滇西南地區(qū)某高速公路路線方案比選分析

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