跨貨運(yùn)湘桂鐵路，增大與石油管線的夾角，避免改遷，最后跨越矮寨河、G322省道之后，在潮水村合并為整體式。

5.2.2 大端隧道段

此段平縱面配合較好，平縱指標(biāo)均能滿足100km/h的指標(biāo)要求；老路大端隧道(ZK1194+800～ZK1195+255，YK1194+715～YK1195+275)為單向雙車道分離式隧道，設(shè)計(jì)時速為60km/h，左洞凈寬約9.50m，右洞凈寬約9.60m。本著盡量利用原有隧道的原則，針對該段的地形地勢和前后段落的改擴(kuò)建方式等因素，對隧道改造進(jìn)行了兩種方案比選。

5.2.2.1 方案比選

(1)方案一：隧道布置按2+2+2+2方案：兩側(cè)各新建一座二車道隧道，新隧道建成后老隧道按現(xiàn)有規(guī)范原位擴(kuò)挖為單洞二車道。

(2)方案二：隧道布置按3+1+1+3方案：兩側(cè)各新建一座三車道隧道，老隧道經(jīng)修繕后僅通行單車道。

5.2.2.2 方案評價

大端隧道為短隧道，原位擴(kuò)挖為單洞二車道方案充分利用現(xiàn)有隧道，可以改善各項(xiàng)相關(guān)指標(biāo)，擴(kuò)挖寬度較小，施工風(fēng)險(xiǎn)總體可控。新建2×單洞兩車道方案在保證施工安全，工期、造價可控的方針下充分考慮了交安風(fēng)險(xiǎn)及行車習(xí)慣。故推薦采用方案一。

5.3 黃冕互通段

5.3.1 互通現(xiàn)狀

接黃冕互通主線桂林方向?yàn)槭埗?K1 196+640～K1 199+940)，此段存在2處長陡縱坡，分別是3.9%/1 903m，4.0%/1 391m，最小平曲線為R-450m，平縱組合差。地形陡峭，地質(zhì)條件差，老路縱面最高處右側(cè)挖方邊坡高42m，斷層從附近穿過。

黃冕互通位于鹿寨縣黃冕鎮(zhèn)處，交叉樁號為K1 200+377，被交路為G322，互通形式為B型單喇叭互通，單向匝道路基寬度為7m，對向雙車道匝道路基寬度為10m。其主線平曲線半徑為R-450m和R-700m，匝道平曲線半徑為R-50m，主線縱面為2.8%下坡，有桂林出收費(fèi)站方向的匝道設(shè)置在主線(-2.8%)接匝道(-6%)之上，各項(xiàng)指標(biāo)均不滿足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，致使交通事故頻繁出現(xiàn)。2017年9月黃冕互通發(fā)生一起貨車因剎車失靈沖卡事故后，交管部門封閉由桂林往黃冕方向匝道至今。

5.3.2 石龍底段改擴(kuò)建方案

方案一采用左線沿老路布設(shè)，降低縱面，改善坡長，最大縱坡4%；右線新建，設(shè)置石龍隧道降低縱面，解決黃冕互通事故黑點(diǎn)。因右線采用雙洞四車道，分線合流后與黃冕互通距離900m，交織長度不足，需在隧道出口至黃冕出口之間設(shè)置強(qiáng)制隔離，避免主線1、2車道與3、4車道車輛變更車道，以保障行車安全。但這樣會導(dǎo)致所有互通的出口均需在石龍隧道前提前進(jìn)入3、4車道，造成該路段通行能力降低。如下頁圖3所示。

圖3 石龍底段方案一平面圖

方案二采用整體式路基方案，右側(cè)拓寬，改善坡長，黃冕互通出口前主線平均縱坡由老路3.5%優(yōu)化為2.6%，互通出口鼻端往后移動333m，改善匝道行車條件。如圖4所示。

故推薦采用方案二。

圖4 石龍底段方案二平面圖

5.3.3 黃冕互通改擴(kuò)建方案

推薦方案采用變異單喇叭，改善黃冕互通出口匝道縱坡主線上跨。采取設(shè)計(jì)線偏離老路中線的兩側(cè)拼寬八車道方式改造，使平曲線半徑增大至1 100m，滿足互通設(shè)置要求，保證互通范圍內(nèi)的行車視距要求。對原互通D匝道長大下坡進(jìn)行優(yōu)化，最大縱坡3.2%，線位存在繞行，但縱坡會極大改善，保障行車安全。增加A匝道的長度，從而降低A匝道到收費(fèi)站縱坡的坡度，在4%縱坡后接1.5%緩坡，大大提升互通的行車安全，如圖5所示。改造后，單向匝道寬度為9.0m，對向雙車道匝道寬度為16.5m。

如D匝道不做繞行，直接接入A匝道，由于高差較大，致使D匝道4%縱坡坡長達(dá)751.472m，對行車安全沒有保障，故不采用此接入方案。

圖5 黃冕互通式立交改擴(kuò)建方案平面圖

6 結(jié)語

近年來隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，伴隨而來的是主要通道交通量增長迅速，對公路的服務(wù)水平和營運(yùn)安全提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，干線公路改造升級刻不容緩。

桂柳高速公路改擴(kuò)建工程作為廣西區(qū)內(nèi)少見的山區(qū)高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目，特別是永福至黃冕段地形地質(zhì)條件極其復(fù)雜，舊路指標(biāo)低，存在多處事故黑點(diǎn)，沿線受湘桂鐵路線、國道322、滑坡、堆積體、石油管線、洛清江森林公園等諸多因素制約，因此路線方案復(fù)雜，形式多樣、設(shè)計(jì)難度大。

改擴(kuò)建工程路線設(shè)計(jì)是擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)最重要的環(huán)節(jié)，本項(xiàng)目永福至黃冕段路線方案經(jīng)過比選、優(yōu)化，方案更加合理、經(jīng)濟(jì)、可行，相關(guān)技術(shù)方案的比選也可為其他高速公路相似問題的解決提供參考。