山区高速公路路线设计比选研究

吉明、李昂

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

公路线路方案的比较与选择，是公路工程设计的重点，也是公路设计的根本，其对于公路建设施工起着至关重要的作用，只有科学合理地比较和选择，才能确保打造出高质量的设计产品。线路比选方法是公路工程设计方案比选工作的关键，要想将其有效地应用到实际工作当中，就必须掌握其在具体应用时的优势和不足之处，将其优势充分地发挥出来[1]。

1 路线设计要点

对于山区范围内的高速公路建设工作而言，首要面对的便是路线的设计选择工作。山区中由于山多谷深，再加上其山势、地质等情况都要比平原地区更为复杂，使得路线设计工作需承担的任务量十分庞大，而最终能够被用来进行具体实施的方案又较少。

从地形的角度加以分析。在山地区域中建设高速公路，其在路线设计方面往往需要考虑的因素众多，如平、纵、横等几个方面的情况都需要细致研究。其中，平面主要包括平曲线半径、平曲线长度等；而纵面主要包括纵坡、最大坡度、竖曲线长度、竖曲线半径等。这些都是在具体设计过程中需要注意的事项[2]。从地形地势角度考虑，主要包括地形地势的高差、坡度和坡向等几个方面。由于山区地形、地质条件较为复杂，路线方案的比选以及平纵指标的选择就尤为关键。

2 各路线方案分析及方案对比

2.1 高良至终点段

2.1.1 岭黑至三家寨段路线

K 线（见图1）采用避绕科白小学、科白电站的方式，路线总体走凤尾河右岸通过，同时较工可线位平面指标大大提高。

图1 K 线分布图

第一，工可线长4000m，K 线长3900m。

第二，工可线平面最小半径R=700m，最大纵坡坡i=4%，K 线最小平曲线半径R=1200m，最大纵坡i=3.903%。

2.1.2 三家寨至卫那普段路

K 线适当绕长，取消工可的3 座短隧道雨厦1 号（412m）、雨厦2 号（205m）、卫那普隧道（266m）。

第一，工可线长6000m，K 线长6200m。

第二，工可线平面最小半径R=700m，最大纵坡坡i=4%，K 线最小平曲线半径R=900m，最大纵坡i=3.9%。

2.1.3 脚家箐至普格段路线

K 线加大羊七沟段平面指标，减小纵坡，同时路线偏沟谷左侧布线，以便温浏互通布置，减少温浏互通连接线长度。

温浏互通连接线工可方案长9.4km，初设推荐线K 线方案长7.9km。

2.1.4 大坝至大箐段路线

K 线加大云龙段平面指标，结合地形布线取消工可的2 座短隧道云龙1 号隧道（248m）、云龙2 号隧道（586m）。

2.1.5 普格至云龙段

该段K 线为工可优化线位，在地质调查过程中，发现K 线堆积体范围较大，深度较深，K 线桥梁及路基段均不稳定，处置费用及风险极大，影响路线方案，地勘建议改线绕避。

2.2 路线方案比较

2.2.1 起点至龙庆段（K0+000—K20+400）

根据院内方案审查意见及初步设计大线方案审查意见，对A3、A4 与K 线进行比较。

K 线：起点至补勒段为工可优化方案。

A3 线：起点南移约2.8km，以顺直线形布线至补勒接上K线，建设里程减短约1.4km。

A4 线：起点与K 线一致，以顺直线形布线至菁门接上K线，建设里程减短约0.73km。

对K 线、A3 线方案进行比较。第一，技术指标：A3 线建设里程短约1.376km，平纵面指标较高。第二，功能定位：该项目为云南省高速公路规划网中第一纵的一段，主交通流方向多绕行约1.4km。第三，地方政府意见：A3 线起点段位于红河州泸西县境内，用地、建设等报建手续较麻烦，地方政府支持K 线方案。第四，建安费：A3 线低7200 万元。综合比较，K线、A3 线方案各有优劣，初设阶段推荐K线，A3 线同精度比较，K 线、A3 线方案比较如表1 所示。

表1 K 线、A3 线方案比较表

K 线、A4 线方案比较：第一，技术指标：A4 线路线长度短约728m、平纵指标与K 线相当。A4 线增加一座特长隧道，行车舒适性K 线较好。第二，施工难度：A2 线桥隧规模相对较大，且有一座特长隧道，施工难度相对较大。综合比较，K 线较优，K 线、A4 线方案比较如表2 所示。

表2 K 线、A4 线方案比较表

对K 线、A3 线、A5 线方案进行比较。第一，技术指 标：K 线、A3 线、A5 线方案平面指标均较高；K 线、A3 线纵面指标较高，A5 线纵面指标相对较低；A3 线建设里程相比K 线短约1.376km，A5 线建设里程相比K 线短约1.111km。第二，功能定位：该项目为云南省高速公路规划网中第一纵的一段，师宗至丘北方向为主交通流方向，交通量约为泸西至丘北方向的3.8 倍。K 线位置符合交通量需求；A3 线主交通流方向绕行约1.4km；A5 线主交通流方向绕行0.6km。第三，工可批复符合性：K 线为工可起点位置，A3 线、A5 线与工可批复起点位置距离较远。第四，地方政府意见：A3 线主交通流方向绕行较远，A5 线对居者乐村影响较大。师宗县支持采用K 线方案。第五，A3 线、A5线建设里程较短，建安费较少，A3 线方案可节约5800万元，A5 线方案可节约3100 万元。综合比较，三个方案各有优劣，初设阶段推荐K线，A3 线同精度比较，A5 线论证后舍弃，K 线、A3 线、A5线方案比较如表3所示。

表3 K 线、A3 线、A5线方案比较表

2.2.2 大六菁隧道段比较

根据大六菁隧道设置情况，对A1、A2 与K 线进行比较。

K 线：从工可线位左侧绕行至菁门，取消大六菁隧道。

A1 线：A1 线为工可线位右侧绕行方案，减短大六菁隧道长度。

A2 线：A2 线为工可优化线位。

对K 线、A1 线方案进行比较。第一，技术指标：A1 线绕长236m，K 线平纵面指标优于A1 线。第二，施工难度：A1 线有一座长隧道，施工难度相对较大。第三，建安费：K 线低1.2 亿元。综合比较，K 线较优，初设阶段推荐K线，K 线、A1 线方案比较如表4 所示。

表4 K 线、A1 线方案比较表

对K 线、A2 线方案进行比较。第一，技术指标：A2 线绕长53m，K 线平纵面指标优于A2 线。第二，施工难度：A2 线桥隧规模较大，且有一座长隧道，施工难度相对较大。第三，建安费：K 线低1.85 亿元。综合比较，K 线较优，初设阶段推荐K线，A2 定性比较后 舍弃，K 线、A2 线方案比较如表5所示。

表5 K 线、A2 线方案比较表

2.2.3 龙庆至高良段（K20+400—K57+280.971）

根据工可方案，龙庆至高良段主要影响因素有四个：其一，龙庆至南盘江段为连续下坡路段，长度约为27km，高差672m，平均纵坡2.49%；其二，工可方案穿越菌子山保护区缓冲区约14.6km；其三，南盘江桥位选择：工可推荐方案为主跨750m 的悬索桥；其四，五龙互通设置情况：工可五龙互通方案规模较大，且连接线设置一座2km 隧道，整体规模较大。

初设阶段结合长大下坡、穿越菌子山保护区缓冲区范围、五龙互通设置、南盘江桥位等因素，对B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B10、B11 等方案与K线进行比较。

（1）K 线、B1 线、B2 线方案比较

该段为龙庆乡至南盘江段段大线方案比较。

K 线：过龙庆乡后，设置隧道穿越菌子山保护区缓冲区，之后沿地形经芭蕉沟、大黑沟、岩峰洞、花桂至罗里沟附近设置五龙互通连接五龙乡，之后设置隧道穿越山体至未兰沟，设置南盘江服务区，之后设置南盘江特大桥跨越南盘江。

B1 线：为工可优化线位。过龙庆乡后，设置隧道穿越山体至结雨坡，之后沿地形展线，经狮子山、小板田、石界垭口、干石洞、芭蕉沟、大黑沟、岩峰洞、花桂，之后设置隧道穿越山体至未兰沟附近，设置五龙互通，之后接入K 线。

B2 线：过龙庆乡后，设置隧道穿越菌子山保护区缓冲区，之后沿地形经芭蕉沟、大黑沟、岩峰洞、果吉、花桂至罗里沟附近设置五龙互通连接五龙乡，之后设置隧道穿越山体至未兰沟，接入K 线。

对K 线、B1 线、B2 线方案进行比较。第一，技术指标：三个方案长度相当，K 线平纵指标最好。第二，施工难度：K 线隧道规模较大，加上五龙互通后，K 线桥隧规模小于B1 线。第三，五龙互通设置：K 线、B2线五龙互通设置条件较好，B1 线连接线需增加2.2km隧道。第四，地方政府意见：地方政府同意并支持在罗里沟附近设置五龙互通。第五，建安费：加上五龙互通及连接线，K 线最低，为39.01 亿元，B1线比K 线高1.13 亿元，B2 线比K 线高0.25 亿元。综合比较，K线较优，该段推荐K线，K 线、B1 线、B2 线方案比较如表6 所示。

表6 K 线、B1 线、B2 线方案比较 表

（2）K 线、B11 线方案比较

该段为龙庆乡至南盘江段段大线方案比较。

K 线：过龙庆乡后，设置隧道穿越菌子山保护区缓冲区，之后沿地形经芭蕉沟、大黑沟、岩峰洞、花桂至罗里沟附近设置五龙互通连接五龙乡，之后设置隧道穿越山体至未兰沟，设置南盘江服务区，之后设置南盘江特大桥跨越南盘江。

B11 线：与K 线基本一致，罗里沟处加大半径到2000m，龙庆段适当绕长。

对K 线、B11 线方案进行比较。第一，技术指标：K 线路线长约400m、平纵指标K 线较好。第二，施工难度：两方案桥隧规模相当，B11 线南盘江桥位适当抬高，主跨有所增大，施工难度相对较大。第三，五龙互通设置：K 线五龙互通设置在罗里沟处，B11 线五龙互通设置在未兰沟附近。B11 线互通匝道桥较多、桥高较高，无合适位置设置收费站及场坪，连接线绕长约2480m，其中隧道约1600m。第四，建安费：K 线低0.8 亿元。加上五龙互通，K 线低约2.57 亿元。综合比较，K 线最优，K 线、B11 线方案比较如表7 所示。

表7 K 线、B11线方案比较表

3 结语

公路路线设计方案的比选对公路设计方案的改进起着非常重要的作用。掌握多种比选方法，综合运用各种比选方法的优势，结合工程概况和各项经济技术指标，抓住控制方案的关键问题和关键指标，进行综合比较和认真分析，可以从根本上保证公路工程路线设计方案的科学性和合理性[3]。