比選方案下公路設(shè)計(jì)優(yōu)化探討

摘" 要：該文以靈臺(tái)至華亭高速公路設(shè)計(jì)過(guò)程中的部分方案的比選為例，通過(guò)對(duì)2種情況的線路方案比選設(shè)計(jì)，分別提出2種以上的設(shè)計(jì)路線與方案，詳細(xì)分析各個(gè)方案中線路走向的優(yōu)缺點(diǎn)，計(jì)算工程規(guī)模，做出技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較，最終確定路線走向的優(yōu)化方案，從而保證項(xiàng)目實(shí)施后能發(fā)揮其良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，從而達(dá)到一條公路設(shè)計(jì)能帶動(dòng)沿線經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，發(fā)揮和產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化比選對(duì)于類似地形、地質(zhì)等條件公路設(shè)計(jì)都有著非常重要的借鑒意義與參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)；公路；方案比選；探討；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：U412.36" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）03-0141-05

Abstract： Based on the comparison and selection of some schemes during the design process of Lingtai to Huating Expressway， this paper proposes more than two design routes and schemes through the comparison and selection of design line schemes in two situations. The advantages and disadvantages of the line direction in each scheme are analyzed in detail， the project scale is calculated， the technical and economic comparisons are made， and the optimization plan for the route direction is finally determined， so as to ensure that the project can exert its good economic and social benefits after implementation. Thus， the design of a highway can drive the economic development along the route， and bring into play and produce good economic and social benefits. The optimization， comparison and selection of design plans has very important reference significance and reference value for highway design with similar terrain， geology and other conditions.

Keywords： design; highway; plan comparison; discussion; optimization

我國(guó)JTG C10—2007《公路勘測(cè)規(guī)范》對(duì)公路勘察、設(shè)計(jì)過(guò)程做出了詳細(xì)規(guī)定，并將道路勘察、設(shè)計(jì)的選線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比選，以滿足和服務(wù)于沿線的國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)。影響公路線路走向選定的因素甚多，設(shè)計(jì)是其中的主要因素。

一條公路設(shè)計(jì)的好與壞、成功與失敗，是否能帶動(dòng)沿線的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，發(fā)揮和產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，無(wú)不與設(shè)計(jì)人員做好前期的設(shè)計(jì)比選與優(yōu)化密切相關(guān)。本文以S28線靈臺(tái)至華亭高速公路設(shè)計(jì)過(guò)程中的部分方案的比選為例，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程中方案比較、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化作出詳細(xì)分析，最終確定了路線的走向和施工項(xiàng)目，從而保證項(xiàng)目實(shí)施后能發(fā)揮其良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

1" 工程概況

S28線靈臺(tái)至華亭高速公路是列入《甘肅省“十三五”交通運(yùn)輸發(fā)展規(guī)劃》的重大項(xiàng)目，項(xiàng)目主線起點(diǎn)位于平?jīng)鍪徐`臺(tái)縣城西水泉村，終點(diǎn)至華亭市安口鎮(zhèn)石堡子（高莊），樞紐立交與G85銀川至昆明高速公路彭陽(yáng)至大橋村段相接，路線全長(zhǎng)99.721 km。其中，主線長(zhǎng)88.233 km，互通立交連接線長(zhǎng)11.488 km。全線采用雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，主線速度80 km/h。S28靈華項(xiàng)目的建成將打通華亭、崇信、靈臺(tái)通往陜西咸陽(yáng)的快速通道，對(duì)整合區(qū)域優(yōu)勢(shì)資源，加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有示范帶動(dòng)作用，同時(shí)強(qiáng)力助推沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興。

2" 走廊帶方案比選

2.1" 靈臺(tái)西（水泉村）至梁原段（AK14+500～AK66+900）

針對(duì)區(qū)靈臺(tái)縣的區(qū)域經(jīng)濟(jì)布局、水源地、公益林和占地拆遷等社會(huì)敏感點(diǎn)分布以及地形、地質(zhì)條件、工程造價(jià)等綜合因素?cái)M定了2個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，分別為塬面走廊（A方案）、塬底走廊（E方案）。

2.1.1" 塬面走廊（A方案，A1-2+A2+A3，DK14+500～AK66+900）（水泉村-什字鎮(zhèn)（寺殿周）-朝那（西張村）-梁原（橫渠））

設(shè)計(jì)路線走向：路線起于靈臺(tái)西水泉村，隨后沿楊村溝逆流而上至任家灣，后展線上塬，經(jīng)談家坡、陳家溝圈、南頭姚家、什字鎮(zhèn)寺殿周、水晶村、北溝、合集村、上良鄉(xiāng)和景家塬，在西張村跨越X043線后展線下塬，經(jīng)馬家寨、范家溝，自梁原西南側(cè)過(guò)境，跨黑河后路線布設(shè)于黑河川北側(cè)二級(jí)階地，終點(diǎn)止于梁原鄉(xiāng)橫渠村，路線52.227 km。

設(shè)計(jì)方案優(yōu)點(diǎn)：①路線過(guò)境了靈臺(tái)縣城以及什字塬塬面的獨(dú)什字、上良、朝那和梁原等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，影響人口較多（直接影響人口為16.8萬(wàn)人），區(qū)域經(jīng)濟(jì)輻射帶動(dòng)作用強(qiáng)；②對(duì)靈臺(tái)縣城飲用水源地?zé)o影響，僅跨越達(dá)溪河國(guó)家級(jí)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)1次，環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)較小，立項(xiàng)審批難度??；③隧道較短（較E方案短7.33 km），且無(wú)特長(zhǎng)隧道，后期運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用較低；④靈臺(tái)縣地方政府對(duì)該方案認(rèn)可度較高。

設(shè)計(jì)其設(shè)計(jì)方案缺點(diǎn)：①路線繞曲，建設(shè)里程長(zhǎng)（較E方案長(zhǎng)5.032 km），橋隧構(gòu)造物多，工程造價(jià)高（較E方案高6.2億元）；②存在2個(gè)上、下塬段，長(zhǎng)大縱坡路段相對(duì)較多（什字上塬段縱坡為2.37%/15.07 km，朝那下塬段縱坡為-2.46%/9.41 km），行車安全性相對(duì)較差；③什字上塬段，沿塬邊溝壑布設(shè)，地形起伏變化大，地形條件復(fù)雜；④塬面路段占地、拆遷數(shù)量較大。

2.1.2" 塬底走廊（E方案，EK14+500～EK61+695）

設(shè)計(jì)路線走向：路線起于靈臺(tái)西水泉村，在楊村以310、1 220、2 900 m隧道群穿越樊家山，進(jìn)入澗河溝，其后沿澗河溝逆流而上，經(jīng)付家溝門、下河、白家河和河里，在柳家莊以3 330、820 m隧道群穿越什字塬至南坡，隨后再以1 870、930 m隧道穿越馬寨塬面于梁原鄉(xiāng)西南側(cè)過(guò)境，跨黑河后路線布設(shè)于黑河川北側(cè)二級(jí)階地，終點(diǎn)止于梁原鄉(xiāng)橫渠村，路線長(zhǎng)47.195 km。

設(shè)計(jì)方案優(yōu)點(diǎn)：①路線順捷，建設(shè)里程短（較A方案短5.032 km）；工程造價(jià)低（較A方案低6.2億元）；②無(wú)上、下塬段，縱坡較緩，行車安全性較好；③路線布設(shè)于澗河溝溝底，占地、拆遷數(shù)量最??；④路線多布設(shè)于河谷、川臺(tái)區(qū)，地形條件簡(jiǎn)單。

設(shè)計(jì)方案缺點(diǎn)：①布設(shè)路線的澗河溝內(nèi)分布有靈臺(tái)縣城飲用水源、羅家坡飲用水源、西張飲用水源3個(gè)水源地，雖然路線繞避了3個(gè)水源地的一級(jí)保護(hù)區(qū)，但有24 km路線直接位于靈臺(tái)縣城水源地上游，同時(shí)與達(dá)溪河國(guó)家級(jí)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)核心區(qū)為同一走廊，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)高，立項(xiàng)審批難度大；②路線雖然直接過(guò)境靈臺(tái)縣城（中臺(tái)鎮(zhèn)），但是未直接過(guò)境什字塬塬面的什字、上良、朝那等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，直接影響人口最少（直接影響人口為4.5萬(wàn)人），區(qū)域經(jīng)濟(jì)輻射帶動(dòng)作用相對(duì)較差；③隧道較長(zhǎng)（較A方案長(zhǎng)7.33 km），后期運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用較高，節(jié)能效益較差；④立交布設(shè)于溝底，塬面車輛上下高速公路需繞行10 km；⑤靈臺(tái)縣地方政府對(duì)該方案認(rèn)可度較低。

經(jīng)綜合比選，塬底走廊（E方案）雖然無(wú)上、下塬段，地形條件相對(duì)簡(jiǎn)單，行車安全性較好，但對(duì)靈臺(tái)縣城飲用水源地和2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)飲用水源地及達(dá)溪河國(guó)家級(jí)種質(zhì)資源保護(hù)區(qū)核心區(qū)影響較大，環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)較高，環(huán)評(píng)審批難度較大，同時(shí)未過(guò)境什字塬面的什字、上良、朝那等人口密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，區(qū)域經(jīng)濟(jì)輻射帶動(dòng)作用較差，且隧道較長(zhǎng)，后期運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用較高。塬面走廊（A方案）雖然存在上下塬長(zhǎng)大縱坡段，行車安全性相對(duì)較差，建設(shè)里程長(zhǎng)，工程造價(jià)高，但所經(jīng)區(qū)域直接影響人口數(shù)量最多（較E方案多16.8萬(wàn)人），區(qū)域經(jīng)濟(jì)輻射帶動(dòng)作用較強(qiáng)，所經(jīng)區(qū)域無(wú)大型水源地，環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)小，環(huán)評(píng)審批難度小，隧道較短，后期運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用低，節(jié)能效益較好，地方政府對(duì)該方案認(rèn)可度較高，因此將其作為推薦走廊，靈臺(tái)西（水泉村）至梁原段方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表1。

2.2" 推薦走廊局部方案比選

對(duì)于什字塬塬面、塬邊方案比選（AK31+000～AK50+000），針對(duì)路線方案對(duì)什字塬面的破壞影響程度、占地拆遷數(shù)量、橋涵工程規(guī)模和工程造價(jià)等綜合因素，在什字塬塬面擬定了2個(gè)方案進(jìn)行比選，分別為塬邊方案（A）和塬面方案（J）。

2.2.1" 塬邊方案（A方案，A2，AK31+000～AK50+000）

塬邊路線布設(shè)思路：為了減少對(duì)什字塬塬面的切割，在綜合考慮構(gòu)造物數(shù)量、墩高、跨徑及實(shí)施難度等綜合因素路線盡量布設(shè)于塬邊。

設(shè)計(jì)路線走向：路線起于什字鎮(zhèn)寺殿周，沿什字塬南塬布設(shè)，經(jīng)姚家溝村、于家崖窯、水晶村、南莊村、合集村和上良鄉(xiāng)南側(cè)，終點(diǎn)止于朝那鎮(zhèn)西張村，路線長(zhǎng)19 km。

工程規(guī)模：路線長(zhǎng)19 km，設(shè)置大橋5 051 m/12座，服務(wù)型立交2座。

設(shè)計(jì)方案優(yōu)點(diǎn)：①路線多布設(shè)于塬邊，總體上對(duì)什字塬塬面的切割較小，僅部分路段對(duì)大塊塬面有一定的切割，便于什字塬塬面的后期規(guī)劃發(fā)展及當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)、生活；②該方案最大限度地保留了什字塬塬面的完整性，便于什字塬后期的開(kāi)發(fā)利用，地方政府對(duì)該方案認(rèn)可度較高。

設(shè)計(jì)方案缺點(diǎn)：橋梁等構(gòu)造物多，且橋梁墩高較高，拆遷數(shù)量大，工程造價(jià)高（較J方案高4.5億元），實(shí)施難度相對(duì)較大。

2.2.2" 塬面方案（J方案，J，JK31+000～JK49+944）

塬面路線布設(shè)思路：鑒于塬邊方案（A方案）橋涵構(gòu)造物較多，且橋高較高，同時(shí)拆遷數(shù)量大，因此塬面方案（J方案）以減少構(gòu)造物和拆遷數(shù)量的原則進(jìn)行路線方案布設(shè)。

塬面路線走向：路線起于什字鎮(zhèn)寺殿周，經(jīng)姚家溝村，在水晶村路線向北布設(shè)，經(jīng)勝利村、羅家莊村、蔣家溝村、舊集村和澗溝村，終點(diǎn)止于朝那鎮(zhèn)西張村，路線長(zhǎng)18.944 km。

工程規(guī)模：路線長(zhǎng)18.944 km，設(shè)置大橋906 m/1座，服務(wù)型立交2座。

設(shè)計(jì)方案優(yōu)點(diǎn)：橋梁等構(gòu)造物少，拆遷數(shù)量小，工程造價(jià)低（較A方案低4.5億元），實(shí)施難度相對(duì)較小。

方案缺點(diǎn)：①路線多布設(shè)于塬面，對(duì)什字塬塬面的切割較大，大部分路段對(duì)大塊塬面有一定的切割，不利于什字塬塬面的后期規(guī)劃發(fā)展及當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)、生活；②鑒于該方案對(duì)什字塬塬面的切割破壞較為嚴(yán)重，不利于什字塬塬面的開(kāi)發(fā)利用，地方政府對(duì)該方案的認(rèn)可度較低。

經(jīng)綜合比選，雖然塬邊方案（A方案）雖然拆遷數(shù)量大，橋梁構(gòu)造物多，工程造價(jià)高，但對(duì)什字塬塬面的切割破壞較小，有利于什字塬塬面的開(kāi)發(fā)利用，便于什字塬塬面居民的生產(chǎn)、生活，地方政府對(duì)方案的認(rèn)可度較高，因此將其作為推薦方案。什字塬塬面、塬邊方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表2。

3" 終點(diǎn)接線方案比選（AK92+500～AK101+998）

根據(jù)終點(diǎn)段G85銀昆高速走向及接線區(qū)域?qū)氈需F路、華煤工業(yè)園區(qū)規(guī)劃、占地拆遷等社會(huì)影響因素及其建設(shè)、運(yùn)營(yíng)里程，工程規(guī)模和工程造價(jià)等綜合因素?cái)M定了2個(gè)方案進(jìn)行研究，分別為石堡子（高莊）接線方案（A方案）和三星（洛家莊）接線方案（H方案）。

3.1" 石堡子（高莊）接線方案（A方案，A7，AK92+500～AK101+998）

設(shè)計(jì)路線走向：路線起于銅城鎮(zhèn)，以1 167 m大橋跨越?jīng)I河、寶中鐵路及S304線至汭河北側(cè)，再以3 310、1 680 m隧道穿越徐家山至紀(jì)家莊，再沿紀(jì)家莊至華亭二級(jí)公路北側(cè)山根布線，終點(diǎn)止于石堡子村高莊，路線長(zhǎng)9.874 km。

工程規(guī)模：路線長(zhǎng)9.874 km，設(shè)置大橋3 165 m/6座，隧道4 990 m/2座，樞紐立交1座，服務(wù)型立交1座。

設(shè)計(jì)方案優(yōu)點(diǎn)：①路線建設(shè)里程短（較H方案短2.352 km），隧道短（較H方案短2 335 m），工程造價(jià)低（較H方案低5.6億元），后期運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用低；②與鐵路交叉次數(shù)較少（僅上跨寶中鐵路1次），對(duì)鐵路的影響小，實(shí)施難度小；③靈臺(tái)至平?jīng)鏊氖镤佭\(yùn)營(yíng)里程較短（靈臺(tái)至平?jīng)鏊氖镤佭\(yùn)營(yíng)里程為127.7 km，較H方案短6.8 km）。

設(shè)計(jì)方案缺點(diǎn)：拆遷數(shù)量較大，社會(huì)影響相對(duì)較大，實(shí)施難度相對(duì)較大。

3.2" 三星（洛家莊）接線方案（H方案，H，HK92+500～HK104+871）

設(shè)計(jì)路線走向：路線起于銅城鎮(zhèn)，以3 565 m隧道穿越?jīng)I河南側(cè)山體繞避銅城水庫(kù)庫(kù)區(qū)、五龍山景區(qū)規(guī)劃，再以650 m隧道穿越堡子頂山梁，跨華煤專用鐵路及關(guān)河河川，再以2 765 m隧道穿越段家山，終點(diǎn)止于三星村洛家莊，路線長(zhǎng)12.226 km。

工程規(guī)模：路線長(zhǎng)12.226 km，設(shè)置大橋2 921 m/4座，隧道7 325 m/4座，樞紐立交1座，服務(wù)型立交1座。

設(shè)計(jì)方案優(yōu)點(diǎn)：拆遷數(shù)量小，社會(huì)影響較小，實(shí)施難度相對(duì)較小。

設(shè)計(jì)方案缺點(diǎn)：①路線建設(shè)里程長(zhǎng)（較A方案長(zhǎng)2.352 km），隧道長(zhǎng)（較A方案長(zhǎng)2 335 m），工程造價(jià)高（較A方案高5.6億元），后期運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用高；②與鐵路交叉次數(shù)較多（除上跨寶中鐵路1次，還在關(guān)河川內(nèi)上跨華煤專用鐵路），對(duì)鐵路的影響大，實(shí)施難度大。③靈臺(tái)至平?jīng)鏊氖镤佭\(yùn)營(yíng)里程較長(zhǎng)（靈臺(tái)至平?jīng)鏊氖镤佭\(yùn)營(yíng)里程為134.5 km，較A方案長(zhǎng)6.8 km）。

經(jīng)綜合比選，石堡子（高莊）接線方案（A方案）雖然拆遷數(shù)量大，但其建設(shè)里程短，隧道短，工程造價(jià)低，后期運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用低，對(duì)寶中鐵路及其華煤專線干擾較小，同時(shí)靈臺(tái)至平?jīng)鲞\(yùn)營(yíng)里程較短，因此將其作為推薦方案。終點(diǎn)段接線方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較見(jiàn)表3。

4" 結(jié)論

本文以S28線靈臺(tái)至華亭高速公路設(shè)計(jì)過(guò)程中的部分方案的比選為例，通過(guò)對(duì)走廊帶方案、梁原下塬段、崇信縣城過(guò)境段、線路終點(diǎn)接線方案比選設(shè)計(jì)過(guò)程中方案比選，詳細(xì)分析了線路走向的優(yōu)缺點(diǎn)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比較，最終確定了路線走向的優(yōu)化方案，從而保證項(xiàng)目實(shí)施后能發(fā)揮其良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化比較對(duì)于類似地形、地質(zhì)等條件的公路設(shè)計(jì)都有著非常重要的借鑒意義與參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國(guó)交通部.公路勘測(cè)規(guī)范：JTG C10—2007[S].北京：人民交通出版社，2017.

[2] 交通運(yùn)輸部公路局，中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：JTG B01—2014[S].北京：人民交通出版社，2014.

[3] 中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司.公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG D30—2015[S].北京：人民交通出版社，2015.

[4] 中交第三公路工程局有限公司.公路路基施工技術(shù)規(guī)范：JTG/T3610—2019[S].北京：人民交通出版社，2019.

[5] 中交路橋技術(shù)有限公司.公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范：JTG D50-2017[S].北京：人民交通出版社，2017.

[6] 住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.工程測(cè)量規(guī)范：GB 50026—2020[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2020.

[7] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.公路勘測(cè)規(guī)范：JTG C10—2015[S].北京：人民交通出版社，2015.

[8] 中華人民共和國(guó)交通運(yùn)輸部.公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn) 第一冊(cè) 土建工程：JTG F80/1—2017[S].北京：人民交通出版社，2017.