桂柳高速公路改扩建路线方案设计探讨

吕 敏

(广西桂鹿高速公路有限公司，广西 南宁 530022)

0 引言

G72泉州至南宁高速公路是《国家公路网规划(2013—2030年)》东西横线的1条，在广西路段是《广西高速公路网规划(2018—2030年)》骨架中的“纵6条”，广西桂林至柳州段高速公路(以下简称桂柳高速公路)是其重要组成部分。桂柳高速公路起点位于桂林市庙岭(桂林西)枢纽互通，衔接包头至茂名高速公路，路线基本呈东北往西南向，经临桂、永福、黄冕，终点位于柳州市鹿寨北枢纽互通，衔接鹿寨至阳朔高速公路，全长约101 km。

桂柳高速公路建成于1997年，历经2006—2008年和2015—2016年路面改造，实现了全线加铺沥青。由于最初设计采用汽车专用公路技术指标，局部路段平曲线半径较小、纵坡较大、设计速度偏低、路基宽度较窄，行车安全得不到保障，且路面承载能力不足。经过二十多年的运营，道路交通量急剧增长且大型车比重较高公路，2018年统计局部路段日交通量为30 641辆，货车占比为60.9%，现有高速公路的使用功能、服务功能已不能满足沿线经济、文化发展需求，也不能满足高速公路主通道的“快速、安全、经济、舒适”的功能要求，有必要对原高速公路进行改扩建。

1 老路情况

桂柳高速公路建设年代较早，技术标准多样化：起点至僚田段设计速度为120 km/h，路基宽度为24.5 m；僚田至永福段和黄冕至终点段设计速度为100 km/h，路基宽度为24.5 m；永福至黄冕通段设计速度为80 km/h，路基宽度为21.5 m。

受地形地貌条件的制约，项目起点至永福县段属平原微丘区，整体平、纵面线形指标较好，基本能满足现行规范要求；永福至黄冕段属山岭重丘区，平纵面线形指标较低，局部路段存在平、纵面线形技术指标不满足现有规范中80 km/h要求的问题；黄冕至终点段绝大部分路段平、纵面线形技术标准能满足100 km/h的要求，但局部路段存在平曲线半径偏小，纵面超坡的问题。

2 改扩建原则

总体建设方案选择要遵循科学发展观，满足建设绿色交通的总体要求，符合相关规划，满足社会经济发展和工程技术要求，实现项目综合效益最大化，需考虑以下原则：

(1)最严格的土地政策。

(2)考虑建设期、运营期的绿色、节能减碳等因素，实现项目的可持续发展。

(3)降低施工期交通组织难度，确保建设期道路的连续运行。

(4)有利于优化交通组织，提高道路的服务水平。

(5)最大限度地利用现有工程，充分研究既有工程的再利用，推动绿色、低碳、循环发展理念的落地。

(6)采用成熟、合理的工程技术，控制工程风险。

(7)工程费用合理。

3 改扩建整体方案

我国在已扩建的国家干线公路中，基本采用两侧拼接为主、局部分离为辅、少量分线的扩建模式。从目前国内已扩建的高速公路可以看出，两侧拼接的扩建方式是四扩八的首选方式，得到了相关工程的实际论证。考虑到扩建工程的特殊性，每个工程都存在局部的特殊方案，这些方案构成了扩建工程的创新点。

桂柳高速公路推荐采用以双侧拼宽为主，局部受限路段单侧分离增建或拼宽，永福至黄冕段等局部困难路段另辟新线的总体扩建方案。

全线基本沿老路展线，老路利用率约91.3%，新建线路约9 km。新建线路集中在永福至黄冕段(K1 162～K1 199)，本段地形以山岭、重丘为主，海拔高程在110～550 m。现有道路两侧地势陡峭，地形条件复杂，且K1 167+000～K1 182+000段路线沿洛清江两岸平行布线，公路的改建拓宽受沿线河流和两侧山坡的影响较大，平面曲线半径多在400～600 m，最大纵坡4.5%。而目前实际运营限制时速为60 km/h，根据现有平纵面线形技术标准不满足公路内侧几何视距的要求，且不满足几何视距路段在全段范围内交替出现的要求，不适合在原有道路两侧进行拼宽改建。

4 建设标准及规模

结合交通量分析和需求，预测至2042年平均交通量为84 572辆/d，全线采用双向八车道改扩建方案。起点至永福段设计速度为120 km/h，整体式路基宽度为42 m，分离式路基宽度为21 m，里程长度约为35 km；永福至终点段设计速度为100 km/h，整体式路基宽度为41 m，分离式路基宽度为20.5 m，里程长度约为66 km。

全线设原位改建庙岭、僚田、池头、苏桥、波寨、黄冕、鹿寨北互通式立交7处，移位新建永福互通式立交，设管理分中心1处、养护工区2处、服务区3处、收费站4处。

5 典型路段路线方案

根据沿线道路的特点，对全线进行路段划分，逐段研究改扩建方案。

5.1 大石村至湖冲口段

5.1.1 老路现状

老路K1 172+913.949～K1 182+406段平曲线半径为4004%/800m有3处，分别为4.5%/875m、4.1%/845m、4.5%/920m，不满足100km/h的规范指标要求。道路一侧临山一侧傍水，沿线山势陡峭，岩体破碎，走廊狭窄，如图1所示。

图1 大石村至湖冲口老路平、纵面现状平面图

5.1.2 方案比选

考虑到老路现状平纵面指标较低，建设条件较差，直接沿现有道路两侧进行拼接难度大，交通组织困难，因此拟定三组方案进行比选研究，如图2、表1所示。

图2 大石村至湖冲口段路线方案比选平面图

表1 大石村至湖冲口段比选方案表

5.1.3 方案评价

方案一即新建半幅单向四车道+老路改建利用单向四车道方案，较好呼应最大程度利用现有道路改扩建的原则，优势明显，故推荐采用方案一。

李文勤[1]在对永福至黄冕段改扩建方案论证时推荐采用“(A+K方案)右幅新建分离单向四车道A线+左幅老路改造为单向四车道K线方案”，与方案一基本一致，区别在于方案一是“新建左幅+右幅老路改造”，主要是根据环保选线及当前路网规划的要求，绕行了洛清江森林公园，且此段已有县道永三公路建成。

5.2 隧道段

老路设有潮水隧道和大端隧道两座隧道。

5.2.1 潮水隧道段

此区域路段(K1 182+406～K1 184+643.306)平、纵面线形指标低，其中3处平曲线半径R<400m，最大纵坡为4.5%的共3处；隧道断面宽度仅为9.25m，不满足现行规范要求；工程地质条件差，进出口有两处崩塌堆积体和1处古滑坡。现有道路走廊完全无法利用，需重新拟定新的路线方案。

此区域内工程地质条件差，还需跨越湘桂铁路、石油管线，选线困难。推荐方案起于湖冲口，与老路并行后，设翁村隧道避让滑坡，翁村1号大桥上跨货运湘桂铁路，增大与石油管线的夹角，避免改迁，最后跨越矮寨河、G322省道之后，在潮水村合并为整体式。

5.2.2 大端隧道段

此段平纵面配合较好，平纵指标均能满足100km/h的指标要求；老路大端隧道(ZK1194+800～ZK1195+255，YK1194+715～YK1195+275)为单向双车道分离式隧道，设计时速为60km/h，左洞净宽约9.50m，右洞净宽约9.60m。本着尽量利用原有隧道的原则，针对该段的地形地势和前后段落的改扩建方式等因素，对隧道改造进行了两种方案比选。

5.2.2.1 方案比选

(1)方案一：隧道布置按2+2+2+2方案：两侧各新建一座二车道隧道，新隧道建成后老隧道按现有规范原位扩挖为单洞二车道。

(2)方案二：隧道布置按3+1+1+3方案：两侧各新建一座三车道隧道，老隧道经修缮后仅通行单车道。

5.2.2.2 方案评价

大端隧道为短隧道，原位扩挖为单洞二车道方案充分利用现有隧道，可以改善各项相关指标，扩挖宽度较小，施工风险总体可控。新建2×单洞两车道方案在保证施工安全，工期、造价可控的方针下充分考虑了交安风险及行车习惯。故推荐采用方案一。

5.3 黄冕互通段

5.3.1 互通现状

接黄冕互通主线桂林方向为石龙段(K1 196+640～K1 199+940)，此段存在2处长陡纵坡，分别是3.9%/1 903m，4.0%/1 391m，最小平曲线为R-450m，平纵组合差。地形陡峭，地质条件差，老路纵面最高处右侧挖方边坡高42m，断层从附近穿过。

黄冕互通位于鹿寨县黄冕镇处，交叉桩号为K1 200+377，被交路为G322，互通形式为B型单喇叭互通，单向匝道路基宽度为7m，对向双车道匝道路基宽度为10m。其主线平曲线半径为R-450m和R-700m，匝道平曲线半径为R-50m，主线纵面为2.8%下坡，有桂林出收费站方向的匝道设置在主线(-2.8%)接匝道(-6%)之上，各项指标均不满足现行标准，致使交通事故频繁出现。2017年9月黄冕互通发生一起货车因刹车失灵冲卡事故后，交管部门封闭由桂林往黄冕方向匝道至今。

5.3.2 石龙底段改扩建方案

方案一采用左线沿老路布设，降低纵面，改善坡长，最大纵坡4%；右线新建，设置石龙隧道降低纵面，解决黄冕互通事故黑点。因右线采用双洞四车道，分线合流后与黄冕互通距离900m，交织长度不足，需在隧道出口至黄冕出口之间设置强制隔离，避免主线1、2车道与3、4车道车辆变更车道，以保障行车安全。但这样会导致所有互通的出口均需在石龙隧道前提前进入3、4车道，造成该路段通行能力降低。如下页图3所示。

图3 石龙底段方案一平面图

方案二采用整体式路基方案，右侧拓宽，改善坡长，黄冕互通出口前主线平均纵坡由老路3.5%优化为2.6%，互通出口鼻端往后移动333m，改善匝道行车条件。如图4所示。

故推荐采用方案二。

图4 石龙底段方案二平面图

5.3.3 黄冕互通改扩建方案

推荐方案采用变异单喇叭，改善黄冕互通出口匝道纵坡主线上跨。采取设计线偏离老路中线的两侧拼宽八车道方式改造，使平曲线半径增大至1 100m，满足互通设置要求，保证互通范围内的行车视距要求。对原互通D匝道长大下坡进行优化，最大纵坡3.2%，线位存在绕行，但纵坡会极大改善，保障行车安全。增加A匝道的长度，从而降低A匝道到收费站纵坡的坡度，在4%纵坡后接1.5%缓坡，大大提升互通的行车安全，如图5所示。改造后，单向匝道宽度为9.0m，对向双车道匝道宽度为16.5m。

如D匝道不做绕行，直接接入A匝道，由于高差较大，致使D匝道4%纵坡坡长达751.472m，对行车安全没有保障，故不采用此接入方案。

图5 黄冕互通式立交改扩建方案平面图

6 结语

近年来随着国民经济的发展，伴随而来的是主要通道交通量增长迅速，对公路的服务水平和营运安全提出了严峻的挑战，干线公路改造升级刻不容缓。

桂柳高速公路改扩建工程作为广西区内少见的山区高速公路改扩建项目，特别是永福至黄冕段地形地质条件极其复杂，旧路指标低，存在多处事故黑点，沿线受湘桂铁路线、国道322、滑坡、堆积体、石油管线、洛清江森林公园等诸多因素制约，因此路线方案复杂，形式多样、设计难度大。

改扩建工程路线设计是扩建工程设计最重要的环节，本项目永福至黄冕段路线方案经过比选、优化，方案更加合理、经济、可行，相关技术方案的比选也可为其他高速公路相似问题的解决提供参考。