跨水库高速公路的路线方案选择

屈 强，于 军，徐 松

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075）

0 引言

随着高速公路网逐步加密并迅速进入山区，山区高速公路多沿河谷布设，经常遇到大型水库等水利设施。影响范围大、地形条件差、环境保护要求高、交通条件差等特点成为水库段高速公路路线方案设计的制约因素，直接增加了高速公路路线方案设计和选择的难度。本文以陕西宝汉高速公路石门水库段路线方案比选为例，探讨水库段路线方案选择的技术关键点。

1 项目概况

宝汉高速公路位于陕西省西南部，是陕西省高速公路“2637”网规划中定汉线的重要组成部分。路线主要由北向南穿越秦岭山脉沿西河、褒河布设，长约260km。全线采用双向六车道高速公路标准建设，设计速度为80km／h，路基宽度为32m。

位于褒河石门谷口的石门水库为本项目的最大制约因素。受地形和路线走向的影响，高速公路需跨越石门水库（本文不研究路线绕行水库的方案）。

1.1 石门水库概况

石门水库位于汉中市北18km的褒河谷口，水库大坝高88m，顶长260m，流域面积为3 861km2，总库容为1.05亿m3，是集发电、灌溉、防洪、旅游等于一体的综合性水利工程。

1.2 不良地质条件

石门水库库区基岩裸露，以片麻岩为主，总体地质条件较好。但在水库库尾青桥驿南蔡家坡村，发育一大型滑坡，极大地影响了路线方案布设。滑坡分为南、北两大块，整体轴长约220m，宽330m。滑坡体分上下两部分：上部为大型浅层粘性土滑坡，厚度约为2～4.5m，体积约为25万m3，稳定性极差；下部为崩坡积体，厚度约为20～32m，滑动面低于水库常水位，一般情况下处于稳定状态，但下部崩坡积滑动面前缘位于大块岩堆上，呈架空结构，地震作用下易导致下部崩坡积失稳。

2 路线方案设计

2.1 通过滑坡的路线方案

首先考虑通过青桥驿滑坡的路线方案，尽量缩短石门特长隧道长度，以利于隧道通风照明及抢险救援，降低后期运营管理成本。结合跨越水库位置，设计了C9－2、C9－3两个路线方案（如图1所示）。在滑坡勘察结论的基础上，研究滑坡的治理方案及难度，分析通过滑坡的路线方案的可行性。

图1 通过滑坡的路线方案

滑坡地质勘察结论：青桥驿滑坡成因复杂，规模较大，受地震、水库水位升降等不确定因素影响大，彻底根治非常困难，路线应绕避滑坡为宜。因此，从工程安全及交通安全角度出发，应舍弃通过青桥驿滑坡的路线方案，重点研究绕避滑坡的路线方案。

2.2 绕避滑坡的路线方案

根据地形地质条件，结合勉县地磁观测台、隧道规模等因素，设计了K、C9－1、C9－6、C9－7四个路线方案（如图2所示）进行深入研究。

图2 绕避滑坡的路线方案

K方案：路线走向顺捷，路线1次跨越石门水库；石门特长隧道设置2个通风井（1个斜井、1个竖井），牛头山特长隧道设置1个斜井，通风费用高；与水库交角较正（约为88°），特大桥钢管拱桥主跨径为240m；隧道及桥梁施工条件较好，对水库环境污染较小。

C9－1方案：路线长度仅增加了164m，适当减短了石门特长隧道（减短1 360m），对隧道通风影响小，石门特长隧道需设置2个通风井（1个斜井、1个竖井），牛头山特长隧道设置1个斜井，通风费用高；2次跨越水库水面，交叉角度较斜（约为67°），两座钢管拱桥跨径分别为240m和160m，桥梁规模较大；两桥之间隧道施工条件较差，施工及运营期对水库环境保护不利。

C9－6方案：明显减短了石门特长隧道（减短3 295m），利于隧道通风，仅牛头山特长隧道设置1座斜井，通风费用最低；利于后期运营管理。但路线走向绕行（增长906m），隧道规模最大（增长955m），且2次跨越水库水面，设置2座跨水库大桥（200m＋160m），两桥之间隧道施工条件较差，施工及运营期对水库环境的污染加大。

C9－7方案：明显减短了石门特长隧道（减短3 052m），利于后期运营管理，石门特长隧道仅设置1座斜井，牛头山特长隧道设置1斜井，通风费用稍低。但路线走向绕行（增长629m），且3次跨越水库，设置3座跨水库大桥（150m＋150m＋280m），工程规模大；施工界面大，利于加快工程进度，但加大了对水库岸坡的破坏，增加了污染面，施工及运营期对水库环境保护不利；青桥驿滑坡对岸地质条件较差，隧道单价偏高。

综合比较发现，K方案石门隧道最长（8 265m），通风竖井规模较大，但能1次性跨越石门水库，桥位隧址较好，跨水库特大桥规模相对小 （主跨240m），且施工条件相对较好，有利于对水库环境保护，总体较优。

3 结论

跨水库路线方案选择的技术关键在于跨越位置的选择和桥隧工程规模的控制。为减少对水库环境的破坏和污染，尽可能减少跨越水库的次数，同时考虑隧道行车安全、通风设施、工程造价等因素，选择合适的隧道位置。在做跨越水库的高速公路路线方案选择时，需重点考虑以下技术关键点：

a）根据水库的功能及保护范围，选择合适的位置一次性跨越，从施工、运营不同阶段考虑对水库环境的影响程度，尽可能选择对水库环境破坏小、污染轻的跨越点；

b）从桥隧工程规模的角度考虑跨越位置及路线走向，尽量选择跨径小的水库大桥桥位，以及桥隧总体规模较小的路线线位；

c）重视特长隧道通风方案对工程造价和运营成本的影响程度，考虑高速公路的全生命周期成本；

d）重视对新型排水方式及环保措施的研究，解决好水库环境污染问题，是支撑跨越水库路线方案的关键所在。

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[2]霍明.山区高速公路勘察设计指南[M].北京：人民交通出版社，2003.

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