复杂控制因素下的高速公路路线方案比选——以银百高速城开段为例

彭正红

(招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆 400067)

银百高速城口(陕渝界)至开县段是银川—百色国家高速公路G69中的一部分。该工程项目从陕渝交界处开始，连接陕西省安康—岚皋(陕渝)高速公路，北接西安，止于开县，建成后可经开县—万州高速公路连接至长江黄金航道。这条高速公路的建成，将有利于推动国家西部大开发、完善全国高速公路网络及重庆市、陕西省和四川省的主干道布局，充分利用水能、矿产、旅游资源，发展生态涵养的综合交通系统，提高重庆保税港、万州港等特大型港口的辐射和聚集，对加快秦巴山地区的扶贫开发、带动周边地区的经济发展将起到很大的推动作用，同时，这个工程不仅是连接渝陕的第一条通道，更是连接长江和“一带一路”的黄金通道。

本文以银百高速城口开县段为例，研究复杂路段多种控制条件下的道路选线方案。本项目研究路段标段起点位于大巴山隧道(陕渝界)，与银百高速安康至岚皋高速公路对接。本标段终点位于城口县蓼子乡附近。该研究路段的主要控制点为苍坪村、北屏乡、城口县城、任河、覃家河、蓼子乡，主要对半河路段及烂田湾至覃家河段这2段重点路段进行多种控制条件下的道路选线。 该路段具有地形起伏大、地质构造复杂、土地资源稀缺、自然资源丰富等特点，会影响山区公路的选线设计，为保证不遗漏有价值的路线方案，本文结合道路选线设计的多种控制因素，拟定多路线方案进行比选。

1 路线方案的主要控制因素及设计方案

1.1 路线方案的主要控制因素

1) 沿线重要城镇

拟建公路位于城口县域内，项目路线涉及到北屏乡、龙田乡、葛城街道、复兴街道、高燕镇、蓼子乡。

2) 自然保护区和风景名胜区[1]

项目影响区内路线不能穿越的自然保护区为大巴山国家级自然保护区。

3) 矿产资源开采及采矿区

城口县位于大巴山锰矿带东带，其区域内的高燕锰矿区、大渡溪和修齐矿区均在K线附近。

4) 该路线横穿任河、东河、任家河等河流，需考虑对河流的干扰。

5) 路线方案需考虑城口县的规划发展方案。

6) 该路线会干扰省道S202、省道S301。

7) 北屏至烂田湾路段有半河峡谷区不良地质区段[2]。

8) 烂田湾至覃家河路段有覃家河不良地质区段。

9) 互通立交设置位置及形式会影响路线的布设。

1.2 路线总体设计方案

路线总体方案选择时，在收集整理沿线气象、水文、地质等相关资料的基础上，结合对工可报告路线方案的研究，充分考虑沿线城镇规划、水利设施及通信管线，合理利用地形，少拆迁，少占良田，灵活运用技术指标，使路线平面线形均衡连续[3]。综合考虑工程地质与路基构造物、跨河沟桥位的关系，立交、服务区、匝道收费站及主线收费站的位置关系。对路线可能存在的方案进行深入研究，多方案比选、论证，从而找出最合理的路线方案[4]。采用行车速度对线路线形进行安全检查，确保了线路的安全性，同时也将节约用地的设计思想作为线路方案的重点。

为了“安全、优质、环保、舒适、和谐”的设计目标以及不遗漏有价值的路线方案甚至走廊带，在充分征求地方政府意见、合理利用走廊带资源的前提下，尽量采用适中均衡的技术标准，合理控制构造物、土石方、防护工程及拆迁数量，拟定多路线方案进行比选。

1.2.1 方案设计阶段

在工可走廊范围内，项目组在1∶10 000的地形图上结合踏勘所观察到的地形地貌对本项目路线方案进行了优化设计，并对各种可能的路线方案进行了比选研究。项目组在纸上初步研究达280余km，如图1所示。首先，针对K线分别提出了A线、B线、C线和D线4个走廊带路线方案，就鸡鸣隧道、旗杆山隧道、蓼子互通、城口互通、北屏乡、城口页岩气井、北屏服务区、大巴山隧道等问题提出了A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、C、D线等共9条比较路线方案进行纸上方案比选。

图1 1∶10 000路线方案布设Fig.1 1∶10 000 route scheme layout

1.2.2 初步设计阶段

初设阶段在工可确定的走廊带内，结合区域内城镇规划和交通规划布局、基本农田保护等情况，对区域内自然环境、地形、地质等条件进一步研究，确定了以赵家、开县、温泉、大进、城口、北屏为主要控制点。根据路线方案与各主要控制点的衔接方式[5-6]以及区域内的实际情况，经过项目组多方案比选，认为K线较其他走廊带路线均显现出明显的优势，因此本项目路线方案研究只在工可推荐K线走廊中进行比较，并以此为基础拟定了不同的“K线+”路线方案进行比选。初设方案布设如图2所示。

图2 初步设计阶段1∶2 000路线方案布设Fig.2 1∶2 000 route scheme layout in preliminary design stage

经过初步设计比较、分析、筛选后，结合该路线方案的主要控制因素以及项目沿线地形地貌的不良地质分布情况，决定在半河路段和城口县城路段分别对K线、A5线和K线、A7线2个方案进行同精度比较，以此得出推荐路线。

2 重点路段路线方案的比选

根据本项目的实际情况，结合初测外业验收意见，对各重点路段拟定多方案进行同深度比选[7]，其中主要对K线、A5线，K线、A7线2组路段在平纵面指标、工程地质、桥隧规模、公路用地及拆迁情况、环境影响评价、施工条件、行驶安全性、运营里程及社会效益等方面进行同精度比较。

2.1 半河路段K线与A5线的比选

2.1.1 比选理由

贯通K线在半河河谷中布设半河特大桥，由于半河河谷较为狭窄，与现状省道S202干扰较大，地质情况较为复杂，河谷两侧岩体较为破碎，裂隙较为发育，且存在崩坡积体及部分危岩体。因此，提出了在半河河谷地带，路线往南侧布线，并设置了北屏特长隧道，以隧道方式通过半河不良地质区域的A5线，如图3所示。本段比较主要是在地质不良的半河河谷区域中比选桥梁与隧道方式。

图3 半河段路线方案Fig.3 Route scheme of Banhe Section

2.1.2 路线方案布设

1) K线方案概述

半河路段K线路线起于北屏乡松树坝附近，路线沿西侧布线，跨越尖坝，在龙头寨附近进洞，设置北屏隧道，在丁木湾附近出洞，路线再顺半河前行，设置半河特大桥，至本比较段终点烂田湾附近全长5.962 km。

2) A5线方案概述

A5线路线起于北屏乡松树坝附近，路线沿西侧布线，跨越尖坝，在龙头寨附近进洞，设置北屏隧道，在峡口子附近出洞，设置凉桥大桥至本比较段终点烂田湾附近，全长5.972 032 km。

2.1.3 同精度方案比选

A5线和K线路线方案共涉及8个方案影响因素，分别是平、纵线形技术指标、行驶安全性、工程地质条件、桥隧规模、施工条件、环境影响评价、公路用地及拆迁情况以及工程造价，对以上影响因素做同精度比较，结果如表1所示。

表1 K线、A5线主要技术指标比较Table 1 Comparison of main technical indexes between line K and line A5

2.1.4 综合比选分析

由表1中8项对比指标可发现，A5线方案有6项指标较优，在桥隧规模方面与K线相当，工程造价略低于K线方案，考虑到A5方案的施工条件、行驶安全、环境影响以及后期运营维护等多方面的优势，综合考虑采用A5线路方案。

2.2 烂田湾至蓼子段K线与A7线的比选

2.2.1 比选理由

城口县工业园区设置于城口县西南部，且城口锰矿藏量达2 500万t，属全国五大矿区之一；钡矿藏量达6 500万t，居亚洲第一。现状工业园区的交通运输方式主要依托于省道S202，在城开高速建成后，同样需要通过省道S202上下本项目。为方便城口县对当地矿产资源的规划发展，后期需在覃家河段设置覃家河互通，带动城口工业园区及周边地区的经济发展。因此，要求在覃家河段采用明线，以便后期设置覃家河互通[12]。

为了在沱溪河设置城口互通，工可阶段路线绕行较长，前期工程建设费用及后期社会运营费用高；城口互通设置于沱溪河片区，现状沱溪河片区发展成熟，拆迁量较大，且与现状城口地方总体发展意见相悖。从地质条件角度，覃家河段落位于乌坪断裂带方位，路线顺向该断裂带前行，受该断裂影响，在该断裂带上发育数条次级断层，断裂带内岩体破碎，局部发育有断层泥和炭化带，滑坡、崩坡积体、不稳定斜坡等不良地质。根据城口最新规划及地方要求，不需在地质不良区域覃家河片区预留互通，因此，初步设计阶段城口过境段路线方案贯通K线与A7比较线均从地质选线、工程经济性的角度采用了绕避覃家河地质不良区，缩短路线的直连方案，又根据城口互通的服务功能提出了在棉沙窝设置城口互通的K线及在向岗岭设置城口互通的A7线[13]，如图4所示。

图4 龙田乡烂田湾至高燕镇覃家河段平面Fig.4 Plan of river section from Lantianwan in Longtian township to Qinjia in Gaoyan town

2.2.2 路线方案布设

1) K线方案概述

城口县城路段K线起于龙田乡烂田湾附近，路线沿西南侧布线，穿越罗家梁，在龙溪湾附近出洞，布设任河特大桥，在棉沙窝附近设置城口互通，路线继续向西南侧布设，跨越沱溪河，穿过尖东山，再跨越覃家河，穿越旗杆山至本比较段终点蓼子附近，K线全长21.41 km。

2) A7线方案概述

该路线起于龙田乡烂田湾附近，路线沿西南侧布线，穿越罗家梁，在大树梁附近出洞，布设任河特大桥，在向岗岭附近设置城口互通，路线继续向西南侧布设，跨越沱溪河，穿越尖东山，再跨越覃家河，穿越旗杆山至本比较段终点蓼子附近A7线全长21.540 674 km。

2.2.3 同精度方案比选

A7线和K线路线方案共涉及9个方案影响因素，分别是平、纵线形技术指标、工程地质、桥隧规模、公路用地及拆迁情况、互通功能评价、互通行车安全性、营运里程、造价比选以及地方总体意见，对以上影响因素做同精度比较，结果如表2所示。

表2 K线、A7线主要技术指标比较Table 2 Comparison of main technical indexes between line K and line A7

2.2.4 综合比选结果

由表2中9项指标对比可发现，A7线方案6项较优，互通行车安全与K线相比较弱。但A7线较K线能更好地服务于城口县及周边地区，对推动城口县城后期的扩容及带动规划的袁池岭片区发展有积极作用，建设费较K线低，且符合地方总体意见。针对A7线互通行车安全性问题，可通过拓宽罗家梁隧道出口及加强交通安全设施设计等措施进行改善。因此综合以上各项影响因素，推荐采用A7线路方案。

3 结论

1) 初步设计在工可路线走廊带范围内，结合该路线方案的主要控制因素，综合考虑技术指标、工程规模、环境影响、建设条件、互通功能及地方政府意见等多种因素，并结合当地发展规划和要求，以及工程实施规模，综合论证路线方案，通过多方案比选，建议银白高速城开段路线选择K+A5+A7线方案。

2) 高速路网路线布设方案应综合考虑与周边路网和其他运输方式的均衡布置和合理衔接，应尽可能地带动沿线经济社会的发展。在方案论证阶段需重视对环境的保护，尽量避免路线经过不良地质地段时最大限度地保护耕地，减少建筑物的拆迁。

3) 以银白高速城开段为例，对该路线的半河路段及烂田湾至覃家河段这2段重点路段进行复杂控制条件下的道路选线方案研究，对各重点路段的拟定多方案进行了同深度比选，对比了2种高速路网布设方案的多种技术指标以及其对周边路网、环境及经济的影响，可供类似工程参考。