高速公路路线方案综合研究

郑培松

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司深圳分院，广东 深圳 518049）

高速公路是重要的交通网络组织脉络，承担着国民交通运输的重要作用。我国高速公路里程长、涵盖区域广，高速公路路线方案的选择直接影响着运输通达程度和区域经济发展，是一门多学科系统性的研究。20世纪以来，我国开展了大批高速公路建设项目，已初步形成了以各主要城市为中心散布的繁密交通网络格局。“十三五”以来，我国高速公路又进入新一轮的发展趋势，在完善国家高速公路网络密度分布的同时，更讲究内循环经济体系下城市群内部发展需求。高速公路路线方案的选择要结合地理、文化、政治、经济等多重因素进行综合考虑，因此，研究高速公路路线方案，建立一套科学合理的综合评估方法就显得尤为重要。

1 高速公路路线选择概念

高速公路路线选择简称选线，需要根据高速公路建设项目属性和计划安排进行综合统筹，要针对路段建设环境确定适宜的公路起点和终点。与此同时，地形条件、水文气候、地质类型等均对公路选线产生影响。在公路选线过程中会参照项目的造价、运营及养护等特殊性进行方案的比选，要处里好路线规划过程中遇到的用地关系、沿线生态环境保护、水文地质的相关问题。总体而言，公路选线要遵循三个流程：一是路线的总体布局，二是相关路线带的确定，三是具体定线。选线要符合国家相关标准和战略需求，要保障路线的技术可靠性、施工便捷性、工程质量可控性，在路线设计前要做足充分的前期调研和现场勘探工作，要综合考虑路线沿线的交通组织和功能需求。

2 高速公路选线的控制因素

高速公路路线方案选择过程中要对以下相关因素进行控制。

（1）公路服务属性。公路服务属性就是公路在点线城市间及国家区域战略发展中承担的服务作用，一般而言，包括政治、经济、文化等多重因素。公路选线要考虑其服务对象而进行重点线路的规划设计。在确定高速公路起点、终点位置后，要结合地形条件进行线性设计并考虑途径区域的连带服务作用。

（2）交通量。交通量是指某路段断面在特定时间内通过的交通流量，公路选线时要考虑到周边区域交通流量大小和远期预估流量。对于大流量交通环境而言，公路选线要注意交通枢纽的分布和车道宽度等因素，要确保高速路网的舒适通畅和长期流量稳定可控。

（3）设计行车速度。不同等级的道路有其适宜的行车速度范围，同时，在不同地形和路网条件下，行车速度也有一定的调整变化。公路选线时要避免连续长陡坡和软土区域，这些不良因素一方面会使工程建设成本增加，另一方面也易因车速较快而导致交通安全问题。

（4）地形。平原地区的公路选线较为简易，但涉及山区和复杂地形条件下的公路建设时，要考虑公路铺设时相应距离内的高差范围，避免出现连续陡坡。地形较为复杂的区域的公路建设不仅需要大量的土方填挖，还需要耗费大量的路基加固稳定；涉及特殊地形环境时，还需要一定跨度的公路桥梁进行串联。因此，在公路选线时要尽量避开复杂地形环境条件。

（5）地质。我国幅员广阔，地质条件错综复杂。地质条件主要与季节气候有关，一般而言，东部沿海流域地区地质较为松软，易产生路基塌陷等问题；而西部高原地区崇山峻岭，丛林密布，易发生山体滑坡和泥石流等地质灾害。因此，公路选线过程中要针对山岭、软土平原等地区进行综合勘探考察，要结合公路建成后的安全性和稳定性进行综合评估，确定高速公路路线方案。

（6）生态环境。“十三五”以来，国家大力推崇绿色低碳公路开发技术，要求实现生态友好型、资源可持续型筑路模式，因此公路选线要考虑其对沿线水土、水系及动植物等因素的影响，要遵循筑路与周边环境相融合的原则。此外，还需要考虑能源消耗和碳排放影响，要避免连续爬坡路段，要尽量形成地势平缓、连续直线型公路，这样有利于减少汽车油耗和碳排放量。

（7）附属社会资源。城市集群的发展和壮大衍生了大批社会资源，如学校、医院、超市等，因而公路选线要考虑交通便捷性和通达性，对于主要的社会资源要建立良好的交通网络。必要时可进行相关社会调查和居民意愿调查，以确保交通服务于社会大众。

3 高速公路选线的基本原则

高速公路在国家交通发展战略中承担着重要作用，路线的选择直接影响周边城市集群的发展规模和质量，因此公路选线过程中要时刻考虑社会、自然等多重因素影响，妥善协调好不同矛盾、需求，需遵循以下几个原则。

（1）在高速公路选线前期，要做足充分的调研工作。一是借助先进的三维地理信息系统对公路建设区域进行地貌分析，确定适宜的路段待选方案；二是结合现场勘探，研究地质条件、水文气候等是否有利于公路建设项目开展；三是在初步设计方案的基础上进行社会意愿调研，结合功能需求进行方案比选，确定最终的最优路线方案。

（2）高速公路选线要尽量遵从国家和城市发展规划及区域产业、交通状况等需求，减少对相关区域的分割，要保持原有行政规划和发展的利益。高速公路在穿跨农业用地、历史古迹等区域时，要做好相关用地环境的保护，尽量减少因施工和后期运营管养对周围环境的影响。

（3）在高速公路路线方案比选过程中，要尽量选择施工难度小、经济效益明显、工程造价成本低的方案。与此同时，要确保相关设计方案满足道路线形设计需求，必要时要进行水文条件的现场勘探，对于存在施工风险的区域要做好加固保护措施。

（4）高速公路选线要遵从自然保护原则，要减少和避免公路建设对途径区域的破坏。高速公路运营过程中，要降低汽车尾气排放、噪声等对周围环境和居民的影响，坚持可持续发展理念和绿色低碳原则，要尽量避免生态保护区域。对于无法避免的穿越生态保护区的公路建设项目，要做好公路建成后的持续跟踪保护和环境整治。

4 高速公路选线的步骤及方法

4.1 选线的步骤

高速公路的路线方案选择是一个持续长期的过程，也是一门复杂多学科的理论研究，在路线方案选择时可以将其进行分阶段研究，即确定公路走廊带、进行路段方案比选、进行局部线性位优化论证，可在保障工作效率的同时缩短选线周期，提高选择及设计质量。

（1）确定公路走廊带。确定公路走廊带是高速公路路线选择的首要步骤，主要是确定高速公路的起点和终点以及途径区域的关键控制点。在确定公路走廊带时要做好工程项目的可行性研究分析，确定多条具备价值的待选路线方案，根据实地的地形条件勘探和专家论证确定初步的公路走廊带方案。在此基础上，可借助航拍和遥感设备进行现场调研建立模型。在公路走廊带方案比选时要多进行社会意愿调查和专家咨询，做好理论科学和可行性分析。

（2）路段方案比选。公路方案比选阶段要进行大量的方案设计、研究，听取论证和协调，此阶段花费的时间较多。工程技术人员应在项目建议的基础上进行技术设计和方案设计，选定初步的路线走廊带，要结合地形、地质水文等细节控股关键点进行宏观布局。要考虑路段长度、工程质量规模、环境特征、占地建设费用等诸多因素。此阶段易产生因前期调研设计不充分导致的现场施工中断等问题，故要做好相关问题前期协调的预估研究。为保障高速公路工程项目的顺利开展，要做好公路比选方案的资料收集和深入分析，确保相关材料意见的客观性，此外还要和相关财政投资单位进行协调，要保障在最优路线设计方案下工程项目建设期间的资金链流畅。

（3）局部线性位优化论证。局部路线线性优化论证是整个选线的最终闭环部分，在公路走廊带确定和路线方案比选的基础上进行具体的施工细化设计。要结合现有路线选定技术条件和规划要求进行对比参照，要针对局部重点设计规划工程召开专家论证会进行研究，要在调研施工地质条件的基础上，精确精华工程施工量和难易程度，考虑施工和公路管养全生命周期内成本。涉及排水、穿跨越、山体隧道、园林景观等工程时，还需要召开单位的论证会进行专业研究。一是要保障公路施工的安全可靠性，二是要保障成本的经济性。相关技术人员要充分听取专业论证意见进行实地比照，探寻合理的解决方式和规划、施工模式。

4.2 选线的方法

（1）实地选线。实地选线要求相关技术人员根据公路选线设计任务要求对所辖区域进行实地的现场勘探调查，进行一定的水文、气象、地质、地形观测，经过合理的比选推敲确定适宜的路线方案。进行现场实地选线的优点在于可以直接了解公路走廊带的现实状况，对于受地形、地质影响可能存在的施工风险进行提前探知和规避。当然，高速公路的里程一般较长，很多区域属于尚未开辟使用空间，现场实地选线会存在交通不便、现场不可达等问题。

（2）纸上定线。纸上定线是在已获取的地形地貌图纸上进行路线选定。该种方法适合多种路线方案的比选，较为直观。在图纸上可以清晰准确地获取路线规划的朝向走位及周围的地形水文条件，整体的工作量也较少。在路线选定的基础上，还会配置平纵横设计图纸、填挖土方的工程量。纸上定线需要具备一定的宏观调控规划专业能力，要求技术人员具备成熟专业的道路线性规划工作经验。纸上定线是目前设计院普遍采取的措施，但是也会因图纸更新缺乏等产生一定的技术问题，需要技术人员结合具体图纸进行综合研究。

（3）自动化选线。随着无人机航拍技术和GIS地理信息系统的快速发展，现有研究常通过计算机对航拍三维地形图进行数字三维地理模型的建立，这种将三维空间进行可视化的技术可应用到路段选定中，通过计算机在三维地形空间中设定具体的起点、重点、关键节点的地理坐标、高程以及道路横纵断面形式。基于神经网络和自识别系统可将最优路线清晰地呈现出来，这类新型技术需要使用人员具备较高的计算机编程分析能力和公路规划水平，是未来公路路线方案选定的热点方向。

5 结束语

高速公路路线方案的研究是一门多学科综合复杂的理论研究，需要相关技术人员具备较高的专业技术水平，结合公路建造和周边区域社会发展水平与功能需求进行综合匹配，要适应地区和远期交通流量规模。路线方案选定一是要结合建设部门对其赋予的区域交通功能需求，尽可能地实现运输通达性、服务便捷性和长期稳定性；二是要做好地形、地貌、地质、水文、生态等的调研，确保选定的路线具有长期安全可靠性和长寿命；三是要结合绿色可持续发展和生态环保需求，在公路开发的同时不影响、不破坏绿色生态环境，做到绿色筑路，人与自然和谐共生。为全面实现现代化高速公路路线方案优化和适应社会功能需求，相关技术人员还需要不断开拓新的研发技术，做到科学决策，合理发展。