跨水库高速公路的路线方案选择

2013-06-10屈强，于军，徐松

交通运输研究 2013年20期

屈强，于军，徐松

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安 710075）

0 引言

随着高速公路网逐步加密并迅速进入山区，山区高速公路多沿河谷布设，经常遇到大型水库等水利设施。影响范围大、地形条件差、环境保护要求高、交通条件差等特点成为水库段高速公路路线方案设计的制约因素，直接增加了高速公路路线方案设计和选择的难度。本文以陕西宝汉高速公路石门水库段路线方案比选为例，探讨水库段路线方案选择的技术关键点。

1 项目概况

宝汉高速公路位于陕西省西南部，是陕西省高速公路“2637”网规划中定汉线的重要组成部分。路线主要由北向南穿越秦岭山脉沿西河、褒河布设，长约260km。全线采用双向六车道高速公路标准建设，设计速度为80km／h，路基宽度为32m。

位于褒河石门谷口的石门水库为本项目的最大制约因素。受地形和路线走向的影响，高速公路需跨越石门水库（本文不研究路线绕行水库的方案）。

1.1 石门水库概况

石门水库位于汉中市北18km的褒河谷口，水库大坝高88m，顶长260m，流域面积为3 861km2，总库容为1.05亿m3，是集发电、灌溉、防洪、旅游等于一体的综合性水利工程。

1.2 不良地质条件

石门水库库区基岩裸露，以片麻岩为主，总体地质条件较好。但在水库库尾青桥驿南蔡家坡村，发育一大型滑坡，极大地影响了路线方案布设。滑坡分为南、北两大块，整体轴长约220m，宽330m。滑坡体分上下两部分：上部为大型浅层粘性土滑坡，厚度约为2～4.5m，体积约为25万m3，稳定性极差；下部为崩坡积体，厚度约为20～32m，滑动面低于水库常水位，一般情况下处于稳定状态，但下部崩坡积滑动面前缘位于大块岩堆上，呈架空结构，地震作用下易导致下部崩坡积失稳。

2 路线方案设计

2.1 通过滑坡的路线方案

首先考虑通过青桥驿滑坡的路线方案，尽量缩短石门特长隧道长度，以利于隧道通风照明及抢险救援，降低后期运营管理成本。结合跨越水库位置，设计了C9－2、C9－3两个路线方案（如图1所示）。在滑坡勘察结论的基础上，研究滑坡的治理方案及难度，分析通过滑坡的路线方案的可行性。

图1 通过滑坡的路线方案

滑坡地质勘察结论：青桥驿滑坡成因复杂，规模较大，受地震、水库水位升降等不确定因素影响大，彻底根治非常困难，路线应绕避滑坡为宜。因此，从工程安全及交通安全角度出发，应舍弃通过青桥驿滑坡的路线方案，重点研究绕避滑坡的路线方案。

2.2 绕避滑坡的路线方案

根据地形地质条件，结合勉县地磁观测台、隧道规模等因素，设计了K、C9－1、C9－6、C9－7四个路线方案（如图2所示）进行深入研究。

图2 绕避滑坡的路线方案

K方案：路线走向顺捷，路线1次跨越石门水库；石门特长隧道设置2个通风井（1个斜井、1个竖井），牛头山特长隧道设置1个斜井，通风费用高；与水库交角较正（约为88°），特大桥钢管拱桥主跨径为240m；隧道及桥梁施工条件较好，对水库环境污染较小。

C9－1方案：路线长度仅增加了164m，适当减短了石门特长隧道（减短1 360m），对隧道通风影响小，石门特长隧道需设置2个通风井（1个斜井、1个竖井），牛头山特长隧道设置1个斜井，通风费用高；2次跨越水库水面，交叉角度较斜（约为67°），两座钢管拱桥跨径分别为240m和160m，桥梁规模较大；两桥之间隧道施工条件较差，施工及运营期对水库环境保护不利。

C9－6方案：明显减短了石门特长隧道（减短3 295m），利于隧道通风，仅牛头山特长隧道设置1座斜井，通风费用最低；利于后期运营管理。但路线走向绕行（增长906m），隧道规模最大（增长955m），且2次跨越水库水面，设置2座跨水库大桥（200m＋160m），两桥之间隧道施工条件较差，施工及运营期对水库环境的污染加大。

C9－7方案：明显减短了石门特长隧道（减短3 052m），利于后期运营管理，石门特长隧道仅设置1座斜井，牛头山特长隧道设置1斜井，通风费用稍低。但路线走向绕行（增长629m），且3次跨越水库，设置3座跨水库大桥（150m＋150m＋280m），工程规模大；施工界面大，利于加快工程进度，但加大了对水库岸坡的破坏，增加了污染面，施工及运营期对水库环境保护不利；青桥驿滑坡对岸地质条件较差，隧道单价偏高。

综合比较发现，K方案石门隧道最长（8 265m），通风竖井规模较大，但能1次性跨越石门水库，桥位隧址较好，跨水库特大桥规模相对小（主跨240m），且施工条件相对较好，有利于对水库环境保护，总体较优。