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      滇西南地區(qū)某高速公路路線方案比選分析

      2024-12-31 00:00:00夏旖琪肖侃韋錫望
      西部交通科技 2024年10期
      關(guān)鍵詞:選線互通路線

      文章以滇西南地區(qū)某高速公路路線方案設(shè)計(jì)為例,綜合考慮社會經(jīng)濟(jì)效應(yīng)、路網(wǎng)規(guī)劃銜接、環(huán)境適應(yīng)協(xié)調(diào)以及線型指標(biāo)、地形地貌、地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)物數(shù)量、工程造價等工程建設(shè)條件因素,分析了K線貫通方案及A、E線局部比選方案,最終確定了K線方案為最優(yōu)路線設(shè)計(jì)方案,體現(xiàn)了地質(zhì)選線以及多因素、多目標(biāo)、多角度綜合比選的重要性,為類似高速公路選線提供參考。

      路線設(shè)計(jì);地質(zhì)選線;方案比選

      U412.24+3A050143

      作者簡介:夏旖琪(1992—),碩士,工程師,主要從事道路與橋梁工程專業(yè)設(shè)計(jì)工作。

      0" 引言

      公路等帶狀工程選線是一項(xiàng)兼具綜合性和復(fù)雜性的系統(tǒng)工程,需權(quán)衡工程地質(zhì)條件、投資控制、環(huán)境保護(hù)、路網(wǎng)規(guī)劃等多方面因素[1-4]。地質(zhì)選線的質(zhì)量直接關(guān)系到路線方案的可行性、工程建設(shè)的安全性和可靠性、工程經(jīng)濟(jì)的合理性等,因此應(yīng)重視地質(zhì)災(zāi)害分布對選線的影響,并嚴(yán)格遵循“地質(zhì)選線”的原則。公路工程技術(shù)人員致力于探索能規(guī)避、減輕、防范地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的有效方式,高文濤等[5]基于西南地區(qū)多條高速選線實(shí)踐,提出了工程地質(zhì)選線的“八宜八不宜”的選線原則。鑒于全新世活動斷裂對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的威脅,多項(xiàng)研究及規(guī)范[6]均建議公路、鐵路、油氣管道等帶狀工程盡可能減少全新世活動斷裂對工程的影響:(1)在路線展布上應(yīng)做好地質(zhì)選線工作,盡可能以小角度穿越背向斜軸線的順層單斜側(cè),在地震波入射方面,峽谷一側(cè)應(yīng)謹(jǐn)慎布設(shè)工程;(2)避免在逆斷層上盤迂回展線、長距離穿越走滑斷層的主動盤;在工程敷設(shè)方式上,盡量以路基、短隧、短跨低橋?yàn)橹鳎唬?)橋梁工程應(yīng)采用避讓或抗斷措施,避免在斷裂處設(shè)置大型互通橋梁,A類橋梁應(yīng)盡量避開主斷裂[7-8];(4)隧道工程以最短距離穿越斷層為原則,盡量規(guī)避活動斷裂帶中心或地表破裂帶;(5)重要工程可設(shè)置一定距離的主動避讓帶,以減小地震距離效應(yīng)及追隨效應(yīng)。

      滇西南地區(qū)于東亞、南亞和青藏高原三大地理區(qū)域的交匯處,多由海拔1 000~4 000 m的中高山脈組成,地形艱險、地質(zhì)條件復(fù)雜,帶狀工程不可避免地需要穿越全新世活動斷裂[9-12]。本文以滇西南地區(qū)某高速公路項(xiàng)目為例,探討如何在斷裂密集的構(gòu)造活躍地區(qū)進(jìn)行公路選線,繞避重大地質(zhì)災(zāi)害,選擇有利的地形布設(shè),同時兼顧環(huán)境保護(hù)和投資控制,充分考慮方案的安全性和長期效益,以實(shí)現(xiàn)綜合效益最大化。

      1" 選線背景

      1.1" 工程概況

      某高速公路項(xiàng)目位于滇西南地區(qū),起點(diǎn)在云南省臨滄市雙江縣東側(cè),連接在建的雙江至瀾滄高速公路雙江互通;途經(jīng)下芒樂、賀科邊境檢查站、軍列、勐省鎮(zhèn)新布景,終點(diǎn)與在建瑞麗至孟連高速公路勐省北互通接順,全長53.119 km??傮w呈東北沿西南走向,沿線海拔為690~2 000 m。

      1.2" 地形地貌

      展線區(qū)地處滇西南地區(qū)保山-孟連沉降帶中段,區(qū)內(nèi)地形地貌特征受昌寧-孟連大斷裂、瀾滄江斷裂影響,形成構(gòu)造中山峽谷地貌、構(gòu)造寬谷地貌。東西向地形分別為構(gòu)造形成的寬谷地貌,走向分別與南皮河、小黑江流向一致,寬谷周邊均被連綿山體包圍;南北向則形成谷嶺相間地貌,地形起伏大,沿小黑江河谷兩岸地形陡峭,峽谷深切,相對高差大,谷底山嶺最大高差為2 700 m。小黑江段自然坡度為10°~45°,河流階地及山坡段自然坡度為15°~80°,部分坡面幾乎垂直,山體破碎,植被稀疏。

      1.3" 地質(zhì)構(gòu)造及地震動參數(shù)

      展線區(qū)屬印度板塊和亞歐板塊的強(qiáng)烈碰撞變形區(qū),位于汗母壩-瀾滄斷裂、黑河斷裂、南汀河斷裂、孟連斷裂和打洛斷裂構(gòu)成的滇西南地震帶中部,沿汗母壩斷裂周邊地震記錄共記有M≥4.7級的29次,呈現(xiàn)強(qiáng)震頻發(fā)、震中密集、多相對集中呈帶狀的特點(diǎn),是我國強(qiáng)震活動最為頻繁的地區(qū)之一。展線區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜,構(gòu)造體系分屬于岡瓦納板塊中的保山地塊,北東向和北西向兩組斷裂相互交織,造就了形態(tài)紛繁多樣、規(guī)模差異明顯的斷塊群落,地震設(shè)防烈度Ⅸ度。

      1.4" 地層巖性

      展線區(qū)地層巖性主要有古生界泥盆系(D)、古生界石炭系(C),古生界二疊系(P)、侏羅系(J)、古近系(N)、新生界第四系(Q)等地層,主要以碳酸鹽巖、碎屑巖為主,少部分地區(qū)出露變質(zhì)巖。

      2" 項(xiàng)目的重點(diǎn)難點(diǎn)分析

      該項(xiàng)目作為我國西南地區(qū)與東南亞國家間的出境通邊國際大通道,對其建設(shè)里程、流通效率均有較高的要求。而雙江盆地平均1 100 m,勐省鎮(zhèn)地貌屬侵蝕構(gòu)造盆地,平均海拔為850 m,兩地間除小黑江峽谷高程與起終點(diǎn)相近外,其余區(qū)域均被邦馬山三岔構(gòu)造東西側(cè)的連綿高山包圍。若為避讓汗母壩斷裂而沿小黑江兩岸布線,將導(dǎo)致路線長度明顯增多,出現(xiàn)數(shù)量龐大、埋深很高的長大隧道群,工程建設(shè)投資、運(yùn)營難度急劇增加。

      經(jīng)分析,影響該項(xiàng)目路線方案的重難點(diǎn)因素有:(1)起點(diǎn)路段受雙江縣規(guī)劃影響,克服高差展線至勐勐河岸,按沿河線布設(shè)路線方案;(2)沿線存在全新世活動斷裂-汗母壩斷裂及巖溶、膨脹土、崩塌等多種地質(zhì)問題;(3)路線方案需考慮沿線公路路網(wǎng)現(xiàn)狀和規(guī)劃,同時涉及石佛洞等國家級文物保護(hù)區(qū)等線位控制因素。綜合以上因素,項(xiàng)目可選走廊帶具備唯一性,路線布設(shè)空間小,選線難度高。

      滇西南地區(qū)某高速公路路線方案比選分析/夏旖琪,肖" 侃,韋錫望

      3" 方案布設(shè)

      以路線走廊帶范圍為基礎(chǔ),路線起訖點(diǎn)、主要控制點(diǎn)為基本依據(jù),綜合考慮地形地貌、地質(zhì)條件、氣象水文等自然條件,以及公路等級、使用功能、技術(shù)指標(biāo)、大型構(gòu)造物等控制性工程的建設(shè)條件,由帶到線,綜合評價分析、定性研究、定量比較,同等深度研究了K線貫通方案及A、E線局部比選方案(見圖1)。

      3.1" K方案

      K方案路線走向:路線起點(diǎn)位于雙江縣東側(cè)磨刀河村附近,與臨翔至雙江高速公路雙江互通相接,路線終點(diǎn)與瑞麗至孟連高速公路勐省北互通相接;路線總體呈東北沿西南走向,途經(jīng)下芒樂南側(cè),跨過南宋河再沿勐勐河南岸布線至勐勐河與小黑河匯流處,于小黑江北岸設(shè)置賀科互通與省道S336相接,設(shè)置橋梁跨過小黑河,沿小黑河南岸布線至金列村,于K34+300處跨小黑河至北岸,于K39+700再次跨越至小黑河南岸設(shè)置隧道群,避讓石佛洞文物、滄源崖畫七號點(diǎn)左側(cè)布設(shè)。

      3.2" A方案

      路線起點(diǎn)位于小黑江南岸壩嶺一組北面,設(shè)置橋梁基本沿小黑江兩側(cè)布線,終點(diǎn)位于永儒厙北側(cè)與K線相接,路線長10.259 km。A方案充分利用小黑江南側(cè)狹小位置布線,屬沿河線方案,目的是減小隧道長度,盡量設(shè)置橋梁的局部路線走廊帶。

      3.3" E方案

      路線起點(diǎn)位于小麻勐下寨北面小黑江北岸,向西南側(cè)偏離K線,設(shè)置特長隧道穿過小麻勐上寨山脈,于安宇山位置設(shè)置高架橋跨過賀勐河,再向西南側(cè)布線,于勐省農(nóng)場設(shè)置高架橋跨拉勐河,路線終點(diǎn)與瑞麗至孟連高速公路賀臘樞紐互通相接,路線長20.079 km。

      E方案在可行走廊帶內(nèi)擇選最優(yōu)走廊帶,確定路線終點(diǎn)位置與瑞麗至孟連高速公路相接方式。方案終點(diǎn)位于滄源機(jī)場東側(cè),通過設(shè)置賀臘互通與瑞麗至孟連高速公路連通,使臨滄機(jī)場至滄源機(jī)場距離較K線方案短4 km,項(xiàng)目建成后兩機(jī)場距離縮短,同時也繞開了石佛洞文物和旅游保護(hù)區(qū)范圍。

      4" 方案比選

      4.1" K線(K39+200~K49+500)與A線(AK39+200~AK49+459)路線方案比較

      K線方案的平縱面指標(biāo)相對較高,路線較為順直。地形條件相對較為簡單,可避開峽谷地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域,對施工建設(shè)有利,減少運(yùn)營期間落石的風(fēng)險。但隧道規(guī)模相對較大。

      A線方案可減少1座特長隧道,但平縱面指標(biāo)較低,路線經(jīng)過小黑江峽谷地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域,對施工建設(shè)不利,運(yùn)營期間存在落石的風(fēng)險,對行車安全不利。如布設(shè)高速公路后,省道S336需要改移長度達(dá)3 km,施工期間將嚴(yán)重影響現(xiàn)狀省道通行能力,并且對沿線自然景觀破壞較為明顯。

      K線方案與A線方案主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)綜合對比見表1。

      該路段路線方案選擇主要側(cè)重點(diǎn)是:減少項(xiàng)目運(yùn)營期間落石的風(fēng)險,最大程度地保護(hù)自然條件,減少對省道S336的交通行車干擾,便于施工建設(shè)需要。推薦采用K線方案。

      4.2" K線(K38+200~K52+119)與E線(EK38+200~EK58+267)路線方案比較

      K線方案平縱面指標(biāo)相對較高,路線較為順直。路線與瑞麗至孟連高速公路相接后,臨滄往清水河方向的路線長度短,為14 km,且未存在繞行。地形條件較為平坦,路線可避開峽谷地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域,跨越河溝的橋梁高度較低,對施工建設(shè)有利,同時可減少運(yùn)營期間落石的風(fēng)險。但相對于E線方案,K線方案距滄源崖畫八號點(diǎn)、石佛洞景區(qū)較近。

      E線方案終點(diǎn)設(shè)置在賀臘樞紐互通經(jīng)轉(zhuǎn)換交通后,距離滄源機(jī)場較近,較K線方案短5 km。但E線路地形條件較為復(fù)雜,橋隧比高達(dá)87.2%,永讓新寨特大橋橋梁墩臺高度>240 m,革改新村特大橋橋梁墩臺高度>245 m,橋梁施工風(fēng)險和難度增加,影響施工工期和進(jìn)度,運(yùn)營期間維護(hù)成本較高。路線多處經(jīng)過國家公益林保護(hù)區(qū)范圍內(nèi),占用公益林地面積較多。且E線方案的終點(diǎn)跨過河溝與瑞麗至孟連高速公路相接,沖溝位置地勢較低,需增設(shè)約1 900 m高架橋,導(dǎo)致E線方案的終點(diǎn)接線位置工程規(guī)模大。

      K線方案與E線方案主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)綜合對比見表2。

      E線方案路線總體里程增長,導(dǎo)致工程造價明顯增加,對高速公路融資不利。且E線方案接線位置設(shè)置的互通線型指標(biāo)偏低,地形條件相對困難,導(dǎo)致互通規(guī)模增大:特大橋數(shù)量增加,工程規(guī)模較大,施工周期長、運(yùn)營費(fèi)用高、風(fēng)險大、后續(xù)管理難度大。因此,E線工程造價明顯高于K線方案。

      綜上所述,該路段路線方案選擇主要側(cè)重點(diǎn)是:盡量利用地形條件擬定線位,少占國家公益林;加快項(xiàng)目開工建設(shè),降低項(xiàng)目運(yùn)營期間的成本風(fēng)險;最大程度保護(hù)自然條件;便于施工建設(shè)需要。最終推薦采用K線方案。

      4.3" 比選結(jié)論

      從路網(wǎng)規(guī)劃的銜接合理性、社會經(jīng)濟(jì)效應(yīng)帶動性、自然環(huán)境和社會環(huán)境的協(xié)調(diào)性、地質(zhì)條件的適應(yīng)性以及行車舒適性、管養(yǎng)簡易性、項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性等多方面綜合考慮,K線方案的路線與路網(wǎng)銜接性好,最符合規(guī)劃要求,平縱指標(biāo)適合,工程規(guī)模最小,工程造價最低,總體評價最優(yōu)。故推薦在該項(xiàng)目采用K線方案。

      5" 結(jié)語

      滇西南地區(qū)地形復(fù)雜、地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育,高速公路路線設(shè)計(jì)一定要高度結(jié)合地質(zhì)因素,把工程安全放在第一位,繞避重大地質(zhì)災(zāi)害,并選擇有利的地形布設(shè)。通過線位、地質(zhì)、地形結(jié)合選線,大大降低安全隱患,同時也要考慮地方路網(wǎng)規(guī)劃的要求和項(xiàng)目沿線的發(fā)展需求,盡可能優(yōu)化技術(shù)指標(biāo)以減少工程投資,實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)、多角度的綜合比選。

      經(jīng)過精細(xì)的比選分析,該項(xiàng)目將建設(shè)里程縮短了6.16 km、節(jié)約投資20余萬元,在避開重要影響因素的同時,實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的雙重提升。為同類地質(zhì)條件下的路線設(shè)計(jì)提供思路與方法,具有借鑒意義。

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      20240312

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