山区高速公路路线优化及互通选型经验总结分析

1.引言

当前，国家大力支持基础设施建设，力度之大前所未有，特别是高速公路工程建设领域，据2016年-2019年数据分析显示，我国高速公路年平均日交通量和日均行驶量均不断增加，其中，国家高速公路年平均日交通量为27936辆，增长4.1%，年平均日行驶量为147826万车公里，增长3.4%；普通国道年平均日交通量为10641辆，增长3.1%，年平均日行驶量为174788万车公里，增长1.0%。从以上数据总结分析得出，我国高速公路的需求增长仍然十分明显。

据交通运输部《2019年交通运输行业发展统计公报》数据显示，2019年，我国公路建设投资21895亿元，比上年增长2.6%，其中，高速公路建设完成投资11504亿元，占公路建设投资的52.63%，我国对于高速公路建设的重心地位未曾变动。

高速公路基础设施建设的需求及投资重心地位，给工程勘察设计行业带来了极大的机遇与挑战。随着高速公路路网的日益完善，新一批高速公路走廊带逐渐向山区、复杂地形、特困难区域发展延伸，使得勘察设计工作变得愈发困难。在山区、复杂地形、特困难区域，如何提高路线选线、互通选型水平，是保证高速公路兼具投资效益与服务功能的关键。本文通过实际案例，总结分析山区高速公路路线选线优化及互通选型的设计经验，以期为勘察设计同仁提供参考与借鉴。

2.路线优化设计

在山区高速公路路线优化设计过程中，首先，应充分研究上一阶段设计成果，探明路线选线过程中存在的控制因素，例如，沿线文物、重要管线、道路、建筑、古树、古墓、基本农田、城镇规划、环境敏感区等。在了解好控制因素分布后，需结合上一阶段设计成果，进一步研究沿线地形、地貌，在满足指标的情况下，优先考虑从山体薄弱区穿越以缩短隧道工程，沿地势平缓区域布设路线，以消除高边坡或减少桥梁工程。同时，在整体优化过程中还需考虑土石方、占地情况，在尽可能节约工程量的前提下，不过度增加用地、弃方数量，以践行绿色公路设计理念。下面以凉水村隧道项目为例进行分析。

实例分析：在分析沿线控制因素后，研究上一阶段存在的问题。其一，上一阶段方案凉水村隧道未从山体薄弱区穿越，隧道较长，瓦斯区域下隧道工程规模大、投资较大；其二，上一阶段方案凉水村隧道与天主庙隧道间明线长度仅740m左右，规划有南苍盐高速公路，未来需要在该处设枢纽互通，上一阶段方案明线长度不具备未来互通设置条件。同时，由于项目地处瓦斯气田区域，地下瓦斯气体丰富，过长的隧道在瓦斯覆盖区域环境下施工及运营均存在较大的安全隐患，该段范围由于上一阶段方案未从山体薄弱区穿越，隧道工程较大，且原上一阶段隧道间距较短，不具备远期与南苍盐高速公路设置枢纽互通条件（图1）。

图1 上一阶段路线方案存在的问题分析

优化建议：将凉水村隧道路段北移620m，线路从山体薄弱区穿越，拉开与下一个隧道间距，给未来南苍盐高速公路的建设预留互通设置条件，结合地形情况，出隧道后将线位布设在地势平缓的台地，以节约桥梁工程及边坡工程（图2）。

通过优化，此次拟定的优化建议方案与上一阶段相比，路线长度增加了424m；桥梁长度增加了65.27m，凉水村隧道长度缩短了1061m；在互通范围平、纵技术指标未降低的情况下，将凉水村隧道与天主庙隧道间明线长度由原来的740m增加到了2100m，为未来南苍盐高速公路设置枢纽互通预留了条件；总投资节约了9899.28万元。优化方案与上一阶段线主要工程数量对比情况详见表1。

3.互通选型研究

在山区建设高速公路，互通式立体交叉的选址是最为复杂的。首先，在布设主线时应尽可能考虑预留互通的位置。其次，在布设互通时，通过研究互通范围控制因素，主线平、纵技术指标、沿线构造物（特别是隧道进出口、下个互通或服务区位置的净距），条件较困难地段建议养成标注互通控制因素位置的习惯，如隧道进出口净距位置、互通或服务区净距位置、满足互通设置条件的主线技术指标位置等信息，以便于控制互通分合流鼻端位置。再其次，研究互通转向交通量，确定互通匝道宽度及标准、加减速车道数目。最后，结合地形、地貌，因地制宜，采取紧凑美观布设互通形式，在满足交通转换功能的前提下，达到节约用地及投资的目的。下面以匝道桥梁工程项目为例进行分析。

图2 优化建议

表1 优化方案与上一阶段线主要工程数量对比

图3 上一阶段路线方案存在的问题分析

图4 优化建议

表2 优化方案与上一阶段线主要工程数量对比

实例分析：分析控制因素后，研究上一阶段存在的问题：其一，上一阶段互通喇叭头位于主线左侧，靠近河道，匝道桥梁工程规模较大；其二，互通连接线两次交叉项目主线，主线互通桥梁工程规模较大；其三，巴中至苍溪方向车辆右转去歧坪方向交通绕行较大（图3）。

优化建议：根据地形，将上一阶段单喇叭A型互通调整为变异单喇叭B型方案，匝道下穿主线，调整后互通式更为紧凑，更贴合地形（图4）。

优化方案与上一阶段相比，提高了匝道转向平纵技术指标，互通形式与地形更加匹配，降低了土石方工程规模，同时，桥梁工程长度大幅缩短，具体情况如表2所示。

4.总结

本文通过实际工程勘察设计案例，总结分析了山区高速公路路线优化及互通选型的设计经验。在山区道路选线优化过程中，在研究沿线控制因素和上一阶段设计成果后，优化方案主要以缩短桥隧为出发点，本着节约用地的设计理念，确保优化后的路线兼具功能与投资效益；山区高速公路互通选型，则主要在研究互通范围控制因素及上一阶段研究成果后，从主线技术指标、地形、地貌、沿线构造物及其净距分析出发，结合地形条件，因地制宜布设立交匝道，在满足服务功能的前提下，做到美观紧凑，达到节约工程量及用地的目的。希望通过本文的研究及经验总结分析，能够为勘察设计同仁提供参考和借鉴。