昆明南连接线高速公路工程总体设计

宋 乔

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092）

1 概述

1.1 工程背景

南连接线高速公路位于昆明市西南滇池以北，为东西走向道路，东起于高岆立交，西止于民办科技园，与昆玉、安晋、昆安高速公路直接串连，构成滇池环湖高速公路圈。南连接线沿线连接东连接线、昆玉高速公路、残运会主干道、珥玑路、三环路延伸线、环湖东路、红塔东路、广福路等南北向干道，作为南片区一条东西向的通过性干道，同时又是构成“8”字绕城高速公路系统中“一横”不可或缺的一部分，在南片区路网和绕城高速公路系统中起着十分重要的作用，交通区位较为明显，南连接线也因而成为昆明综合交通框架系统中的一个连接转换线，对于优化路网结构有着重要的作用。

1.2 建设条件

该工程位于昆明市南片区，走向为南北向，地势为西低东高，线路起点为滇池边，地势较低，海拔在1887 m左右，线路结尾位于山区段，海拔在1983 m左右，高差接近100 m，地形起伏较大。拟建场地地层均为第四纪冲、湖积地层。在地面下72.0 m深度范围内地层除①层属近代堆积形成外，主要由黏性土、粉砂、泥炭土与粉土组成，分布规律较为复杂，软弱土性质比较特殊，泥炭质土层的厚度深，性质特别差。

1.3 工程规模

该工程为双向6车道高速公路，设计速度100 km/h，路线全长25.12 km，路基全宽33.5 m。沿线共设置7座互通式立交及众多跨河及主要道路的桥梁。

2 总体设计原则及技术指标的使用情况

2.1 总体设计思想

南连接线高速公路部分路段通过城市区，它的建设势必对沿线两侧土地开发和居民出行及环境带来影响。因此在设计中必须以服务于南连接线高速公路为重点，注重环境保护，采用新技术、新材料，坚持可持续发展的战略方针。“交通畅通、环保优先、科技创新、经济合理、持续发展”是该项目研究的总体设计思想。

2.2 总体设计原则

（1）在路线走向选择上，根据路线总方向和公路等级及其在公路网中的作用，结合综合运输条件、城市规划、社会发展需求、资源状况与开发利用计划、环境影响以及地形等自然条件综合考虑，通过分析比选，最终确定推荐路线方案。

（2）在不过大增加工程量的前提下，尽量采用较高的技术指标。注意与农田基本建设的配合，少占耕地和高产田、经济作物田、经济林园，通过城镇、名胜风景、古迹地区的路段注意与周围环境自然景观协调，适当照顾美观，尽量减少拆迁量。综合考虑处理好路、桥的关系。

（3）在路线勘选中尽量避免穿过不良地质地区，路线原则上不直接穿越不良地质地段，特别是较为严重的不良地质地段，对实在不能避让的一般不良地质地段，在探明地质情况，采取有效的工程处理措施后通过。

2.3 技术指标的总体选用

根据《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）、《公路路线设计规范》（JTG D20—2006），南连接线高速公路路线平纵面布设受地形和沿线规划道路控制点（如立交、大桥等）制约较大，但从适应远期交通量发展，保证交通安全，降低工程造价，增强项目效益方面考虑，结合道路通行能力与服务水平分析，该项目除草海隧道外，均采用100 km／h的设计速度。

草海隧道内设计车速采用80 km/h，一是考虑隧道西端连接的高峣立交草海A、B匝道设计车速为60～80 km/h，隧道设计车速应考虑与其协调匹配；二是穿跨越江海湖泊大型的桥隧经过全面论证后桥隧与两端接线允许有设计车速的合理级差，以节省桥隧工程投资和确保运营安全。

平面指标选择与实际情况相符合的平曲线半径，竖曲线指标与平曲线相协调，平纵组合经透视图检验视线良好，全线在平纵指标应用上基本均衡统一。

在具体指标选用上，平面尽量选择较高的线形指标，同时注意指标应用的均衡连续性，纵断面指标的应用在条件允许时一般不采用极限值，采用了大于一般值的竖曲线半径。

立交区内，与主线相交的道路为公路的，匝道使用公路规范；与主线相交的道路为城市道路的，匝道原则上使用公路规范，在特定条件下可使用城市道路规范。

2.4 主要技术标准

（1）道路分类：高速公路。

（2）计算行车速度

主线：V=100 km/h（草海隧道段主线：V=80 km/h）；

匝道：V=40～50 km/h（根据被相交道路计算车速选取）。

（3）横断面车道数

主线：双向6车道

匝道：回转匝道采用单车道，其它匝道根据交通量采用单车道或双车道。

（4）正常路面横坡度

桥面、地面道路均采用直线路拱；道路和桥梁的横坡采用2.0%。

（5）路面

主线、匝道采用沥青混凝土路面；收费站范围内采用水泥混凝土路面。

（6）荷载标准

结构荷载：公路-Ⅰ级；

路面结构计算荷载：BZZ-100型标准车。

3 总体方案设计

3.1 公路功能定位

根据南连接线在规划路网中的地位定性分析，以及南连接线交通量预测分析，可以确定南连接线的服务对象为：机动车以货运车辆为主，兼有为长距出行的客运车辆服务。

3.2 公路等级及服务水平确定

（1）交通流量预测

交通量分布主要根据“现代新昆明”城市总体规划，结合项目自身的地理位置及功能特点，研究区域公路网中该项目与周边路网的关系与功能定位分析。采用“四阶段法”，通过对区域交通量的分布及分配预测，并依据沿线互通式立交设置对交通流转换的分析，得到未来各特征年昆明南连接线各路段交通量预测结果，见表1。

表1 昆明南绕城高速公路交通量预测结果（单位：pcu/d）

（2）公路等级确定

根据《公路工程技术标准》（JTG B01—2003）中关于公路等级划分的规定，公路根据使用任务、功能和适应的交通量分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路、四级公路五个等级。各级公路远景设计年限平均昼夜交通量见表2。

表2 各级公路交通量适应范围表（单位：pcu/d）

根据项目所处地理位置和走廊带内其他道路的等级情况，以及上述建设项目的性质和功能分析，高速公路为专供汽车分向、分车道行驶并应全部控制出入口的多车道公路。交通量预测结果表明，该项目远景年全线各路段交通量均在50000 pcu/d以上，根据项目的实施对沿线城镇组团的带动作用明显，且项目具有昆明二环庞大的过境车流和城市交通流，交通功能强大，故该项目公路等级宜定为高速公路。

（3）服务水平分析

经计算，服务水平评价期末年（项目远景年2030年）该项目所有路段的服务水平均能维持在二级服务水平，在近期（2020年以前）大多数路段的服务水平均满足一级服务水平行车条件，远景年2030年该项目所有路段均可满足六车道行车条件，该项目选定的设计技术标准是能够满足公路通行能力和服务水平的要求的。本着项目一次性实施原则，该项目推荐采用六车道规模，见表3。

表3 本项目服务水平评价表

3.3 总体方案的确定

3.3.1 路线总体方案

该工程线位起点为昆安高速公路高峣立交（该工程不含此立交），穿越草海后下穿滇池路，随即经过大坝村、周家地村，在徐家堆处与规划环湖公路、现状广福路构成枢纽立交，往东南行经赵家场、梁家村、龙马西村、高庙后，在杜家营以南上跨昆玉高速公路，随后路线折向东北方向经过云峰机械厂，跨越昆河铁路和南昆铁路，最终接入昆明东连接线既有主线收费站，终点里程为K24+998.258。该项目由于受规划红线控制，路线走向基本确定。

对与南昆铁路、昆玉铁路相交位置的局部路段进行比选。A线方案路线长度最短，投资也略低于K线方案，但A线方案存在两处高边坡，且最小圆曲线半径为800 m，线形相对较差；B线方案虽然路线最长，但工程量最小，前期建设可节省大量投资，但下穿铁路施工难度较大，对铁路的影响最大；K线方案路线长度适中，由于桥梁工程量较大，故投资最高，上跨既有铁路，对铁路影响小。最终推荐采用K线方案，见图1。

图1 路线比选图

3.3.2 工程总体方案

（1）穿越草海结构型式的选择

穿越草海段对隧道方案和桥梁方案进行了论证比选。该项目所经滇池草海区域，位于著名的西山风景名胜区，山水相映成趣，在此建造桥梁虽然可能产生新的景观，但对景观的影响和破坏风险很大。隧道方案在生态环境、景观效果、气候适应性、航运影响、渔业影响、土地利用等多方面均优于桥梁方案，尤其是在滇池这一著名风景旅游区建设工程项目，其景观效果和对生态环境的影响更应作为重点因素来考虑。最终穿越草海段采用隧道方案。

（2）草海隧道-徐家堆立交段总体方案

考虑到该工程在设计范围内水系和横向道路众多，且该工程在设计范围内大部分路段地质条件较差，而地基处理不仅工程沉降不易控制，且会对滇池水系的补水产生较大的影响，因此考虑不采用普通的填土路基形式，而采用与常规填土路基标高接近的低架桥的形式作为该工程主线的结构形式。

南连接线草海隧道敞开段结束后，以低架桥的形式跨越西坝河与船房河，主线下穿滇池路后即进入主线收费口，再以低架桥的形式向东至徐家堆立交，起坡接入立交中南连接主线高架。

（3）徐家堆立交-民办科技园立交段总体方案

环湖路-残运会主干路段采用低架桥形式，残运会主干路-民办科技园段为微丘地带，采用路基形式。

3.4 公路横断面方案

（1）主线路基标准横断面

路基全宽33.5 m，其各部分组成见图2，路面横坡2.0%，土路肩横坡4.0%。

图2 道路横断面图（单位：m）

（2）主线桥梁标准横断面

桥梁全宽33.5 m，其各部分组成见图3，路面横坡2.0%。

图3 桥梁横断面图（单位：mm）

（3）隧道暗埋段标准横断面

隧道暗埋段结构内径宽度为29.20 m，高度为6.0 m（设有风机壁龛处为6.95 m），见图4、图5。

3.5 横向道路及交叉设置情况

沿线立交形式以及匝道的布置方式具体形式见表4。

3.6 收费站点的布置

全线在起点终点各设置一个主线收费站，各互通设置匝道收费站及站房。

图4 隧道暗埋段横断面图（不设风机壁龛处）（单位：mm）

图5 隧道暗埋段横断面图（设风机壁龛处）（单位：mm）

表4 立交形式推荐表

3.7 路基路面排水设计

3.7.1 一般路基设计

路堤设计高度主要根据设计纵断面的高程决定路堤的填土高度。该项目地表水体分布较多，除高架桥及桥台段，一般路段的填土在2.5 m。路基设计宽度：本次道路横断面按照33.5 m实施，路基宽度根据横断面实施宽度加上两侧放坡宽度和软土地基引起的路堤底面加宽的宽度。路堤边坡坡率采用不陡于1∶1.5。

3.7.2 特殊路基处理

主要是隧道与桥梁分界位置及主线收费口段，以及立交中地面道路及匝道部分。地基处理基本采用CFG桩，部分地质情况较差路段，也采用碎石桩进行地基处理。

路面结构设计如下：

（1）新建主线行车道

4 cm细粒式沥青玛蹄脂SMA-13

6 cm中粒式密级配沥青混凝土AC-20C(SBS改性沥青)

8 cm粗粒式密级配沥青混凝土(AC-25C)

36 cm 5%水泥稳定碎石

18 cm 3.5%水泥稳定碎石

15 cm级配碎石

（2）桥梁铺装结构

4 cm细粒式沥青玛蹄脂SMA-13

5 cm中粒式沥青混凝土AC-16C（SBS改性沥青）

防水粘结层

（3）隧道路面结构

4 cm沥青马蹄脂碎石（SMA-13）

6 cm中粒式沥青混凝土（AC-20C）

12～25 cm C30混凝土铺装层

3.7.4 路基路面排水

中央分隔带排水设置碎石盲沟排水。路面排水沿横披至土路肩，桥头范围土路肩内侧边缘设置拦水带，汇集后通过泄水口和急流槽排离路堤，其余采用坡面漫流。

路面内部排水，渗入路面结构内的水分，先沿路面结构层的层间空隙横向流入由透水性材料组成的纵向集水沟，并汇流入沟中的带孔(或槽口)集水管内，再由布设横向出水管排引出路基。

路基排水，一般路段在路基两侧设置排水边沟，路基边沟坡度设置一般不小于0.3%。路堑地段边沟采用矩形沟，地面横坡较陡时堑顶设截水沟。截水沟、排水沟出口，引至路基以外，防止水流冲刷路基坡面。路堤、路堑边坡采用多级时，平台应设置截水沟。

3.8 桥梁工程

上部结构采用外形美观，结构整体性较好，便于机械化施工，施工速度快的预制小箱梁结构。下部结构桩基针对工程地质区域的特性，分段采用钻孔灌注桩和PHC管桩。桥梁墩柱采用群桩独柱墩，主线加宽段采用双柱墩，个别受布墩限制的主线墩和匝道墩采用门架墩。桥台采用埋置式现浇钢筋混凝土桥台，控制台厚填土高度不大于3.5 m，桩基采用桩径1.2～1.5 m钻孔灌注桩。

3.9 隧道工程

该隧道根据不同的功能要求，分为隧道暗埋段和隧道引道段（引道段内包括隧道光过渡段）。隧道采用两孔一管廊、双向6车道规模，明挖施工。变电所、雨水泵房合建设置于隧道洞口车道南侧，为地下两层，内部设有变电所、雨水泵房、消防泵房等。新河变电所、雨水泵房设置地面风口、出入口。隧道以及地下附属用房、地面风口、出入口的耐火等级为一级，地面建筑防水等级为II级。

4 结语

昆明市南连接线高速公路的建设，将发挥高速公路网体系的整体效应，缓解道路交通压力，改善城市景观环境，对推进昆明南部地区开发及实施“一湖四环”、“一湖四片”战略目标，促进昆明成为现代化的国际性城市，增强中心城市的综合竞争力具有十分重要的意义。