山区高速公路的路线选型探讨

■李明坤

（中设设计集团股份有限公司，南京 210014）

1 引言

近几年来随着我国对山区地方经济的大力扶植发展，为了带动地方经济的发展，我国加大了对山区的基础设施的建设，促使公路工程逐渐向山区高速公路方向发展。前期公路选线是山区高速公路建设中的最为关键的一项工作，因为公路选线是否合理将直接影响着高速公路的建设周期，施工质量以及投资成本。由于山区的地形、地貌较平原地区复杂多变，因此山区高速公路的前期路线选型较平原高速公路的选型也是有所不同的，除了需要综合考虑山区的地质、地形、路线的平面线性等诸多因素，还应综合考虑山区的景观设计及整体路线的造价影响。

2 山区高速公路前期选线的基本原则

山区高速公路和平原区高速公路在选线理念上有所不同，平原区高速公路选线重点为处理好路线与农业的关系、路线与桥位的关系、路线与居民点的关系，综合考虑土壤水文条件，合理利用材料减低工程造价等。山区高速公路在选线时，除应考虑平原高速的一些控制因素外，还应在“安全、经济、环保”的指导思想下，充分重视地形选线与地质选线。

3 山区高速公路前期选线的工程实例

3.1 项目概况

贵州省雷山至榕江高速公路起于雷山县城东，顺接已建成的凯雷高速公路，沿现状308省道走向经大塘、桃江、永乐至榕江县境内。而后路线过塔石后转东，经平永后止于榕江县城北的忠诚镇，与在建剑榕高速公路衔接。本项目为《贵州省交通运输“十三五”发展规划》中的地方高速公路项目，其间接联系沪昆国高与厦蓉国高，是对国家高速公路网的重要补充。项目的实施对于打通断头路，完善贵州省高速公路网，构建区域综合交通运输体系，打造黔东精品旅游快速通道，促进滇桂黔集中连片特困地区脱贫致富都有着十分重要的意义。在工程勘察设计中，按照“多彩贵州·最美高速”的有关要求，应贯彻“安全、耐久、节约、和谐”的设计理念。

3.2 项目特点

3.2.1 路线所经区域地形、地貌复杂，高差大

路线所经区域为构造剥蚀中低山区及侵蚀低山河谷区，沿线高差起伏较大，纵地面线总体呈现波浪型走势，其中塔石至新寨为下坡，新寨至欧湾为慢上坡，欧湾至终点为缓下坡。沿线高程变化如图1所示。

图1 沿线高程变化图

3.2.2 项目互通、服务区及停车区布设困难

受地形、地质、沿线乡镇规划等诸多因素限制，本项目平永互通位于两隧道之间，隧道洞口净距仅1304m，布设条件较为局促；同时互通点位的选择还要兼顾平永镇总体规划，并为镇区未来发展留有充足余地，布设条件困难。项目区域内山高坡陡，很难找到大片平地，服务区、停车区选址有一定的难度。

3.2.3 地形复杂，桥隧比例高，工程规模大

受地形、地质限制，本项目桥隧比近80%，为贵州省迄今为止桥隧比最高的高速公路。本项目共设置刚构桥5座，特长隧道4座，设计、施工难度较大。

3.3 本项目路线设计原则

(1)尊重自然，保护环境，促进人与自然和谐发展。设计中尽最大努力地减少对自然环境的破坏，结合项目特点分段灵活应用技术指标，使工程建设顺应自然、融入自然。

(2)路线设计应充分考虑线形与自然和人文环境、景观的相互关系，最大限度的减轻对生态环境敏感点的影响，促进社会经济的协调发展。

(3)坚持地质选线，路线选择充分考虑项目所在区域的地质情况，优先选择地质条件好，工程安全性高，后期养护费用少的方案。

(4)认真做好特殊结构桥梁、特长隧道等特殊工点的方案比选论证，重视关键技术研究，采用新技术、新工艺、新材料、新设备，使项目技术经济效益佳，工程全寿命周期成本低。

3.4 具体路线方案选择

3.4.1 走廊带的确定

为确定项目路线走向，首先应选择合适的路线走廊带。本项目根据沿线地形、地质特点及乡镇分布情况，拟定了K、B两个大的走廊带方案(图2)。经比较，K、B走廊造价接近，但K线路线顺直，里程比B线缩短1.288km，高边坡及陡坡桥段落少，运营安全性高，对平永镇规划无干扰，同时平永互通点位还可有效带动仁里、乐里等乡镇发展。B线路线绕行，线形指标低，虽然进场条件略有优势，但施工期间将会对S308的扩建及G211的建设造成干扰，同时互通设置将会占用平永镇规划用地，互通服务辐射半径小，对区域经济带动不足，地方政府明确表示反对。因此，经综合比较，将K线作为推荐方案。

3.4.2 具体路线方案比选

确定走廊带后，接下来就是结合项目区域内地形、地质条件，在满足线形指标情况下，既能避开不良地质，又能适应地形，控制工程规模，在“经济、安全、环保”的指导思想下，确定最优路线。对此，本项目在不同段落做了多方案的比较，现就其中价值最高的隧道群段落进行方案比选，以此说明路线选型时应注意的事项，如下图3所示。

本项目K线走廊塔石至平永段落依次设置有上寨中隧道、党相长隧道、扣香特长隧道。考虑到偏向西南侧布线可将长隧道化整为零，缩减隧道规模，有利施工，故提出B6、B7两方案进行深入比较。从路线实际布设结果来看，线位越向南偏，桥梁规模越大，隧道规模越小。

经布设，K、B6、B7的主要指标如表1所示：

图2 K线与B线走廊带示意图

图3 K线与B6、B7线比较示意图

从表1可以看出，B6线对隧道规模的缩减不明显，反而大量增加了桥梁规模及路线里程；B7线通过绕行，可缩短隧道长度1.08km，使扣香隧道长度大为缩短，对施工及后期运营均有利，比选价值较大。因此，经综合分析，拟舍弃B6线，对B7线和K线进行同精度比较。拟对K和B7从平纵指标、建设条件、主要工程规模、征地拆迁、环境影响、施工条件、运营条件、工程造价等方面进行综合比较。

（1）平纵指标

①平面指标

K线：比较段落长9.095km，最小圆曲线半径820m，设超高平曲线2处，平曲线长度占路线里程的33.44%，超高段落占路线里程的17.21%。

图4 K、B7路线方案比较图

B7线：比较段落长9.715km，最小圆曲线半径1080m，设超高平曲线5处，平曲线长度占路线里程的55.56%，超高段落占路线里程的55.56%。

K线比B7线里程短0.620km，路线较为顺捷，同时大部分段落都不需要设置超高，整体线形指标比B7线高。

②纵面指标

K和B7线纵断面均满足规范要求及地方指导意见，无长大纵坡。相比较而言，K线纵断面更加平缓，指标更高。

（2）建设条件

①地貌：K线与B7线均为构造剥蚀中低山地貌，微地貌为斜坡陡坡地貌，B7线南偏移，沿永乐河北岸布线，地面横向坡度较大，隧道进出洞口条件不如K线，桥梁墩台基础开挖可能在斜坡内侧形成较高的边坡。地貌方面对B7线影响较大。

②地层：K线出露地层主要为清水江组第一～二段变余凝灰岩（较硬岩），B7线出露地层主要为为清水江组第一～二～三段变余凝灰岩（较硬岩）、绢云母板岩（较软岩～软岩）。相比较而言，B7线岩层种类较多，地层岩性相对较复杂。

③地质构造：K线扣香隧道分别与南里断层主断层及次生断层相交，影响总宽度约200m。B7线扣香隧道主要与南里断层主断裂相交，影响总宽度约130m，断层对K和B7隧道的影响基本相当。

综合以上，K线建设条件优于B7线。

（3）主要工程规模

本工程从桥梁、隧道、桥隧比及路基路面、陡坡桥（单侧）等五个方面对主要工程规模进行比选，比选结果显示K线优于B线。①桥梁：K线比B7线少布设桥梁1080m/4座。②隧道：K线比B7线隧道长度增加1079.5m，隧道数量不变。③桥隧比：K线与B7线桥隧总长8864.5m，基本相当。由于路线里程不同，K线桥隧比为97.76%，B7线桥隧比为91.25%。④路基路面：K线比B7线在挖方、填方、防护排水圬工及高填方路段及深挖段都有减少。⑤陡坡桥 （单侧）：K线比B7线陡坡桥段落长度短1650m，陡坡桥墩数量减少98个。

（4）征地拆迁

K线比B7线新增用地减少192.13亩，用地规模为B7线的47%；拆迁建筑物总面积比B7线减少1237.7m2。K线优于B7线。

（5）环境影响

①生态环境：K线用地规模小，隧道较长，但高填深挖段落少，弃方较少。B7线用地规模大，隧道较短，但高填深挖段落多，总弃方反而多。②社会环境：K线明线较少，且均远离村庄，噪音对沿线居民基本无影响；B7线明线距离葫芦田、摆郎、党相等村庄较近，需要采取相应的隔音措施避免噪声污染。综合以上，K线对生态环境及社会环境的影响均比B7线小。

（6）施工条件

由于K线常规结构桥梁多，高边坡段落少，且与308省道距离远，施工期间对其无影响，故K线在桥梁和路基施工方面有利，但是B7线在进场条件和隧道施工方面有利。总体来说，两条线施工条件相当。

（7）运营条件

由于K线明线较少，驾驶员行车体验一般；路桥后期养护费用少，隧道后期运营费用较高。B7线明线较多，驾驶员行车体验优于K线，隧道后期养护费用比K线少，但B7线高边坡及陡坡桥的线外防护需要产生一定的费用。

（8）工程造价

K线比B7线建安费少7.5%，总造价少8.0%，K线较优。

综上考虑，K线线形指标高，路线里程较短，虽然隧道规模较大，但总造价较B7线有明显优势，且大量节约用地，对生态环境影响较小，综合优势大，拟推荐K线方案。

4 设计体会

山区高速公路具有其自身的建设特点，在路线选型时，要结合具体的工程具体的对待，将路线选线放在具体的实际的项目中去。本着“安全、经济、环保”的指导思想，结合项目所在地的地形、地质及人文环境，路线顺应地形而生，从避开危险地质环境，带动地区经济发展，减少建设工程的规模及造价，减少山体破坏等方面来优化路线选型设计。