山區(qū)高速公路選線設(shè)計

趙 剛

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030027）

引言

昔陽至榆次高速公路是《山西省高速公路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃》中“3縱12橫12環(huán)”中第七橫的重要一段，位于山西省中部地區(qū)。項目總體為東西走向，起點位于晉冀省界處東接河北省規(guī)劃衡水至昔陽高速公路，終點位于晉中市榆次區(qū)西接龍城高速公路。推薦方案路線全長125.415 km。

1 技術(shù)標準

根據(jù)《工可報告》批復意見，昔榆高速公路全線采用雙向四車道，設(shè)計速度為100 km/h，整體式路基寬度采用26.0 m，分離式路基寬度采用2×13.0 m，橋涵設(shè)計汽車荷載等級采用公路-Ⅰ級。主要技術(shù)指標見表1。

表1 昔榆高速公路主要技術(shù)標準

2 設(shè)計指導思想與總體設(shè)計原則

2.1 設(shè)計指導思想

通過對項目建設(shè)條件的綜合分析，結(jié)合項目沿線主要的自然資源和旅游資源，綜合考慮項目的地位、作用、功能、服務(wù)水平[2]，確定以“六個堅持，六個樹立”的公路勘察設(shè)計新理念為項目總體設(shè)計指導思想。

2.2 總體設(shè)計原則

（1）堅持以人為本、安全至上的設(shè)計思想，貫徹“安全、舒適、耐久、節(jié)約、和諧、融入旅游文化”的設(shè)計理念[3]，加強公路交通安全設(shè)計與運營管理，推行公路交通安全性評價，提高公路的交通安全和服務(wù)水平。（2）堅持人與自然相和諧，公路建設(shè)與環(huán)境保護、景觀完美結(jié)合[4]，使公路融入環(huán)境原則。（3）堅持可持續(xù)發(fā)展主題，合理有效地利用資源，做到“四個合理”：合理把握路線走廊帶；合理利用線位資源；合理確定建設(shè)規(guī)模；合理確定工程方案[5]。（4）嚴格控制工程造價，倡導科學合理的全壽命周期成本理念，加強各專業(yè)設(shè)計時技術(shù)與經(jīng)濟的有機結(jié)合，在確保安全和功能的前提下，嚴格控制工程造價，節(jié)約工程投資，達到最佳的技術(shù)經(jīng)濟效益。（5）加強與有關(guān)部門的協(xié)調(diào)，妥善處理好本項目與公路建設(shè)與工業(yè)、農(nóng)田基本建設(shè)、旅游業(yè)的關(guān)系，特別是項目建設(shè)與環(huán)境保護區(qū)、城市總體規(guī)劃及文物保護的關(guān)系，充分發(fā)揮本項目的社會效益與經(jīng)濟效益。（6）堅持以工程實用為主，拓寬創(chuàng)新思路，增強技術(shù)創(chuàng)新的原則，在確保工程質(zhì)量和節(jié)省造價的前提下，倡導理念創(chuàng)新、科技創(chuàng)新。（7）加強地質(zhì)調(diào)查及地質(zhì)勘探工作，合理有效地處治地質(zhì)病害，確保設(shè)計方案可靠、經(jīng)濟合理、行車安全。

3 路線總體方案

初步設(shè)計路線方案在《工可報告》批復的路線走廊帶范圍內(nèi)（工可推薦方案）布設(shè)線位并進行細部優(yōu)化，結(jié)合地勘成果及各方面協(xié)調(diào)情況對方案進行深化研究后確定推薦方案，并根據(jù)項目沿線的地形、地質(zhì)、地物特別是煤礦等因素對外業(yè)勘察方案進行了仔細梳理，設(shè)置了10條路線方案。

路線比較方案均先利用1∶10 000地形圖進行比選論證，之后根據(jù)各方案的主要優(yōu)缺點確定比選深度，對有價值的比較方案繼續(xù)利用1∶2 000地形圖進行同深度比選論證。初步設(shè)計階段的10條路線方案，路線總長218.131 km，其中K+C+K+H+K線方案為推薦方案，長125.415 km，B、B1、C、D、E、F、H線方案進行同深度比較，合計長度51.018 km，N、S線方案進行定性比較，長度41.698 km，比較線總長92.716 km，比較方案占路線全長的73.9%。

4 路線方案比選

4.1 太行山特長隧道方案比選

繞避嶂石巖自然保護區(qū)方案（N線、S線），本段路線設(shè)K線方案和N線方案，進行定性比較。

項目起點位于山西河北兩省交界處，在河北段有嶂石巖風景保護區(qū)，該保護區(qū)為省級自然保護區(qū)，整體呈南北狹條狀，從西至東依次為保護區(qū)核心區(qū)、緩沖區(qū)、試驗區(qū)。為盡量避開保護區(qū)范圍，路線可選擇保護區(qū)北側(cè)(N線)或南側(cè)（S線）通過，見圖1。

圖1 繞避方案與推薦方案位置關(guān)系

推薦方案K線以隧道形式穿越嶂石巖自然保護區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)，太行山特長隧道長14.24 km，其中山西段10.23 km，河北段4.01 km。

繞避方案N線從推薦方案北側(cè)通過保護區(qū)的試驗區(qū)，由于高差的原因，路線繞著試驗區(qū)的邊界進行展線，繞避保護區(qū)的核心區(qū)和緩沖區(qū)，于子墓陵西側(cè)設(shè)3座隧道穿越太行山，隧道長度分別為6 608 m、1 259 m、7 582 m，共15.45 km。其中山西段隧道共長12.24 km，河北段長3.21 km。之后設(shè)3座橋梁（共2 588 m）跨越楊趙河，2座隧道（642 m、458 m）后于民安村南側(cè)并至推薦線。路線長較推薦方案長7.07 km。

繞避方案S線從推薦方案南側(cè)繞避嶂石巖自然保護區(qū)，穿越太行山需設(shè)隧道長25.63 km，其中山西段12.65 km，河北段12.98 km。由于南側(cè)保護區(qū)核心區(qū)和緩沖區(qū)的范圍更廣，路線繞行距離比推薦線長21.6 km。

繞避方案S線雖然徹底避讓嶂石巖自然保護區(qū)，但是繞行距離太長，比現(xiàn)推薦線K線長21.6 km，且太行山特長隧道長25.63 km，比較意義不大。N線與K線主要工程數(shù)量對比見表2。

表2 N、K線主要工程數(shù)量對比

為了避讓嶂石巖保護區(qū)核心區(qū)和緩沖區(qū)，繞避方案N線較K線增長7.07 km，隧道增加1 516 m，橋梁增長1 688 m，建安費增加7.82億元。經(jīng)與河北省反復對接，在綜合環(huán)保、規(guī)模及經(jīng)濟等因素情況下，兩省一致同意現(xiàn)推薦方案K線，以隧道形式穿越嶂石巖保護區(qū)核心區(qū)和緩沖區(qū)，隧道口放至試驗區(qū)。

4.2 馬頭隧道比較方案（H線）

本段路線設(shè)K線方案和H線方案，進行同深度比較。工可階段該段路線走廊帶與初設(shè)K線方案基本一致，K方案路線在設(shè)闊郊2號隧道跨越闊郊河后，路線沿闊郊河東側(cè)山坡布線，后路線轉(zhuǎn)向西北跨闊郊河后進入晉中榆次區(qū)境內(nèi)，設(shè)馬頭隧道經(jīng)晉中榆次區(qū)長凝鎮(zhèn)馬頭村北，路線繼續(xù)向西，沿原沙掌河北側(cè)山坡布線。而H方案路線在設(shè)闊郊2號隧道跨越闊郊河后，路線向西方向布線，設(shè)白坡頭隧道后經(jīng)晉中榆次區(qū)長凝鎮(zhèn)白坡頭村北，路線繼續(xù)向西，沿原沙掌河北側(cè)山坡布線。H線與K線方案關(guān)系見圖2。H線與K線主要工程數(shù)量對比見表3。

圖2 H線方案與對應(yīng)K線關(guān)系

表3 H、K線主要工程數(shù)量對比

H線方案與對應(yīng)K線方案比選：（1）建設(shè)條件對各路線方案布置的影響分析：兩方案在該段的地質(zhì)、地形條件相當。（2）各方案的選擇和布置情況：兩方案主要區(qū)別在于路線長度、隧址、隧道長度、橋梁長度、用地規(guī)模、土石方量不同，K線方案設(shè)橋梁5 815 m/18座，中短隧道1 400 m/2座，H線方案設(shè)橋梁5 012 m/16座，長隧道1 488 m/1座，短隧道481 m/1座。H線方案除隧道較K線長569 m，其余工程規(guī)模均較K線小。（3） 平、縱指標及連續(xù)均衡情況：K線方案最小圓曲線半徑為1 150 m，最大縱坡為3.50%/2處；H線方案最小圓曲線半徑為1 150 m，最大縱坡為3.90%/3處。兩方案平面指標相當、但H線平面線形更為順直。因H線里程較推薦線短1.493 km，需在短距離連續(xù)下坡克服高差，有7座橋梁縱坡較大（3.5%），縱段指標K線方案更優(yōu)。（4）行車安全、通行能力、服務(wù)水平的分析比較：H線雖然路線長度較K線短，但隧道長度較K線長，在行車安全、通行能力、服務(wù)水平方面，K線方案更優(yōu)。（5）與原有公路、農(nóng)田水利、電力、通信、重要管道等的干擾情況：K線方案和H線方案與原有公路、農(nóng)田水利、電力、通信等干擾情況相當，沿線無重要管道。（6）環(huán)境影響情況：兩方案對環(huán)境影響相當，H線方案沿線較K線方案用地范圍占用較多基本農(nóng)田。經(jīng)綜合比選，初步設(shè)計階段將H線方案作為推薦方案。

5 結(jié)語

（1）山區(qū)公路的路線方案只有在顧及多方面因素，多方案論證、比選的基礎(chǔ)上選定的路線方案，才能保證最優(yōu)的設(shè)計方案。（2）在路線方案比選時，注重安全性和經(jīng)濟性比較，在復雜陡峻路段，應(yīng)著眼全局，分別研究以隧道連續(xù)穿越陡峻山體避免大填大挖的方案、利用地形順勢設(shè)置橋隧構(gòu)造物、適當開挖山體的方案進行比選，最終擇優(yōu)選取。