成都天府国际机场高速公路总体设计及重点工程技术对策

文

四川成都天府国际机场高速公路是四川省首条新建八车道高速公路（局部路段十车道），是成都天府国际机场场外综合交通体系的重要组成部分，是联系成都和重庆之间的第四条高速大通道的重要节段。其支撑成都天府国际机场建成为国内国际重要的航空枢纽，带动沿线区域经济的快速发展，对成都市形成主城区、天府新区的双核格局有着十分重要的战略意义。同时，对满足天府国际机场建设营运，实现综合交通有效衔接，提高成渝经济圈交通服务水平，实现成都天府新区城市发展战略都有着突出意义。

总体设计

最大限度地满足机场高速公路快捷、舒适、方便的基本服务理念

合理选用路线走廊和适当高标准运用技术指标，力求线形的连续和流畅，提高机场高速公路行车的舒适性和便捷性，最大限度地降低来往天府国际机场旅客的时间成本，力争主城区和机场的高速通达时间控制在30分钟。

坚持以人为本、安全至上、全寿命整体安全的设计理念

勘察设计要综合考虑公路功能、行车安全、自然环境等因素。对项目走廊带进行地质灾害危险性评价，明确地质灾害可知性、可控性；合理选用路线走廊和线位；力求路线线形的连续性、均匀性和流畅性，用运行速度进行道路安全性评价，严格执行“强制性条文”规定，从根本上解决行车安全问题；对控制性的工程（特大桥、枢纽互通）要进行结构安全性和可靠性的检算和评价。把公路的整体安全和“建、管、养”全寿命安全放在项目设计工作的首位，从设计上消除安全隐患。

树立全寿命周期成本的理念，把公路放到环境和社会两大系统中，从项目生命周期的全过程去看待成本，尽可能降低后期维修、养护成本及对社会和环境的不利影响，提高公路的综合服务能力。在确保安全、满足功能的前提下，通过提高技术含量，合理、灵活的设计措施，多层次、多方案、多因素的综合比较，用好每一分建设资金，达到最佳的社会经济效益。

坚持追求人、车、路、环境和谐统一的理念

设计中要严格控制挖填方高度，对于高填段进行多方案技术经济比较，优先考虑桥梁方案；研究半路半桥及其他特殊构造物形式，尽量减少对山体及植被的影响；取弃土场做专项设计，杜绝压缩河床和对江河水质污染；对不良地质路段尽量绕避，难以绕避时则避重就轻，并因地制宜地选用跨、导、截、治等综合措施，作好综合比较。

公路选线尽量避开村镇和敏感建筑物，尽量避免阻隔影响居民往来、农耕和水资源利用，尽量避免大规模拆迁民房，要广泛征求居民意见，增强公众参与，提高社会认可度，做到让公众满意。

考虑项目区的农耕通道，适当预留规划通道。项目区两侧为成都平原农耕区结合西部新农村建设区域，通道净空净宽按满足规划且适当超前考虑；主线天府新区地块，绕城至华龙路段、天府支线部分路段，考虑设计为高架桥形式，桥下预留通道；成都天府国际机场影响区的临港规划极为密集，适当以桥梁的形式预留未来的过往通道，比如每2公里至少预留2～3座桥梁，即旱桥。

项目位于成都市和资阳市境内，路线总体呈东西走向，穿越龙泉山。项目功能除了满足天府国际机场的直达交通的需要外，还应兼顾成渝第四通道和服务地方经济的需要。因此，路线方案布设首要保证成都主城、天府新区与天府国际机场的便捷高效联接，同时要有利于带动沿线产业及规划区的发展；由于互通密度较大，路线布设需考虑在机场北、南入口处及重要城镇附近设置互通式立交的条件，在方便沿线车辆上下的同时合理控制投资。

项目重点与难点

项目沿线重要城镇分布及经济区规划对路线布局影响较大；沿线城镇较多、人口密度大，土地资源宝贵，布线限制因素多；同时沿线经济发达、路网密集，交通组织复杂度和交叉设计的难度大，仅互通式交叉就有10座（其中5座为枢纽互通），并与成渝客专铁路存在交叉。

在地质环境方面，项目走廊分别经过了平原、丘陵、中低山三种地貌区，地质特征差异较明显，沿线丘陵区软弱地基及成都黏土的处治也为项目重难点。

龙泉山段长短隧道方案的合理比选及首创4洞平行十车道总体方案，也是设计过程中需要重点考虑的项目特色与难点。

项目所在区域分布的乡村风景非常优美，规划中的“两湖一山”等风景区潜力巨大，项目走廊左侧的张家沟水库作为简阳市的引用水源保护地对生态保护的要求极高，最大限度地保护项目沿线自然资源及生态环境是本项目的重点与难点之一。

重点工程技术对策

不良地基处治

项目所在区经过了平原、丘陵、中低山三种地貌区，地质特征明显，勘察设计应特别重视平原区低路堤方案的确定、丘陵区软弱地基及成都黏土的处置。

软弱地基

对于地基承载力低，含水量高，抗剪强度小，填方路堤稳定性差，沉降不能满足要求的软弱地基。设计采用设置片石盲沟、换填砂岩片碎石、换填加砂岩片碎石盲沟和塑料插板等进行处置。原则为：①浅层软基处理方式：土层厚度≤2.0m时，设置片石排水沟；土层厚度在2.0＜h≤3.0m范围时，一般采取局部换填方式处理，换填厚度1.5m～2.0m；土层厚度在3.0m＜h≤4.0m范围时，则采取换填加砂岩片碎石盲沟方式处理，换填厚度1.5m～2.0m，碎石盲沟深度1.0m～1.5m。②深层软基处理方式：软弱地基厚度4m～15m的路段，采用塑料排水板或碎石桩处理。插塑料排水板时,其间距尺寸误差应小于15cm，插板均应插到软土层底部，其露头于砂砾石垫层上的长度按20cm控制。施工前应复查插板处理范围内软土层厚度及强度，当软土厚度小于2.5m时可不予插板。

如果软基路段路堤在换填、插板等措施处置后安全稳定性仍小于规范要求，还应增设反压护道、在路堤中下部铺设土工格栅进行处置；当软基路堤位于排水不畅的沟谷时增设纵横向排水盲沟进行处置。

对于涵洞基底的软基，采用碎石桩处治，并且在碎石桩内掺配5%～8%的水泥，经过计算，φ50cm的碎石桩按照30kg/m计算水泥用量。

对于地面线或基岩面倾斜、或软基厚度和填方高度均较大的路段，采用插板或碎石桩后稳定性仍不足的，采用水泥搅拌桩处理地基。

成都黏土

成都黏土具有弱膨胀性，但仅有少量匝道路基涉及到成都黏土处置。成都黏土慎作路基填料，挖方路段路床下应换填一般泥质岩填料，换填厚度0.8m～1.2m。边沟下宜设截水、排水盲沟，路堤边坡坡率宜取1:1.5～1:1.75，土质路堑边坡坡率宜取1:1.75～1:2.0，坡高大于3m时，应在坡脚设矮挡墙。加强排水措施，路基边沟适当加宽并尽可能加深，沟底应在土基顶面以下至少40cm～50cm。

龙泉山隧道工程

隧道断面布置方案

龙泉山隧道为本项目的重点控制性工程，根据路网要求和本项目的技术标准，综合车道通行能力和路段通行能力的分析，初拟3种隧道内空及布置方案进行论证比选：方案一，单洞双车道，四洞平行布置；方案二，单向双洞，单洞双车道+单洞三车道，共四洞平行布置；方案三，大跨扁平单洞四车道，分离式左右洞平行布置。

各方案具体优缺点如下：

方案一，四洞平行的双车道，如图1所示，进洞需要提前分离，出洞需要合并，增大连接过渡段的工程量；连接过渡段车辆变道集中，交织段容易导致车速变慢，通行能力变弱，道路路段服务水平下降；客车和货车专用各自隧道，货车2个车道足够，但小客车2个车道则不足，V/C甚至达到1.03，不满足120km/h技术指标要求，道路对机场客运的服务水平明显下降。

图1 方案一、二的四洞平行效果

图2 方案三大跨扁平单洞四车道效果

方案二，单向双洞，单洞双车道+单洞三车道，如图1所示。该方案主要针对方案一客车通行能力不足，客车3车道，货车2车道，从客货交通比例和总的路段通行能力方面来说较好，但双向相加十车道，提高了总体造价。

方案三，大跨扁平单洞四车道，如图2所示。此方案最大优点是隧道路段通行能力强，单个四车道断面通行能力比两个双车道断面通行能力强，即是4＞2+2的一个典型表达；单向四车道隧道，车流可在隧道内交织换道，自由度较大，驾乘人员体验感好，道路服务水平高。同时，四车道断面具有通风好、采光有利、救援有利等优点。其主要缺点为施工风险较大、工期长、造价高等。

通行能力分析

交通量及车型比例。根据交通量分析预测，到评价末期（2038年）机场高速公路龙泉山隧道段交通量为129642pcu/d，其分车型交通量及比例情况如表1所示。

结合实际情况，龙泉山隧道将实施客货分离，客车全部从快车道通行，货车全部从慢车道通行。根据上述交通组织方案，计算得到龙泉山隧道快、慢车道年平均日交通量及车型比例如表2所示。

通行能力计算分析。对于方案一单向2+2隧道，洞口路段及隧道快、慢车道评价末期（2038年）单向设计小时交通量DDHV和实际通行能力Cr，在此基础上，对照公路服务水平分级表，得到道路服务水平，如表3所示。

表1 龙泉山隧道洞口路段交通量及车型比例

表2 龙泉山隧道分车道交通量及车型比例

由表3可知，方案一隧道洞口路段工况一总通行能力为6452veh/h，而隧道快、慢车道总通行能力为4506veh/h，降低了30%；同时，隧道快车道服务水平仅为六级，无法满足通行需求。

对于方案二单向2+3而言，龙泉山隧道单向增加1个快车道，如图3所示，隧道进口段2条快车道变为三车道示意图，既提高总体通行能力，同时保证快车道通行顺畅。

如表4可知，方案二双向4洞十车道（6快车道、4慢车道）、路段设计速度120km/h，隧道客、货车道实际行驶速度分别为110km/h、90km/h，2038年，隧道的通行能力比洞外路段降低5%，洞外路段、隧道客车道、隧道货车道的服务水平均达到三级，满足通行需求。

若考虑隧道限速管制因素，隧道客、货车道实际行驶速度分别为100km/h、80km/h，隧道的通行能力比洞外路段降低7.5%，洞外路段、隧道客车道、隧道货车道的服务水平也能达到三级，也可以满足通行需求，如图4、图5成都往机场方向示意。

表3 方案一评价期末年(2038年)交通流量与服务水平

图3 方案二隧道进口车道变化示意图

表4 方案二评价期末年(2038年)交通流量与服务水平

图4 龙泉山隧道各方案通行能力示意图（工况一）

图5 龙泉山隧道各方案通行能力示意图（工况二）

隧道方案比较

表5 隧道三方案通行能力和造价对比表

从3个方案通行能力及工程造价比较，见表5，方案一造价最低、通行能力最差，方案三造价最高、通行能力较好，方案二通行能力接近方案三，但造价较方案三降低16.8%。因此，推荐方案二即客货分离的单洞双车道（货车道）+单洞三车道（小客车道）。

隧道瓦斯

龙泉山隧道位于四川盆地西部红层低山区，隧址区有断裂通过，具有沟通深部气源的运移通道条件，是油气聚集的有利地区。经调查和多次访问，得知10年前石油勘探队曾在此钻探油气，并发现可燃性气体，隧道施工应特别注意瓦斯防治。

对此，采用以工程地质综合分析为核心，坚持粗查与精查相结合、物探与钻探相结合的原则，并结合前期地勘成果及地质调查资料综合判定的指导思想进行超前地质预报，并对瓦斯设防段进行专项设计。

瓦斯设防段设计：防水层兼作瓦斯隔离层，采用全封闭结构；初期支护喷射混凝土及二次衬砌混凝土均采用气密性混凝土；衬砌施工缝应进行气密性处理。

瓦斯设防段施工：加强施工通风，瓦斯设防段爆破必须采用电力起爆，必须采用煤矿许用炸药，爆破作业必须严格执行“一炮三检制”及“三人联锁放炮制”规定。采用人工监测（使用便携式瓦斯检测报警仪）与自动遥测（瓦斯自动探头与瓦斯测报中心）相结合的方式进行瓦斯检测。隧道电气设备及作业机械设备必须采用防爆型。

环保景观提升设计

公路景观设计从“自然和谐、巧于因借、宜景则景、重点突出”的理念出发，力争使自然景观和人造景观，动态景观与静态景观，线性景观和点式景观达到高度的协调。

结合沿线地形地貌和自然原始环境特点进行分段设计，形成多层次、多色彩的路域景观环境，以路基绿化为骨架，以自然景观为依托，以立交、互通及服务区为节点，适时适地营造特殊景观，体现整体统一、精细自然，形成具有当地景观特色的公路景观特色带。

推荐路线不涉及自然保护区及规划景区协调，但起点段三圣乡森林公园为成都市锦江区新规划的森林公园，项目实施过程中做了有关协调工作，同时以全高架跨越的方式将影响降低到最小。