渝湘高速公路復(fù)線工程(巴南至彭水段)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)研究

周生強(qiáng)，田錦標(biāo)

(中鐵長江交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司， 重慶 400000)

渝湘高速公路重慶段歸屬國家高速公路網(wǎng)包頭—茂名高速公路G65，是國家高速公路網(wǎng)“7918”規(guī)劃的第7縱線，也是我市規(guī)劃的“三環(huán)十二射七聯(lián)線”主骨架高速公路網(wǎng)中重要的射線之一，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，路基寬度24.5 m。 G65渝湘高速公路建成通車后，將渝東南片區(qū)的重鎮(zhèn)南川納入重慶“1 h經(jīng)濟(jì)圈”，是重慶通往東南沿海的主要通道。

1 G65渝湘高速現(xiàn)狀

渝湘高速(巴南至彭水段)全線貫通后的交通量年均增長10%以上，2014年—2017年重要斷面日均交通量情況如表1所示。

表1 渝湘高速2014年—2017年重要斷面日均交通量情況

根據(jù)2018年1月交通量統(tǒng)計(jì)，G65渝湘高速公路巴南至南川段交通量約38 000 pcu/d～45 000 pcu/d，已超過設(shè)計(jì)服務(wù)水平。2018年7月暑期交通量主城至南川段平均交通量為47 791 pcu/d、南川至武隆段交通量為33 014 pcu/d、武隆至彭水段交通量為23 338 pcu/d，渝湘高速公路交通壓力日益增長，夏季避暑出行高峰，處于常態(tài)擁堵狀態(tài)，特別是巴南至南川段已不堪重負(fù)，急需在現(xiàn)行研究及設(shè)計(jì)規(guī)范要求下尋找新的高速公路通道[1-16]。

2 交通運(yùn)輸需求分析

本項(xiàng)目首先考慮鐵路方式運(yùn)輸分擔(dān)之后的剩余公路交通量，由于經(jīng)貴州至湖南長沙路線的概率極低，因此直接影響區(qū)范圍不含貴州，具體為：重慶主城區(qū)、南川區(qū)、武隆區(qū)、彭水縣、黔江區(qū)、酉陽縣、秀山縣、長壽區(qū)、涪陵區(qū)、豐都縣、石柱縣的公路交通量。

高速公路的設(shè)計(jì)年限交通量按20年預(yù)測，則本項(xiàng)目預(yù)測基年取2018年，主城至武隆段按2024年建成，武隆至彭水段按2026年建成考慮，本次預(yù)測綜合考慮確定預(yù)測年限為2024年—2045年，未來特征年為2024年、2026年、2030年、2035年、2040年、2045年。未來30年交通量預(yù)測結(jié)果如表2所示，是否擬建該項(xiàng)目對(duì)渝湘高速的影響預(yù)測結(jié)果如表3所示。

由表1可知，若渝湘高速不實(shí)行擴(kuò)能改造，至2024年將處于過飽和狀態(tài)，無法滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求，該項(xiàng)目的擴(kuò)能改造勢在必行。

3 建設(shè)條件

3.1 地形地貌

項(xiàng)目沿線地處四川盆地東南部邊緣與川東褶皺山地交界處，地形受構(gòu)造控制，起伏較大，背斜呈條狀中低山，向斜呈寬緩低山丘陵谷地，構(gòu)造線與山脊一致，呈北東向展布。地勢總體西低東高，沿線最低處高程180 m，最高處高程1 544 m。沿線地貌主要可分為河谷地貌、構(gòu)造侵蝕丘陵低山地貌、侵蝕溶蝕中低山地貌及溶蝕構(gòu)造中低山地貌。

表2 交通量預(yù)測結(jié)果

表3 擬建項(xiàng)目對(duì)原渝湘高速交通量預(yù)測結(jié)果 pcu/d

河谷地貌內(nèi)4條主要河流支流水系極其發(fā)育，溝谷縱橫、流域廣。由于長期處于間歇性的上升，河流強(qiáng)烈侵蝕下切形成縱坡下降較大的深切河谷。在泥(頁)巖、砂巖與泥(頁)巖互層，泥質(zhì)灰?guī)r與泥巖互層的地區(qū)河段多呈寬谷段；在碳酸鹽巖層、堅(jiān)硬砂巖地區(qū)的河段多呈深“V”形峽谷。

3.2 區(qū)域地震、地質(zhì)構(gòu)造與工程地質(zhì)

沿線附近主要地質(zhì)構(gòu)造為遵義基底斷裂帶及齊耀山基底斷裂帶，附近地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，其余大部分路段地震動(dòng)峰值加速度則≤0.05g，地震基本烈度VI度。

項(xiàng)目沿線出露的地層巖性為：第四系、侏羅系、三疊系、二疊系、奧陶系、寒武系。侏羅系地層巖性以砂巖、泥巖及頁巖為主，為線路區(qū)的主要地層；寒武系、奧陶系、志留系、二疊系和三疊系地層巖性以灰?guī)r為主，夾白云質(zhì)灰?guī)r和角礫巖，為線路區(qū)的次要地層。

4 功能定位與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

4.1 功能定位

渝湘高速公路擴(kuò)能是重慶主城新增的一條射線高速公路，預(yù)測交通量大，交通通行能力要求高。

4.2 設(shè)計(jì)速度的初步擬定

作為重慶主城的射線高速公路，其設(shè)計(jì)速度不宜低于100 km/h，若地形條件好，橋隧比例低，可考慮采用120 km/h的設(shè)計(jì)速度。

1) 120 km/h標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性分析

從功能定位上分析，起點(diǎn)至南兩高速公路河圖段直接與主城相連，交通量大，通行能力需求高，若按照120 km/h標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)更合理，但由于該路段地形為Ⅲ類地形，地形相對(duì)高差大，橋隧比為59%，隧道比為22.9%，互通、服務(wù)區(qū)設(shè)施共8處；多處隧道與互通凈距不能滿足規(guī)范要求，且受設(shè)計(jì)速度視距限制，隧道段平面半徑需在2 000 m以上，而本項(xiàng)目受地形條件及互通設(shè)置條件的限制，部分隧道難以滿足平面半徑要求，如起點(diǎn)—河圖段(FK2+650～FK50+647)尚且如此，而河圖—水江—彭水段則根本無法滿足要求。

2) 100 km/h標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性分析

由于地形條件惡劣，橋隧比高，互通、服務(wù)區(qū)設(shè)置嚴(yán)重受限，根據(jù)上述120 km/h標(biāo)準(zhǔn)適應(yīng)性分析，本項(xiàng)目不適合按照120 km/h標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，需按照100 km/h標(biāo)準(zhǔn)分段進(jìn)行分析。

起點(diǎn)—南兩路河圖段(FK2+650～FK50+647)基本能滿足《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》(JTG/T D21—2014)[3]中的要求，因此該段基本適宜按照100 km/h標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

南兩路河圖—三環(huán)水江段為Ⅲ類地形，地形惡劣，地形相對(duì)高差大，橋隧比例為81.44%，隧道比例為58.2%，互通2處，服務(wù)區(qū)1處，從地形及橋隧比例上不宜采用100 km/h設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。但分析鳴玉互通及水江服務(wù)區(qū)設(shè)置條件，由于二者與前后隧道之間的凈距基本能滿足100 km/h標(biāo)準(zhǔn)的要求，且該路段位于重慶三環(huán)高速公路以內(nèi)，交通量較大，因此該路段基本適宜采用100 km/h標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

三環(huán)水江—彭水段為Ⅲ類地形，地形惡劣，地形橫坡陡，地形相對(duì)高差大，橋隧比例為85.36%，隧道比例為69.9%，互通5處，服務(wù)區(qū)1處，從地形及隧道比例上不適宜采用100 km/h標(biāo)準(zhǔn)，全段特長隧道多，特大橋梁有8座，互通及服務(wù)區(qū)設(shè)置極為困難，對(duì)5處互通及1處服務(wù)區(qū)設(shè)置條件進(jìn)行分析，無一處能滿足100 km/h標(biāo)準(zhǔn)的基本要求，僅能滿足80 km/h標(biāo)準(zhǔn)中的最小值。因此該路段不適宜采用100 km/h標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

綜上所述，起點(diǎn)—水江段采用100 km/h的速度設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水江—彭水段地形條件惡劣，宜采用80 km/h的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3) 車道數(shù)的擬定

在預(yù)測交通量條件下，擬建車道數(shù)與工程造價(jià)之間存在相互制約關(guān)系，通過預(yù)測交通量計(jì)算出的車道數(shù)與經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果如表4所示。

起點(diǎn)—南川河圖樞紐互通段，8車道的優(yōu)點(diǎn)為：1) 通行能力強(qiáng)，服務(wù)水平高；2) 具有較強(qiáng)的前瞻性。缺點(diǎn)為：1) 造價(jià)高(165.18億元)、工程規(guī)模大、招商難度大；2) 存在7座單洞4車道大斷面隧道，地質(zhì)條件較差，施工風(fēng)險(xiǎn)較大，造價(jià)控制較難。由于主城至水江段未來存在新增通道的條件，若高峰時(shí)段出現(xiàn)擁堵情況，附近還有老渝湘高速、南兩高速、沿江高速等3條高速公路通過交通管制進(jìn)行分流，因此從降低造價(jià)、便于招商方面考慮，推薦采用6車道方案。

南川河圖樞紐互通—南川水江樞紐互通段：該段的車道計(jì)算值、服務(wù)水平處于適中水平，其調(diào)整空間較小，推薦采用6車道方案。

南川水江樞紐互通—武隆中咀樞紐互通段經(jīng)綜合比較，采用6車道的優(yōu)點(diǎn)為：1) 通行能力強(qiáng)，服務(wù)水平高；2) 具有較強(qiáng)的前瞻性。缺點(diǎn)為：1) 造價(jià)高(157.39億元)、工程規(guī)模大、招商難度大；2) 受地形限制，白馬山互通設(shè)置困難，水江樞紐互通、武隆南互通設(shè)置難度更大。但水江至武隆走廊通道資源稀缺，高鐵、高速均位于同一走廊，未來加寬或新建高速均困難，推薦采用6車道比較合適。

表4 擬定車道數(shù)論證

武隆中咀樞紐互通—彭水靛水樞紐互通段：該段的車道計(jì)算值、服務(wù)水平處于適中水平，推薦采用4車道方案。

綜上，結(jié)合本項(xiàng)目功能定位、交通量及交通特征、地形地質(zhì)條件、橋隧比例、互通服務(wù)區(qū)設(shè)置條件、工程造價(jià)等因素，提出了起點(diǎn)—南川河圖段、南川河圖—南川水江段均采用設(shè)計(jì)速度100 km/h、雙向6車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)；南川水江—武隆段采用設(shè)計(jì)速度80 km/h、雙向6車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)；武隆—彭水段采用設(shè)計(jì)速度80 km/h、雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，即6+6+6+4的方案。

5 建設(shè)方案

結(jié)合本項(xiàng)目周邊建設(shè)條件，分別進(jìn)行了原路擴(kuò)建和新建等方案研究。

5.1 原路加寬方案與新建方案的選擇

高速公路擴(kuò)能的常用方式有：1) 開辟新的走廊道，修建高速復(fù)線；2) 在原有道路上拓寬改造(包括單側(cè)加寬、兩側(cè)加寬、局部分離等)。2種方案優(yōu)劣比較如表5所示。

表5 2種擴(kuò)能方案特點(diǎn)比較

由表5綜合分析比較可知，原路拓寬方案存在的問題較多，建設(shè)條件復(fù)雜，從增加主城高速公路出城通道、帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展考慮，推薦新建高速公路通道方案。

5.2 起點(diǎn)論證

確定為新建方案后，結(jié)合重慶市路網(wǎng)規(guī)劃，考慮本項(xiàng)目在路網(wǎng)中的作用、城市規(guī)劃以及道路分流作用，充分分析路網(wǎng)功能，并結(jié)合城市道路路網(wǎng)規(guī)劃及火車東站規(guī)劃，基本滿足接線條件的接線點(diǎn)有鹿角互通、茶園互通。綜合分析接線點(diǎn)，擬定了3個(gè)接線方案，分別為B線、F線、F1線，與路網(wǎng)間的關(guān)系如圖1、圖2所示。

圖1 接線點(diǎn)與附近路網(wǎng)之間的關(guān)系

圖2 接線點(diǎn)與重慶主城路網(wǎng)關(guān)系

針對(duì)3個(gè)接線方案，分別從路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、交通分流減壓功能、與重慶鐵路東站的干擾程度、道路交通出行習(xí)慣性及便捷性4個(gè)方面進(jìn)行分析，結(jié)果如表6所示。

表6 路線方案分析對(duì)比

經(jīng)表6綜合比較，鹿角互通起點(diǎn)接線的F線，既能使重慶市高速公路網(wǎng)和市政區(qū)域路網(wǎng)有效結(jié)合，接線條件較好，又能達(dá)到快速進(jìn)出城、過境車輛快速通過，且能分流快速路四橫線交通量的目的。

5.3 終點(diǎn)論證

在充分研究路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、本項(xiàng)目路線總體走向及功能后，提出了終點(diǎn)接彭酉高速的方案。新建高速接線后能與彭酉高速形成新的渝湘高速通道，使路網(wǎng)更加合理。經(jīng)研究，彭酉高速平縱面及隧道間距滿足接線條件的有2處，如圖3所示，綜合考慮里程、地質(zhì)條件、工程造價(jià)因素，最終選擇了接線方案2作為終點(diǎn)。

(a) 終點(diǎn)平面接線點(diǎn)

(b) 終點(diǎn)縱斷面接線點(diǎn)

5.4 走廊帶及線位選擇

根據(jù)本項(xiàng)目的功能定位，在擬定路線走向時(shí)，以鹿角、姜家、東泉、黎香湖、鳴玉、梓里、白濤、白馬、土坎、武隆、靛水為主要控制點(diǎn)，經(jīng)實(shí)地踏勘調(diào)查，提出了3條走廊帶，即北走廊(A+D+C2線)、中走廊(C1+D+C2線)，南走廊(F線)，共計(jì)研究了18條路線方案，如圖4所示。

北走廊的優(yōu)點(diǎn)：利用了梓白高速。缺點(diǎn)：1) 對(duì)G65內(nèi)環(huán)至南川段的交通分流作用太弱，緩解不了至南川的交通壓力；2) 與龍?zhí)吨榴R武一級(jí)公路存在重復(fù)建設(shè)，高速公路在該段車流少，財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)困難；3) 地質(zhì)條件差，不可控因素較多；4) 與3條鐵路交叉并行，與鐵路干擾大；5) 梓里互通設(shè)置難度極大，互通區(qū)地形惡劣，南涪鐵路影響大，對(duì)剛建未通車的梓里4路交叉樞紐互通會(huì)造成較多的報(bào)廢工程，社會(huì)影響惡劣。

與北走廊比較，南走廊的優(yōu)點(diǎn)：1) 至南川與G65距離相當(dāng)，能有效分流內(nèi)環(huán)至南川的交通壓力；2) 至湖南方向的運(yùn)營里程較北走廊短約8 km；3) 地質(zhì)條件較好，不良地質(zhì)可控；4) 互通設(shè)置條件好；5) 能較好帶動(dòng)黎香湖、白馬山等沿線景區(qū)發(fā)展；6) 平縱面指標(biāo)較高。缺點(diǎn)：扣除北走廊利用的梓白高速后，實(shí)際建設(shè)里程長1 km，橋隧比略高4.6%，總造價(jià)高9.98億元。經(jīng)綜合比較，北走廊可比性差，綜合考慮項(xiàng)目區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、旅游源開發(fā)利用、公路網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃、城市發(fā)展規(guī)劃等因素，經(jīng)綜合論證，南北走廊相比，確定南走廊為推薦方案。

中走廊方案無明顯優(yōu)點(diǎn)，與南走廊相比，其缺點(diǎn)：1) 里程長8.5 km，總造價(jià)高15.67億元；2) 互通設(shè)置條件差，從鳳來至黃草段很難找到互通設(shè)置位置；3) 地質(zhì)條件差，滑坡、崩塌體多，處治難度大；4) 鴨江隧道地質(zhì)十分復(fù)雜，不良地質(zhì)多；5) 對(duì)地方經(jīng)濟(jì)的帶動(dòng)作用很小，且避開了大力開發(fā)的白馬山景區(qū)。

經(jīng)綜合考慮，推薦南走廊方案。南走廊途經(jīng)惠民、二圣，再從姜家與東泉之間穿過，跨觀景口水庫后至白沙，再沿黎香湖南側(cè)外圍布線，經(jīng)河圖、鳴玉、水江、白馬山北側(cè)至武隆，從武隆中咀跨烏江，交墊豐武道高速公路后，在黃草附近再跨烏江，經(jīng)長隧道后終點(diǎn)接彭酉路。

圖4 各方案線位關(guān)系

6 結(jié)論

1) 根據(jù)G65渝湘高速是否擬建渝湘擴(kuò)能項(xiàng)目，其未來30年交通量預(yù)測結(jié)果表明，現(xiàn)有道路通行能力已經(jīng)不能滿足日益增長的交通需求，急需擴(kuò)能緩解路網(wǎng)交通壓力。

2) 通過對(duì)原路擴(kuò)建和新建復(fù)線方式的比較表明，G65渝湘高速原路擴(kuò)建方案存在較多問題且建設(shè)條件復(fù)雜；從增加主城高速公路出城通道、帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展考慮，推薦新建高速公路通道方案。

3) 按照功能定位和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，選擇起點(diǎn)—南川河圖段、南川河圖—南川水江段均采用設(shè)計(jì)速度100 km/h、雙向6車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)；南川水江—武隆段采用設(shè)計(jì)速度80 km/h、雙向6車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)；武隆—彭水段采用設(shè)計(jì)速度80 km/h、雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，即6+6+6+4的建設(shè)方案。

4) 綜合起終點(diǎn)方案及各走廊方案比較后，最終選擇南走廊方案。

渝湘高速公路復(fù)線工程是重慶融入國家“一帶一路”和長江經(jīng)濟(jì)帶重大部署，既可通過優(yōu)化行駛路徑，形成便捷高效的向東、向南大通道，進(jìn)一步完善國家高速路網(wǎng)，又可為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的提供重要支撐，促進(jìn)重慶主城與渝東南、湘西地區(qū)的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系和物資交流，構(gòu)建自然資源、生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品、綠色旅游的快捷通道。