山区高速公路选线设计

赵 刚

（山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030027）

引言

昔阳至榆次高速公路是《山西省高速公路网调整规划》中“3纵12横12环”中第七横的重要一段，位于山西省中部地区。项目总体为东西走向，起点位于晋冀省界处东接河北省规划衡水至昔阳高速公路，终点位于晋中市榆次区西接龙城高速公路。推荐方案路线全长125.415 km。

1 技术标准

根据《工可报告》批复意见，昔榆高速公路全线采用双向四车道，设计速度为100 km/h，整体式路基宽度采用26.0 m，分离式路基宽度采用2×13.0 m，桥涵设计汽车荷载等级采用公路-Ⅰ级。主要技术指标见表1。

表1 昔榆高速公路主要技术标准

2 设计指导思想与总体设计原则

2.1 设计指导思想

通过对项目建设条件的综合分析，结合项目沿线主要的自然资源和旅游资源，综合考虑项目的地位、作用、功能、服务水平[2]，确定以“六个坚持，六个树立”的公路勘察设计新理念为项目总体设计指导思想。

2.2 总体设计原则

（1）坚持以人为本、安全至上的设计思想，贯彻“安全、舒适、耐久、节约、和谐、融入旅游文化”的设计理念[3]，加强公路交通安全设计与运营管理，推行公路交通安全性评价，提高公路的交通安全和服务水平。（2）坚持人与自然相和谐，公路建设与环境保护、景观完美结合[4]，使公路融入环境原则。（3）坚持可持续发展主题，合理有效地利用资源，做到“四个合理”：合理把握路线走廊带；合理利用线位资源；合理确定建设规模；合理确定工程方案[5]。（4）严格控制工程造价，倡导科学合理的全寿命周期成本理念，加强各专业设计时技术与经济的有机结合，在确保安全和功能的前提下，严格控制工程造价，节约工程投资，达到最佳的技术经济效益。（5）加强与有关部门的协调，妥善处理好本项目与公路建设与工业、农田基本建设、旅游业的关系，特别是项目建设与环境保护区、城市总体规划及文物保护的关系，充分发挥本项目的社会效益与经济效益。（6）坚持以工程实用为主，拓宽创新思路，增强技术创新的原则，在确保工程质量和节省造价的前提下，倡导理念创新、科技创新。（7）加强地质调查及地质勘探工作，合理有效地处治地质病害，确保设计方案可靠、经济合理、行车安全。

3 路线总体方案

初步设计路线方案在《工可报告》批复的路线走廊带范围内（工可推荐方案）布设线位并进行细部优化，结合地勘成果及各方面协调情况对方案进行深化研究后确定推荐方案，并根据项目沿线的地形、地质、地物特别是煤矿等因素对外业勘察方案进行了仔细梳理，设置了10条路线方案。

路线比较方案均先利用1∶10 000地形图进行比选论证，之后根据各方案的主要优缺点确定比选深度，对有价值的比较方案继续利用1∶2 000地形图进行同深度比选论证。初步设计阶段的10条路线方案，路线总长218.131 km，其中K+C+K+H+K线方案为推荐方案，长125.415 km，B、B1、C、D、E、F、H线方案进行同深度比较，合计长度51.018 km，N、S线方案进行定性比较，长度41.698 km，比较线总长92.716 km，比较方案占路线全长的73.9%。

4 路线方案比选

4.1 太行山特长隧道方案比选

绕避嶂石岩自然保护区方案（N线、S线），本段路线设K线方案和N线方案，进行定性比较。

项目起点位于山西河北两省交界处，在河北段有嶂石岩风景保护区，该保护区为省级自然保护区，整体呈南北狭条状，从西至东依次为保护区核心区、缓冲区、试验区。为尽量避开保护区范围，路线可选择保护区北侧(N线)或南侧（S线）通过，见图1。

图1 绕避方案与推荐方案位置关系

推荐方案K线以隧道形式穿越嶂石岩自然保护区的核心区和缓冲区，太行山特长隧道长14.24 km，其中山西段10.23 km，河北段4.01 km。

绕避方案N线从推荐方案北侧通过保护区的试验区，由于高差的原因，路线绕着试验区的边界进行展线，绕避保护区的核心区和缓冲区，于子墓陵西侧设3座隧道穿越太行山，隧道长度分别为6 608 m、1 259 m、7 582 m，共15.45 km。其中山西段隧道共长12.24 km，河北段长3.21 km。之后设3座桥梁（共2 588 m）跨越杨赵河，2座隧道（642 m、458 m）后于民安村南侧并至推荐线。路线长较推荐方案长7.07 km。

绕避方案S线从推荐方案南侧绕避嶂石岩自然保护区，穿越太行山需设隧道长25.63 km，其中山西段12.65 km，河北段12.98 km。由于南侧保护区核心区和缓冲区的范围更广，路线绕行距离比推荐线长21.6 km。

绕避方案S线虽然彻底避让嶂石岩自然保护区，但是绕行距离太长，比现推荐线K线长21.6 km，且太行山特长隧道长25.63 km，比较意义不大。N线与K线主要工程数量对比见表2。

表2 N、K线主要工程数量对比

为了避让嶂石岩保护区核心区和缓冲区，绕避方案N线较K线增长7.07 km，隧道增加1 516 m，桥梁增长1 688 m，建安费增加7.82亿元。经与河北省反复对接，在综合环保、规模及经济等因素情况下，两省一致同意现推荐方案K线，以隧道形式穿越嶂石岩保护区核心区和缓冲区，隧道口放至试验区。

4.2 马头隧道比较方案（H线）

本段路线设K线方案和H线方案，进行同深度比较。工可阶段该段路线走廊带与初设K线方案基本一致，K方案路线在设阔郊2号隧道跨越阔郊河后，路线沿阔郊河东侧山坡布线，后路线转向西北跨阔郊河后进入晋中榆次区境内，设马头隧道经晋中榆次区长凝镇马头村北，路线继续向西，沿原沙掌河北侧山坡布线。而H方案路线在设阔郊2号隧道跨越阔郊河后，路线向西方向布线，设白坡头隧道后经晋中榆次区长凝镇白坡头村北，路线继续向西，沿原沙掌河北侧山坡布线。H线与K线方案关系见图2。H线与K线主要工程数量对比见表3。

图2 H线方案与对应K线关系

表3 H、K线主要工程数量对比

H线方案与对应K线方案比选：（1）建设条件对各路线方案布置的影响分析：两方案在该段的地质、地形条件相当。（2）各方案的选择和布置情况：两方案主要区别在于路线长度、隧址、隧道长度、桥梁长度、用地规模、土石方量不同，K线方案设桥梁5 815 m/18座，中短隧道1 400 m/2座，H线方案设桥梁5 012 m/16座，长隧道1 488 m/1座，短隧道481 m/1座。H线方案除隧道较K线长569 m，其余工程规模均较K线小。（3） 平、纵指标及连续均衡情况：K线方案最小圆曲线半径为1 150 m，最大纵坡为3.50%/2处；H线方案最小圆曲线半径为1 150 m，最大纵坡为3.90%/3处。两方案平面指标相当、但H线平面线形更为顺直。因H线里程较推荐线短1.493 km，需在短距离连续下坡克服高差，有7座桥梁纵坡较大（3.5%），纵段指标K线方案更优。（4）行车安全、通行能力、服务水平的分析比较：H线虽然路线长度较K线短，但隧道长度较K线长，在行车安全、通行能力、服务水平方面，K线方案更优。（5）与原有公路、农田水利、电力、通信、重要管道等的干扰情况：K线方案和H线方案与原有公路、农田水利、电力、通信等干扰情况相当，沿线无重要管道。（6）环境影响情况：两方案对环境影响相当，H线方案沿线较K线方案用地范围占用较多基本农田。经综合比选，初步设计阶段将H线方案作为推荐方案。

5 结语

（1）山区公路的路线方案只有在顾及多方面因素，多方案论证、比选的基础上选定的路线方案，才能保证最优的设计方案。（2）在路线方案比选时，注重安全性和经济性比较，在复杂陡峻路段，应着眼全局，分别研究以隧道连续穿越陡峻山体避免大填大挖的方案、利用地形顺势设置桥隧构造物、适当开挖山体的方案进行比选，最终择优选取。