申嘉湖高速公路西延线鹿安段方案优化研究

张海忠，殷　甲

(浙江省交通规划设计研究院，杭州　310006)

申嘉湖高速公路西延线鹿安段方案优化研究

张海忠，殷甲

(浙江省交通规划设计研究院，杭州310006)

摘要：申嘉湖高速公路西延线位于浙江省湖州市，途经湖州开发区、吴兴区、长兴县和安吉县4个县市区。沿线乡镇规划完善，不同地域对高速公路需求和定位不同，地形条件的差异和洪水位标高的制约等均直接影响路线方案的选择。介绍该项目路线方案研究和优化过程，最终确定采用与规划不一致的方案，以达到节约社会资源、降低工程造价的目的。

关键词：高速公路；制约；路线方案；优化

1工程概况

申嘉湖高速公路是围绕“长三角经济圈”由浙江省通往上海市的5条大通道之一，也是浙江省公路网规划“两纵两横十八连三绕三通道”中“十八连”中的一连[1]。全线由申嘉湖高速公路嘉兴段、湖州段和申嘉杭高速公路练杭段组成。1期工程东与上海S32高速公路相接，直通浦东国际机场；向西经嘉兴横跨乍嘉苏高速(观音桥枢纽)，止于G25杭宁高速公路(鹿山枢纽)，该路已于2008年1月建成通车。

申嘉湖高速公路西延线工程起于申嘉湖高速公路1期工程终点鹿山枢纽，经湖州吴兴区妙西、长兴县和平、安吉县梅溪、安城、皈山、孝丰、杭垓等乡镇(街道)，止于浙皖交界处唐舍村，浙江境内全长约83 km。申嘉湖高速公路西延线按分段分期方式实施，本文介绍其鹿山至安城段路线方案的优化。

根据项目功能定位、路网布局、区域经济发展需求和前期研究的结论，本工程主线采用JTG B01—2014《公路工程技术标准》中高速公路标准[2]，其中，起点鹿山至妙西段设计速度为120 km/h，双向6车道，路基宽34.5 m；妙西至安城段设计速度为120 km/h，双向4车道，路基宽27 m；桥涵设计荷载采用公路-Ⅰ级。

2建设条件

项目地处浙江省北部湖州市境内，地形起伏较大，地貌单元多，受构造影响，山脉、沟谷总体呈北东走向，地势上总体西高东低。地貌上以地形平坦开阔的冲湖积平原、冲洪积平原、坡洪积斜地平原和低缓丘陵为主。

冲湖积平原主要分布于安吉梅溪镇以东，其地形平坦，地势开阔，河网密布，地面标高一般介于2～4 m之间。冲洪积平原主要位于梅溪镇以西至杭长高速公路以东段，其主要由西苕溪及其支流冲积而成，地形平坦，呈条带状分布，向下游微倾斜，地面标高一般介于4～8 m之间。坡洪积斜地平原分布于低山丘陵山前及山间沟谷地带，其地势略有起伏。低缓丘陵主要分布于长兴县和平镇以南和杭长高速公路以西至本项目终点段，其以低缓丘陵为主，地形坡度较缓，上部植被发育。

3项目特点

3.1沿线控制点因素多

项目沿线控制点多，公路交通网规划布局、桥隧构造物及互通式立交的设置、军事设施、航道、港口码头、特高压走廊带及风景文物等均会影响项目路线方案布设，特别是路线走廊带范围内的西苕溪流域，其洪水位标高直接制约高速公路路基设计标高，对沿溪线位的工程造价将产生重大影响。因此，选择合理的路线方案，其既要注重环境保护，同时又能降低工程造价[3]，是该项目路线选线的重点和难点。

3.2沿线产业园区规划众多

项目所经地区经济均较为发达，沿线分布有较多的产业园区和开发区，主要有起点路段的湖州市经济开发区、中间路段的长兴县和平镇开发区、安吉县梅溪镇经济开发区和产业集聚区，以及终点路段的安吉县孝源街道开发区、科教文新区等。因此，应结合规划合理选择路线方案，更好地平衡工程规模和各方需求，带动地方经济可持续发展。

3.3沿线城镇密集，土地资源紧缺

项目所在区域沿线人口、村镇分布密度较大，产业园区布置密集，人均耕地不高，土地特别是水田资源较为紧缺，故应充分考虑节约用地和保护耕地措施，严格按照国家有关规定控制建设规模。项目经过的长兴和平镇南侧属于山地为主的丘陵区域，北侧水田分布较广，因此在路线方案选择时，应将占用土地和水田数量作为方案优劣的重要指标，在可能的情况下尽量将路线布设在丘陵地带，优先选用避开成片水田、少占耕地的方案[4-5]。

4线位方案研究与优化

申嘉湖高速公路西延线与2条高速公路相衔接，起点与G25杭宁高速公路预留接口的鹿山枢纽相接；路线至安吉县境内与杭长高速公路相接并在此处设安城枢纽，该位置平纵面指标也已预留；之后至终点孝源段则受规划和赋石引水渠道的制约，路线沿山布设已无优化空间。因此，路线方案优化研究重点在鹿山和安城2大枢纽之间。

为了进一步验证交互双模自适应无迹卡尔曼滤波算法的性能，测速电机主轴的运动状态采用式(19)表示的机动性更强的变速模型M2和恒速模型M1交替的形式，采用蒙特卡洛方法仿真200 ms(其中，41-90 ms以及111-160 ms采用变速模型，变速因子ζ分别为1和-1，其余步采用恒速模型。仿真结果如图8至图10所示。

早在申嘉湖高速公路1期工程完成后，湖州市便已经开展了西延线线位论证等相关工作，基于尽量带动长兴县和平镇以北区域的经济发展考虑，总体规划将鹿山枢纽至安城枢纽段的线位布设于和平镇与梅溪镇北侧[6]，沿线乡镇亦按此规划进行预留，如图1所示。

图1　湖州市“十二五”交通规划

4.1预可行性研究线位方案

根据湖州市总体规划，预可行性研究阶段总体拟定了沿长兴和平镇北侧布线，避开和平镇开发区的YK线方案(北线)和经长兴和平镇南侧并从开发区穿过的YB线方案(南线)，如图2所示。鉴于YK线方案虽符合规划但绕行较远，而YB线方案较为顺直，对规划影响较小，故对2个路线方案进行了比选。

图2　预可行性研究路线方案示意

YK线方案(北线)起于避村北侧，经湖州农垦场往西北偏转，经许家桥村跨和平港Ⅴ级航道，并于庄里村跨过长和公路，向西至吴山边村设高架桥跨军用码头用地，然后沿红山港至朱山头跨红山港Ⅴ级航道，止于庙台村西侧。比较段范围全长20.848 km。

YB线方案(南线)起于避村北侧，经湖州农垦场向西跨过306省道，进入长兴县沿和平镇开发区南侧布线，之后设高架桥穿过规划区绿地，并再次跨过306省道至红山南侧山脚布线，然后往西跨过红山港Ⅴ级航道，止于庙台村西侧接K线。比较段范围全长20.051 km。

YK线方案虽然建设里程较长，但平纵指标较好，对和平镇规划无影响。设置和平互通式立交其北接G318国道，南接S306省道，更有利于带动和平镇以北区域如虹星桥等乡镇社会经济发展，且总造价较低。但该方案最主要的制约因素为穿越部队军用码头用地，故经地方政府与部队多次协商沟通，在给予土地和经济补偿后同意线路从军用码头穿越。因此，预可行性研究结论推荐采用YK线方案[7]。

预可行性研究审查会专家组认为，2个方案路线里程、工程规模及总造价均相差不大，YK线方案避开了和平镇的开发区，对沿线地区经济社会发展的不利影响小，基本赞同推荐YK线方案。考虑到YB线里程较短，所穿过的长兴县和平镇开发区处为规划绿地走廊带，对沿线规划开发区的影响有限，建议下阶段对2个方案作进一步研究比选。

4.2存在的主要问题

1) 路线绕行距离长。由于和平镇以南已无重要乡镇，因此前期规划时仅从带动长兴县区域经济发展的角度出发，规划线位往北于和平镇北侧绕行，以期能带动北部更多乡镇的发展，从而导致路线绕行达3 km以上。

2) 受洪水位影响路基填筑高。沿线大部分路段为西苕溪及其支流组成的水网地带，而西苕溪是受雨季影响较大的山区性河流。调查范围内特别是沿西苕溪路段，100年一遇洪水位标高较水田高出 3～4 m，因此，将导致高速公路路基大幅抬高。

3) 占用基本农田多。和平镇和梅溪镇北侧大部分是基本农田为主的平原区，路线所经路段基本农田比例达到80%以上。由于路基高，占用基本农田数量大，与国土部门初步沟通后发现，基本无法达到“占补平衡”“占优补优”“占水田补水田”的要求。

4) 跨越航道多，桥梁规模大。路线需多跨越2条Ⅴ级和1条Ⅵ级航道，且受水网地带、洪水位的影响，桥梁占总长度的比例达到34%。

5) 占用部队军用码头用地。受西苕溪制约，路线无法避让军用码头，虽然通过补偿后部队同意线路穿越军用码头，但仍需上报上级机构。另外，桥梁跨越后将对部队内部设施的保密性产生影响，因此该方案依旧存在一定不确定性。

4.3工程可行性研究线位方案优化

根据上述研究成果、新调整的相关规划和洪水位调查等资料，工程可行性研究阶段大幅优化了线位方案，给出了GK、GB和GA三个路线方案，如图3所示。

图3　工程可行性研究路线方案示意

GK线方案起于避村北侧，经湖州农垦场向西跨过306省道，进入长兴县境后经平桥水库南侧、毛家山、长兴茶场，然后沿和平镇开发区南侧边缘布线，穿特长隧道进入安吉境内，下穿1条1 000 kV特高压线后沿梅溪镇开发区南侧山脚往西，再跨306省道，终于杭长高速公路东侧的桃花山。线路全长31.467 km。

GB线方案起于避村北侧，经湖州农垦场往西北偏转，进入长兴境后经许家桥村跨和平港Ⅴ级航道及长和公路，然后沿山脚向西于吴山边村设高架桥并跨军用码头和红山港Ⅴ级航道，折向西南下穿1条1 000 kV及2条800 kV特高压线后进入安吉境内并穿过梅溪镇开发区，跨Ⅵ级航道后沿西苕溪东侧布线，终于桃花山。线路全长34.539 km。

GA线方案采用GB线方案至军用码头后沿山脚布线，往南跨红山港Ⅴ级航道和306省道后穿过青山隧道，然后下穿2条800 kV特高压线后进入安吉境内，再下穿1条1 000 kV特高压线后接GK线方案，终于桃花山。线路全长35.195 km。

3个路线方案具体技术指标比较见表1。

表1　路线方案比较一览

综合比选认为，GK线方案虽然隧道规模最大，沿南侧山腰布线的地质条件较差，路基挖方较大，但该方案路线里程约短3 km，路基标高不受西苕溪水位制约，占用基本农田最少。另外，线路从和平镇与梅溪镇规划区的南侧外围经过，更有利于地方拓展远期发展空间，且该路段内无需跨越航道，桥梁规模最小，总投资最省。因此，工程可行性研究结论推荐GK线方案[8]。

工程可行性研究审查会专家组认为，经设计优化后的GK线方案基本避开了和平、梅溪规划开发区。与GB线方案和GA线方案相比，其具有路线较顺直，总里程短，对沿线城镇发展及开发区建设影响较小，远离军事设施，桥梁工程规模和征迁数量均较低，建安费和总投资均较少等优势。因此，专家组基本赞同推荐GK线方案。

5结束语

路线方案的选择和优化关系到技术经济可行性、社会效益长久性、财务效益合理性、工程安全可靠性以及项目可实施性等重大问题，因此，进行路线方案研究时，不必拘泥于地方前期明确的规划方案，而是应从项目本身出发，实事求是地进行研究与论证，综合考虑完善路网布局、吸引交通量，带动区域经济发展、符合沿线城乡规划等因素，并基于此提出相对合理的推荐方案，以达到节约社会资源、降低工程造价的目的[9]。

申嘉湖高速公路西延线鹿安段经过工程可行性研究阶段深入调查和大范围的路线方案研究和比选，最终否定了前期规划的推荐方案，统一了意见，且后续开展的初步设计和施工图设计也验证了工程可行性研究推荐方案的正确性。

参 考 文 献

[1]浙江省交通运输厅.浙江省公路水路民用机场交通运输发展“十二五”规划[Z].杭州：浙江省交通运输厅，2011.

[2]交通运输部公路局.JTG B01—2014公路工程技术标准[S].北京：人民交通出版社，2014.

[3]中交第一公路勘察设计研究院.JTG D20—2006公路路线设计规范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[4]高元斌.山区高速公路路线设计的几点体会[J].山西建筑，2007(15):22-24.

[5]童韬.安全环保和土地节约理念在云南普宣高速公路路线比选中的应用[J].公路交通技术，2016(1)：32-36.

[6]湖州市交通运输局.湖州市公路水路交通运输十二五发展规划[Z].湖州：湖州交通运输局，2011.

[7]浙江省交通规划设计研究院.申嘉湖高速公路湖州鹿山至安吉孝源段预可行性研究报告[R].杭州：浙江省交通规划设计研究院，2013.

[8]浙江省交通规划设计研究院.申嘉湖高速公路湖州鹿山至安吉孝源段工程可行性研究报告[R].杭州：浙江省交通规划设计研究院，2014.

[9]张忠民.高速公路路线方案比选论证方法应用[J].华东公路，2006(2)：44-47.

Research on Optimization of Schemes for Lu'an Section in Western Extension Line of Shanghai—Jiaxing—Huzhou Expressway

ZHANG Haizhong, YIN Jia

Abstract:The western extension line of Shanghai—Jiaxing—Huzhou Expressway is located in Huzhou, Zhejiang by way of Huzhou Development Zone, Wuxing District, Changxing County and Anji County. The rural towns along the line are planned perfectly. Many factors, such as the fact that different regions have different demands and positionings for expressways, differences in terrain conditions, and restraint from flood level, etc., can affect selection of route schemes directly. This paper introduces the process of research and optimization for the route scheme in this project, and finally determines to adopt a scheme inconsistent with the planning for the purposes of saving social resources and reducing project cost.

Keywords:expressway; restraint; route scheme; optimization

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.03.004

收稿日期：2016-01-25

作者简介：张海忠(1978-)，男，浙江省海宁市人，本科，高工。

文章编号：1009-6477(2016)03-0015-04中图分类号：U412.36+6

文献标识码：B