山區(qū)高速公路路線設(shè)計比選研究

吉明、李昂

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

公路線路方案的比較與選擇，是公路工程設(shè)計的重點，也是公路設(shè)計的根本，其對于公路建設(shè)施工起著至關(guān)重要的作用，只有科學(xué)合理地比較和選擇，才能確保打造出高質(zhì)量的設(shè)計產(chǎn)品。線路比選方法是公路工程設(shè)計方案比選工作的關(guān)鍵，要想將其有效地應(yīng)用到實際工作當(dāng)中，就必須掌握其在具體應(yīng)用時的優(yōu)勢和不足之處，將其優(yōu)勢充分地發(fā)揮出來[1]。

1 路線設(shè)計要點

對于山區(qū)范圍內(nèi)的高速公路建設(shè)工作而言，首要面對的便是路線的設(shè)計選擇工作。山區(qū)中由于山多谷深，再加上其山勢、地質(zhì)等情況都要比平原地區(qū)更為復(fù)雜，使得路線設(shè)計工作需承擔(dān)的任務(wù)量十分龐大，而最終能夠被用來進(jìn)行具體實施的方案又較少。

從地形的角度加以分析。在山地區(qū)域中建設(shè)高速公路，其在路線設(shè)計方面往往需要考慮的因素眾多，如平、縱、橫等幾個方面的情況都需要細(xì)致研究。其中，平面主要包括平曲線半徑、平曲線長度等；而縱面主要包括縱坡、最大坡度、豎曲線長度、豎曲線半徑等。這些都是在具體設(shè)計過程中需要注意的事項[2]。從地形地勢角度考慮，主要包括地形地勢的高差、坡度和坡向等幾個方面。由于山區(qū)地形、地質(zhì)條件較為復(fù)雜，路線方案的比選以及平縱指標(biāo)的選擇就尤為關(guān)鍵。

2 各路線方案分析及方案對比

2.1 高良至終點段

2.1.1 嶺黑至三家寨段路線

K 線（見圖1）采用避繞科白小學(xué)、科白電站的方式，路線總體走鳳尾河右岸通過，同時較工可線位平面指標(biāo)大大提高。

圖1 K 線分布圖

第一，工可線長4000m，K 線長3900m。

第二，工可線平面最小半徑R=700m，最大縱坡坡i=4%，K 線最小平曲線半徑R=1200m，最大縱坡i=3.903%。

2.1.2 三家寨至衛(wèi)那普段路

K 線適當(dāng)繞長，取消工可的3 座短隧道雨廈1 號（412m）、雨廈2 號（205m）、衛(wèi)那普隧道（266m）。

第一，工可線長6000m，K 線長6200m。

第二，工可線平面最小半徑R=700m，最大縱坡坡i=4%，K 線最小平曲線半徑R=900m，最大縱坡i=3.9%。

2.1.3 腳家箐至普格段路線

K 線加大羊七溝段平面指標(biāo)，減小縱坡，同時路線偏溝谷左側(cè)布線，以便溫瀏互通布置，減少溫瀏互通連接線長度。

溫瀏互通連接線工可方案長9.4km，初設(shè)推薦線K 線方案長7.9km。

2.1.4 大壩至大箐段路線

K 線加大云龍段平面指標(biāo)，結(jié)合地形布線取消工可的2 座短隧道云龍1 號隧道（248m）、云龍2 號隧道（586m）。

2.1.5 普格至云龍段

該段K 線為工可優(yōu)化線位，在地質(zhì)調(diào)查過程中，發(fā)現(xiàn)K 線堆積體范圍較大，深度較深，K 線橋梁及路基段均不穩(wěn)定，處置費(fèi)用及風(fēng)險極大，影響路線方案，地勘建議改線繞避。

2.2 路線方案比較

2.2.1 起點至龍慶段（K0+000—K20+400）

根據(jù)院內(nèi)方案審查意見及初步設(shè)計大線方案審查意見，對A3、A4 與K 線進(jìn)行比較。

K 線：起點至補(bǔ)勒段為工可優(yōu)化方案。

A3 線：起點南移約2.8km，以順直線形布線至補(bǔ)勒接上K線，建設(shè)里程減短約1.4km。

A4 線：起點與K 線一致，以順直線形布線至菁門接上K線，建設(shè)里程減短約0.73km。

對K 線、A3 線方案進(jìn)行比較。第一，技術(shù)指標(biāo)：A3 線建設(shè)里程短約1.376km，平縱面指標(biāo)較高。第二，功能定位：該項目為云南省高速公路規(guī)劃網(wǎng)中第一縱的一段，主交通流方向多繞行約1.4km。第三，地方政府意見：A3 線起點段位于紅河州瀘西縣境內(nèi)，用地、建設(shè)等報建手續(xù)較麻煩，地方政府支持K 線方案。第四，建安費(fèi)：A3 線低7200 萬元。綜合比較，K線、A3 線方案各有優(yōu)劣，初設(shè)階段推薦K線，A3 線同精度比較，K 線、A3 線方案比較如表1 所示。

表1 K 線、A3 線方案比較表

K 線、A4 線方案比較：第一，技術(shù)指標(biāo)：A4 線路線長度短約728m、平縱指標(biāo)與K 線相當(dāng)。A4 線增加一座特長隧道，行車舒適性K 線較好。第二，施工難度：A2 線橋隧規(guī)模相對較大，且有一座特長隧道，施工難度相對較大。綜合比較，K 線較優(yōu)，K 線、A4 線方案比較如表2 所示。

表2 K 線、A4 線方案比較表

對K 線、A3 線、A5 線方案進(jìn)行比較。第一，技術(shù)指 標(biāo)：K 線、A3 線、A5 線方案平面指標(biāo)均較高；K 線、A3 線縱面指標(biāo)較高，A5 線縱面指標(biāo)相對較低；A3 線建設(shè)里程相比K 線短約1.376km，A5 線建設(shè)里程相比K 線短約1.111km。第二，功能定位：該項目為云南省高速公路規(guī)劃網(wǎng)中第一縱的一段，師宗至丘北方向為主交通流方向，交通量約為瀘西至丘北方向的3.8 倍。K 線位置符合交通量需求；A3 線主交通流方向繞行約1.4km；A5 線主交通流方向繞行0.6km。第三，工可批復(fù)符合性：K 線為工可起點位置，A3 線、A5 線與工可批復(fù)起點位置距離較遠(yuǎn)。第四，地方政府意見：A3 線主交通流方向繞行較遠(yuǎn)，A5 線對居者樂村影響較大。師宗縣支持采用K 線方案。第五，A3 線、A5線建設(shè)里程較短，建安費(fèi)較少，A3 線方案可節(jié)約5800萬元，A5 線方案可節(jié)約3100 萬元。綜合比較，三個方案各有優(yōu)劣，初設(shè)階段推薦K線，A3 線同精度比較，A5 線論證后舍棄，K 線、A3 線、A5線方案比較如表3所示。

表3 K 線、A3 線、A5線方案比較表

2.2.2 大六菁隧道段比較

根據(jù)大六菁隧道設(shè)置情況，對A1、A2 與K 線進(jìn)行比較。

K 線：從工可線位左側(cè)繞行至菁門，取消大六菁隧道。

A1 線：A1 線為工可線位右側(cè)繞行方案，減短大六菁隧道長度。

A2 線：A2 線為工可優(yōu)化線位。

對K 線、A1 線方案進(jìn)行比較。第一，技術(shù)指標(biāo)：A1 線繞長236m，K 線平縱面指標(biāo)優(yōu)于A1 線。第二，施工難度：A1 線有一座長隧道，施工難度相對較大。第三，建安費(fèi)：K 線低1.2 億元。綜合比較，K 線較優(yōu)，初設(shè)階段推薦K線，K 線、A1 線方案比較如表4 所示。

表4 K 線、A1 線方案比較表

對K 線、A2 線方案進(jìn)行比較。第一，技術(shù)指標(biāo)：A2 線繞長53m，K 線平縱面指標(biāo)優(yōu)于A2 線。第二，施工難度：A2 線橋隧規(guī)模較大，且有一座長隧道，施工難度相對較大。第三，建安費(fèi)：K 線低1.85 億元。綜合比較，K 線較優(yōu)，初設(shè)階段推薦K線，A2 定性比較后 舍棄，K 線、A2 線方案比較如表5所示。

表5 K 線、A2 線方案比較表

2.2.3 龍慶至高良段（K20+400—K57+280.971）

根據(jù)工可方案，龍慶至高良段主要影響因素有四個：其一，龍慶至南盤江段為連續(xù)下坡路段，長度約為27km，高差672m，平均縱坡2.49%；其二，工可方案穿越菌子山保護(hù)區(qū)緩沖區(qū)約14.6km；其三，南盤江橋位選擇：工可推薦方案為主跨750m 的懸索橋；其四，五龍互通設(shè)置情況：工可五龍互通方案規(guī)模較大，且連接線設(shè)置一座2km 隧道，整體規(guī)模較大。

初設(shè)階段結(jié)合長大下坡、穿越菌子山保護(hù)區(qū)緩沖區(qū)范圍、五龍互通設(shè)置、南盤江橋位等因素，對B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B10、B11 等方案與K線進(jìn)行比較。

（1）K 線、B1 線、B2 線方案比較

該段為龍慶鄉(xiāng)至南盤江段段大線方案比較。

K 線：過龍慶鄉(xiāng)后，設(shè)置隧道穿越菌子山保護(hù)區(qū)緩沖區(qū)，之后沿地形經(jīng)芭蕉溝、大黑溝、巖峰洞、花桂至羅里溝附近設(shè)置五龍互通連接五龍鄉(xiāng)，之后設(shè)置隧道穿越山體至未蘭溝，設(shè)置南盤江服務(wù)區(qū)，之后設(shè)置南盤江特大橋跨越南盤江。

B1 線：為工可優(yōu)化線位。過龍慶鄉(xiāng)后，設(shè)置隧道穿越山體至結(jié)雨坡，之后沿地形展線，經(jīng)獅子山、小板田、石界埡口、干石洞、芭蕉溝、大黑溝、巖峰洞、花桂，之后設(shè)置隧道穿越山體至未蘭溝附近，設(shè)置五龍互通，之后接入K 線。

B2 線：過龍慶鄉(xiāng)后，設(shè)置隧道穿越菌子山保護(hù)區(qū)緩沖區(qū)，之后沿地形經(jīng)芭蕉溝、大黑溝、巖峰洞、果吉、花桂至羅里溝附近設(shè)置五龍互通連接五龍鄉(xiāng)，之后設(shè)置隧道穿越山體至未蘭溝，接入K 線。

對K 線、B1 線、B2 線方案進(jìn)行比較。第一，技術(shù)指標(biāo)：三個方案長度相當(dāng)，K 線平縱指標(biāo)最好。第二，施工難度：K 線隧道規(guī)模較大，加上五龍互通后，K 線橋隧規(guī)模小于B1 線。第三，五龍互通設(shè)置：K 線、B2線五龍互通設(shè)置條件較好，B1 線連接線需增加2.2km隧道。第四，地方政府意見：地方政府同意并支持在羅里溝附近設(shè)置五龍互通。第五，建安費(fèi)：加上五龍互通及連接線，K 線最低，為39.01 億元，B1線比K 線高1.13 億元，B2 線比K 線高0.25 億元。綜合比較，K線較優(yōu)，該段推薦K線，K 線、B1 線、B2 線方案比較如表6 所示。

表6 K 線、B1 線、B2 線方案比較 表

（2）K 線、B11 線方案比較

該段為龍慶鄉(xiāng)至南盤江段段大線方案比較。

K 線：過龍慶鄉(xiāng)后，設(shè)置隧道穿越菌子山保護(hù)區(qū)緩沖區(qū)，之后沿地形經(jīng)芭蕉溝、大黑溝、巖峰洞、花桂至羅里溝附近設(shè)置五龍互通連接五龍鄉(xiāng)，之后設(shè)置隧道穿越山體至未蘭溝，設(shè)置南盤江服務(wù)區(qū)，之后設(shè)置南盤江特大橋跨越南盤江。

B11 線：與K 線基本一致，羅里溝處加大半徑到2000m，龍慶段適當(dāng)繞長。

對K 線、B11 線方案進(jìn)行比較。第一，技術(shù)指標(biāo)：K 線路線長約400m、平縱指標(biāo)K 線較好。第二，施工難度：兩方案橋隧規(guī)模相當(dāng)，B11 線南盤江橋位適當(dāng)抬高，主跨有所增大，施工難度相對較大。第三，五龍互通設(shè)置：K 線五龍互通設(shè)置在羅里溝處，B11 線五龍互通設(shè)置在未蘭溝附近。B11 線互通匝道橋較多、橋高較高，無合適位置設(shè)置收費(fèi)站及場坪，連接線繞長約2480m，其中隧道約1600m。第四，建安費(fèi)：K 線低0.8 億元。加上五龍互通，K 線低約2.57 億元。綜合比較，K 線最優(yōu)，K 線、B11 線方案比較如表7 所示。

表7 K 線、B11線方案比較表

3 結(jié)語

公路路線設(shè)計方案的比選對公路設(shè)計方案的改進(jìn)起著非常重要的作用。掌握多種比選方法，綜合運(yùn)用各種比選方法的優(yōu)勢，結(jié)合工程概況和各項經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，抓住控制方案的關(guān)鍵問題和關(guān)鍵指標(biāo)，進(jìn)行綜合比較和認(rèn)真分析，可以從根本上保證公路工程路線設(shè)計方案的科學(xué)性和合理性[3]。