渝湘高速公路复线工程(巴南至彭水段)建设标准研究

周生强，田锦标

(中铁长江交通设计集团有限公司， 重庆 400000)

渝湘高速公路重庆段归属国家高速公路网包头—茂名高速公路G65，是国家高速公路网“7918”规划的第7纵线，也是我市规划的“三环十二射七联线”主骨架高速公路网中重要的射线之一，设计速度为80 km/h，路基宽度24.5 m。 G65渝湘高速公路建成通车后，将渝东南片区的重镇南川纳入重庆“1 h经济圈”，是重庆通往东南沿海的主要通道。

1 G65渝湘高速现状

渝湘高速(巴南至彭水段)全线贯通后的交通量年均增长10%以上，2014年—2017年重要断面日均交通量情况如表1所示。

表1 渝湘高速2014年—2017年重要断面日均交通量情况

根据2018年1月交通量统计，G65渝湘高速公路巴南至南川段交通量约38 000 pcu/d～45 000 pcu/d，已超过设计服务水平。2018年7月暑期交通量主城至南川段平均交通量为47 791 pcu/d、南川至武隆段交通量为33 014 pcu/d、武隆至彭水段交通量为23 338 pcu/d，渝湘高速公路交通压力日益增长，夏季避暑出行高峰，处于常态拥堵状态，特别是巴南至南川段已不堪重负，急需在现行研究及设计规范要求下寻找新的高速公路通道[1-16]。

2 交通运输需求分析

本项目首先考虑铁路方式运输分担之后的剩余公路交通量，由于经贵州至湖南长沙路线的概率极低，因此直接影响区范围不含贵州，具体为：重庆主城区、南川区、武隆区、彭水县、黔江区、酉阳县、秀山县、长寿区、涪陵区、丰都县、石柱县的公路交通量。

高速公路的设计年限交通量按20年预测，则本项目预测基年取2018年，主城至武隆段按2024年建成，武隆至彭水段按2026年建成考虑，本次预测综合考虑确定预测年限为2024年—2045年，未来特征年为2024年、2026年、2030年、2035年、2040年、2045年。未来30年交通量预测结果如表2所示，是否拟建该项目对渝湘高速的影响预测结果如表3所示。

由表1可知，若渝湘高速不实行扩能改造，至2024年将处于过饱和状态，无法满足社会经济的发展要求，该项目的扩能改造势在必行。

3 建设条件

3.1 地形地貌

项目沿线地处四川盆地东南部边缘与川东褶皱山地交界处，地形受构造控制，起伏较大，背斜呈条状中低山，向斜呈宽缓低山丘陵谷地，构造线与山脊一致，呈北东向展布。地势总体西低东高，沿线最低处高程180 m，最高处高程1 544 m。沿线地貌主要可分为河谷地貌、构造侵蚀丘陵低山地貌、侵蚀溶蚀中低山地貌及溶蚀构造中低山地貌。

表2 交通量预测结果

表3 拟建项目对原渝湘高速交通量预测结果 pcu/d

河谷地貌内4条主要河流支流水系极其发育，沟谷纵横、流域广。由于长期处于间歇性的上升，河流强烈侵蚀下切形成纵坡下降较大的深切河谷。在泥(页)岩、砂岩与泥(页)岩互层，泥质灰岩与泥岩互层的地区河段多呈宽谷段；在碳酸盐岩层、坚硬砂岩地区的河段多呈深“V”形峡谷。

3.2 区域地震、地质构造与工程地质

沿线附近主要地质构造为遵义基底断裂带及齐耀山基底断裂带，附近地震动峰值加速度为0.05g，其余大部分路段地震动峰值加速度则≤0.05g，地震基本烈度VI度。

项目沿线出露的地层岩性为：第四系、侏罗系、三叠系、二叠系、奥陶系、寒武系。侏罗系地层岩性以砂岩、泥岩及页岩为主，为线路区的主要地层；寒武系、奥陶系、志留系、二叠系和三叠系地层岩性以灰岩为主，夹白云质灰岩和角砾岩，为线路区的次要地层。

4 功能定位与技术标准

4.1 功能定位

渝湘高速公路扩能是重庆主城新增的一条射线高速公路，预测交通量大，交通通行能力要求高。

4.2 设计速度的初步拟定

作为重庆主城的射线高速公路，其设计速度不宜低于100 km/h，若地形条件好，桥隧比例低，可考虑采用120 km/h的设计速度。

1) 120 km/h标准适应性分析

从功能定位上分析，起点至南两高速公路河图段直接与主城相连，交通量大，通行能力需求高，若按照120 km/h标准设计更合理，但由于该路段地形为Ⅲ类地形，地形相对高差大，桥隧比为59%，隧道比为22.9%，互通、服务区设施共8处；多处隧道与互通净距不能满足规范要求，且受设计速度视距限制，隧道段平面半径需在2 000 m以上，而本项目受地形条件及互通设置条件的限制，部分隧道难以满足平面半径要求，如起点—河图段(FK2+650～FK50+647)尚且如此，而河图—水江—彭水段则根本无法满足要求。

2) 100 km/h标准适应性分析

由于地形条件恶劣，桥隧比高，互通、服务区设置严重受限，根据上述120 km/h标准适应性分析，本项目不适合按照120 km/h标准设计，需按照100 km/h标准分段进行分析。

起点—南两路河图段(FK2+650～FK50+647)基本能满足《公路立体交叉设计细则》(JTG/T D21—2014)[3]中的要求，因此该段基本适宜按照100 km/h标准进行设计。

南两路河图—三环水江段为Ⅲ类地形，地形恶劣，地形相对高差大，桥隧比例为81.44%，隧道比例为58.2%，互通2处，服务区1处，从地形及桥隧比例上不宜采用100 km/h设计标准。但分析鸣玉互通及水江服务区设置条件，由于二者与前后隧道之间的净距基本能满足100 km/h标准的要求，且该路段位于重庆三环高速公路以内，交通量较大，因此该路段基本适宜采用100 km/h标准进行设计。

三环水江—彭水段为Ⅲ类地形，地形恶劣，地形横坡陡，地形相对高差大，桥隧比例为85.36%，隧道比例为69.9%，互通5处，服务区1处，从地形及隧道比例上不适宜采用100 km/h标准，全段特长隧道多，特大桥梁有8座，互通及服务区设置极为困难，对5处互通及1处服务区设置条件进行分析，无一处能满足100 km/h标准的基本要求，仅能满足80 km/h标准中的最小值。因此该路段不适宜采用100 km/h标准进行设计。

综上所述，起点—水江段采用100 km/h的速度设计标准，水江—彭水段地形条件恶劣，宜采用80 km/h的设计标准。

3) 车道数的拟定

在预测交通量条件下，拟建车道数与工程造价之间存在相互制约关系，通过预测交通量计算出的车道数与经济评价结果如表4所示。

起点—南川河图枢纽互通段，8车道的优点为：1) 通行能力强，服务水平高；2) 具有较强的前瞻性。缺点为：1) 造价高(165.18亿元)、工程规模大、招商难度大；2) 存在7座单洞4车道大断面隧道，地质条件较差，施工风险较大，造价控制较难。由于主城至水江段未来存在新增通道的条件，若高峰时段出现拥堵情况，附近还有老渝湘高速、南两高速、沿江高速等3条高速公路通过交通管制进行分流，因此从降低造价、便于招商方面考虑，推荐采用6车道方案。

南川河图枢纽互通—南川水江枢纽互通段：该段的车道计算值、服务水平处于适中水平，其调整空间较小，推荐采用6车道方案。

南川水江枢纽互通—武隆中咀枢纽互通段经综合比较，采用6车道的优点为：1) 通行能力强，服务水平高；2) 具有较强的前瞻性。缺点为：1) 造价高(157.39亿元)、工程规模大、招商难度大；2) 受地形限制，白马山互通设置困难，水江枢纽互通、武隆南互通设置难度更大。但水江至武隆走廊通道资源稀缺，高铁、高速均位于同一走廊，未来加宽或新建高速均困难，推荐采用6车道比较合适。

表4 拟定车道数论证

武隆中咀枢纽互通—彭水靛水枢纽互通段：该段的车道计算值、服务水平处于适中水平，推荐采用4车道方案。

综上，结合本项目功能定位、交通量及交通特征、地形地质条件、桥隧比例、互通服务区设置条件、工程造价等因素，提出了起点—南川河图段、南川河图—南川水江段均采用设计速度100 km/h、双向6车道高速公路标准；南川水江—武隆段采用设计速度80 km/h、双向6车道高速公路标准；武隆—彭水段采用设计速度80 km/h、双向4车道高速公路标准，即6+6+6+4的方案。

5 建设方案

结合本项目周边建设条件，分别进行了原路扩建和新建等方案研究。

5.1 原路加宽方案与新建方案的选择

高速公路扩能的常用方式有：1) 开辟新的走廊道，修建高速复线；2) 在原有道路上拓宽改造(包括单侧加宽、两侧加宽、局部分离等)。2种方案优劣比较如表5所示。

表5 2种扩能方案特点比较

由表5综合分析比较可知，原路拓宽方案存在的问题较多，建设条件复杂，从增加主城高速公路出城通道、带动地方经济发展考虑，推荐新建高速公路通道方案。

5.2 起点论证

确定为新建方案后，结合重庆市路网规划，考虑本项目在路网中的作用、城市规划以及道路分流作用，充分分析路网功能，并结合城市道路路网规划及火车东站规划，基本满足接线条件的接线点有鹿角互通、茶园互通。综合分析接线点，拟定了3个接线方案，分别为B线、F线、F1线，与路网间的关系如图1、图2所示。

图1 接线点与附近路网之间的关系

图2 接线点与重庆主城路网关系

针对3个接线方案，分别从路网结构、交通分流减压功能、与重庆铁路东站的干扰程度、道路交通出行习惯性及便捷性4个方面进行分析，结果如表6所示。

表6 路线方案分析对比

经表6综合比较，鹿角互通起点接线的F线，既能使重庆市高速公路网和市政区域路网有效结合，接线条件较好，又能达到快速进出城、过境车辆快速通过，且能分流快速路四横线交通量的目的。

5.3 终点论证

在充分研究路网结构、本项目路线总体走向及功能后，提出了终点接彭酉高速的方案。新建高速接线后能与彭酉高速形成新的渝湘高速通道，使路网更加合理。经研究，彭酉高速平纵面及隧道间距满足接线条件的有2处，如图3所示，综合考虑里程、地质条件、工程造价因素，最终选择了接线方案2作为终点。

(a) 终点平面接线点

(b) 终点纵断面接线点

5.4 走廊带及线位选择

根据本项目的功能定位，在拟定路线走向时，以鹿角、姜家、东泉、黎香湖、鸣玉、梓里、白涛、白马、土坎、武隆、靛水为主要控制点，经实地踏勘调查，提出了3条走廊带，即北走廊(A+D+C2线)、中走廊(C1+D+C2线)，南走廊(F线)，共计研究了18条路线方案，如图4所示。

北走廊的优点：利用了梓白高速。缺点：1) 对G65内环至南川段的交通分流作用太弱，缓解不了至南川的交通压力；2) 与龙潭至马武一级公路存在重复建设，高速公路在该段车流少，财务评价困难；3) 地质条件差，不可控因素较多；4) 与3条铁路交叉并行，与铁路干扰大；5) 梓里互通设置难度极大，互通区地形恶劣，南涪铁路影响大，对刚建未通车的梓里4路交叉枢纽互通会造成较多的报废工程，社会影响恶劣。

与北走廊比较，南走廊的优点：1) 至南川与G65距离相当，能有效分流内环至南川的交通压力；2) 至湖南方向的运营里程较北走廊短约8 km；3) 地质条件较好，不良地质可控；4) 互通设置条件好；5) 能较好带动黎香湖、白马山等沿线景区发展；6) 平纵面指标较高。缺点：扣除北走廊利用的梓白高速后，实际建设里程长1 km，桥隧比略高4.6%，总造价高9.98亿元。经综合比较，北走廊可比性差，综合考虑项目区域社会经济发展、旅游源开发利用、公路网现状及发展规划、城市发展规划等因素，经综合论证，南北走廊相比，确定南走廊为推荐方案。

中走廊方案无明显优点，与南走廊相比，其缺点：1) 里程长8.5 km，总造价高15.67亿元；2) 互通设置条件差，从凤来至黄草段很难找到互通设置位置；3) 地质条件差，滑坡、崩塌体多，处治难度大；4) 鸭江隧道地质十分复杂，不良地质多；5) 对地方经济的带动作用很小，且避开了大力开发的白马山景区。

经综合考虑，推荐南走廊方案。南走廊途经惠民、二圣，再从姜家与东泉之间穿过，跨观景口水库后至白沙，再沿黎香湖南侧外围布线，经河图、鸣玉、水江、白马山北侧至武隆，从武隆中咀跨乌江，交垫丰武道高速公路后，在黄草附近再跨乌江，经长隧道后终点接彭酉路。

图4 各方案线位关系

6 结论

1) 根据G65渝湘高速是否拟建渝湘扩能项目，其未来30年交通量预测结果表明，现有道路通行能力已经不能满足日益增长的交通需求，急需扩能缓解路网交通压力。

2) 通过对原路扩建和新建复线方式的比较表明，G65渝湘高速原路扩建方案存在较多问题且建设条件复杂；从增加主城高速公路出城通道、带动地方经济发展考虑，推荐新建高速公路通道方案。

3) 按照功能定位和技术标准，选择起点—南川河图段、南川河图—南川水江段均采用设计速度100 km/h、双向6车道高速公路标准；南川水江—武隆段采用设计速度80 km/h、双向6车道高速公路标准；武隆—彭水段采用设计速度80 km/h、双向4车道高速公路标准，即6+6+6+4的建设方案。

4) 综合起终点方案及各走廊方案比较后，最终选择南走廊方案。

渝湘高速公路复线工程是重庆融入国家“一带一路”和长江经济带重大部署，既可通过优化行驶路径，形成便捷高效的向东、向南大通道，进一步完善国家高速路网，又可为区域经济发展的提供重要支撑，促进重庆主城与渝东南、湘西地区的经济联系和物资交流，构建自然资源、生态农产品、绿色旅游的快捷通道。