山区高速公路路线设计比选研究

2023-10-20吉明李昂

运输经理世界 2023年16期

吉明、李昂

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

公路线路方案的比较与选择，是公路工程设计的重点，也是公路设计的根本，其对于公路建设施工起着至关重要的作用，只有科学合理地比较和选择，才能确保打造出高质量的设计产品。线路比选方法是公路工程设计方案比选工作的关键，要想将其有效地应用到实际工作当中，就必须掌握其在具体应用时的优势和不足之处，将其优势充分地发挥出来[1]。

1 路线设计要点

对于山区范围内的高速公路建设工作而言，首要面对的便是路线的设计选择工作。山区中由于山多谷深，再加上其山势、地质等情况都要比平原地区更为复杂，使得路线设计工作需承担的任务量十分庞大，而最终能够被用来进行具体实施的方案又较少。

从地形的角度加以分析。在山地区域中建设高速公路，其在路线设计方面往往需要考虑的因素众多，如平、纵、横等几个方面的情况都需要细致研究。其中，平面主要包括平曲线半径、平曲线长度等；而纵面主要包括纵坡、最大坡度、竖曲线长度、竖曲线半径等。这些都是在具体设计过程中需要注意的事项[2]。从地形地势角度考虑，主要包括地形地势的高差、坡度和坡向等几个方面。由于山区地形、地质条件较为复杂，路线方案的比选以及平纵指标的选择就尤为关键。

2 各路线方案分析及方案对比

2.1 高良至终点段

2.1.1 岭黑至三家寨段路线

K 线（见图1）采用避绕科白小学、科白电站的方式，路线总体走凤尾河右岸通过，同时较工可线位平面指标大大提高。

图1 K 线分布图

第一，工可线长4000m，K 线长3900m。

第二，工可线平面最小半径R=700m，最大纵坡坡i=4%，K 线最小平曲线半径R=1200m，最大纵坡i=3.903%。

2.1.2 三家寨至卫那普段路

K 线适当绕长，取消工可的3 座短隧道雨厦1 号（412m）、雨厦2 号（205m）、卫那普隧道（266m）。

第一，工可线长6000m，K 线长6200m。

第二，工可线平面最小半径R=700m，最大纵坡坡i=4%，K 线最小平曲线半径R=900m，最大纵坡i=3.9%。

2.1.3 脚家箐至普格段路线

K 线加大羊七沟段平面指标，减小纵坡，同时路线偏沟谷左侧布线，以便温浏互通布置，减少温浏互通连接线长度。

温浏互通连接线工可方案长9.4km，初设推荐线K 线方案长7.9km。

2.1.4 大坝至大箐段路线

K 线加大云龙段平面指标，结合地形布线取消工可的2 座短隧道云龙1 号隧道（248m）、云龙2 号隧道（586m）。

2.1.5 普格至云龙段

该段K 线为工可优化线位，在地质调查过程中，发现K 线堆积体范围较大，深度较深，K 线桥梁及路基段均不稳定，处置费用及风险极大，影响路线方案，地勘建议改线绕避。

2.2 路线方案比较

2.2.1 起点至龙庆段（K0+000—K20+400）

根据院内方案审查意见及初步设计大线方案审查意见，对A3、A4 与K 线进行比较。

K 线：起点至补勒段为工可优化方案。

A3 线：起点南移约2.8km，以顺直线形布线至补勒接上K线，建设里程减短约1.4km。

A4 线：起点与K 线一致，以顺直线形布线至菁门接上K线，建设里程减短约0.73km。

对K 线、A3 线方案进行比较。第一，技术指标：A3 线建设里程短约1.376km，平纵面指标较高。第二，功能定位：该项目为云南省高速公路规划网中第一纵的一段，主交通流方向多绕行约1.4km。第三，地方政府意见：A3 线起点段位于红河州泸西县境内，用地、建设等报建手续较麻烦，地方政府支持K 线方案。第四，建安费：A3 线低7200 万元。综合比较，K线、A3 线方案各有优劣，初设阶段推荐K线，A3 线同精度比较，K 线、A3 线方案比较如表1 所示。

表1 K 线、A3 线方案比较表

K 线、A4 线方案比较：第一，技术指标：A4 线路线长度短约728m、平纵指标与K 线相当。A4 线增加一座特长隧道，行车舒适性K 线较好。第二，施工难度：A2 线桥隧规模相对较大，且有一座特长隧道，施工难度相对较大。综合比较，K 线较优，K 线、A4 线方案比较如表2 所示。

表2 K 线、A4 线方案比较表

对K 线、A3 线、A5 线方案进行比较。第一，技术指标：K 线、A3 线、A5 线方案平面指标均较高；K 线、A3 线纵面指标较高，A5 线纵面指标相对较低；A3 线建设里程相比K 线短约1.376km，A5 线建设里程相比K 线短约1.111km。第二，功能定位：该项目为云南省高速公路规划网中第一纵的一段，师宗至丘北方向为主交通流方向，交通量约为泸西至丘北方向的3.8 倍。K 线位置符合交通量需求；A3 线主交通流方向绕行约1.4km；A5 线主交通流方向绕行0.6km。第三，工可批复符合性：K 线为工可起点位置，A3 线、A5 线与工可批复起点位置距离较远。第四，地方政府意见：A3 线主交通流方向绕行较远，A5 线对居者乐村影响较大。师宗县支持采用K 线方案。第五，A3 线、A5线建设里程较短，建安费较少，A3 线方案可节约5800万元，A5 线方案可节约3100 万元。综合比较，三个方案各有优劣，初设阶段推荐K线，A3 线同精度比较，A5 线论证后舍弃，K 线、A3 线、A5线方案比较如表3所示。

表3 K 线、A3 线、A5线方案比较表

2.2.2 大六菁隧道段比较

根据大六菁隧道设置情况，对A1、A2 与K 线进行比较。

K 线：从工可线位左侧绕行至菁门，取消大六菁隧道。

A1 线：A1 线为工可线位右侧绕行方案，减短大六菁隧道长度。

A2 线：A2 线为工可优化线位。

对K 线、A1 线方案进行比较。第一，技术指标：A1 线绕长236m，K 线平纵面指标优于A1 线。第二，施工难度：A1 线有一座长隧道，施工难度相对较大。第三，建安费：K 线低1.2 亿元。综合比较，K 线较优，初设阶段推荐K线，K 线、A1 线方案比较如表4 所示。

表4 K 线、A1 线方案比较表

对K 线、A2 线方案进行比较。第一，技术指标：A2 线绕长53m，K 线平纵面指标优于A2 线。第二，施工难度：A2 线桥隧规模较大，且有一座长隧道，施工难度相对较大。第三，建安费：K 线低1.85 亿元。综合比较，K 线较优，初设阶段推荐K线，A2 定性比较后舍弃，K 线、A2 线方案比较如表5所示。

表5 K 线、A2 线方案比较表

2.2.3 龙庆至高良段（K20+400—K57+280.971）

根据工可方案，龙庆至高良段主要影响因素有四个：其一，龙庆至南盘江段为连续下坡路段，长度约为27km，高差672m，平均纵坡2.49%；其二，工可方案穿越菌子山保护区缓冲区约14.6km；其三，南盘江桥位选择：工可推荐方案为主跨750m 的悬索桥；其四，五龙互通设置情况：工可五龙互通方案规模较大，且连接线设置一座2km 隧道，整体规模较大。

初设阶段结合长大下坡、穿越菌子山保护区缓冲区范围、五龙互通设置、南盘江桥位等因素，对B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B10、B11 等方案与K线进行比较。

（1）K 线、B1 线、B2 线方案比较

该段为龙庆乡至南盘江段段大线方案比较。

K 线：过龙庆乡后，设置隧道穿越菌子山保护区缓冲区，之后沿地形经芭蕉沟、大黑沟、岩峰洞、花桂至罗里沟附近设置五龙互通连接五龙乡，之后设置隧道穿越山体至未兰沟，设置南盘江服务区，之后设置南盘江特大桥跨越南盘江。

B1 线：为工可优化线位。过龙庆乡后，设置隧道穿越山体至结雨坡，之后沿地形展线，经狮子山、小板田、石界垭口、干石洞、芭蕉沟、大黑沟、岩峰洞、花桂，之后设置隧道穿越山体至未兰沟附近，设置五龙互通，之后接入K 线。

B2 线：过龙庆乡后，设置隧道穿越菌子山保护区缓冲区，之后沿地形经芭蕉沟、大黑沟、岩峰洞、果吉、花桂至罗里沟附近设置五龙互通连接五龙乡，之后设置隧道穿越山体至未兰沟，接入K 线。

对K 线、B1 线、B2 线方案进行比较。第一，技术指标：三个方案长度相当，K 线平纵指标最好。第二，施工难度：K 线隧道规模较大，加上五龙互通后，K 线桥隧规模小于B1 线。第三，五龙互通设置：K 线、B2线五龙互通设置条件较好，B1 线连接线需增加2.2km隧道。第四，地方政府意见：地方政府同意并支持在罗里沟附近设置五龙互通。第五，建安费：加上五龙互通及连接线，K 线最低，为39.01 亿元，B1线比K 线高1.13 亿元，B2 线比K 线高0.25 亿元。综合比较，K线较优，该段推荐K线，K 线、B1 线、B2 线方案比较如表6 所示。

表6 K 线、B1 线、B2 线方案比较表

（2）K 线、B11 线方案比较

该段为龙庆乡至南盘江段段大线方案比较。

B11 线：与K 线基本一致，罗里沟处加大半径到2000m，龙庆段适当绕长。

对K 线、B11 线方案进行比较。第一，技术指标：K 线路线长约400m、平纵指标K 线较好。第二，施工难度：两方案桥隧规模相当，B11 线南盘江桥位适当抬高，主跨有所增大，施工难度相对较大。第三，五龙互通设置：K 线五龙互通设置在罗里沟处，B11 线五龙互通设置在未兰沟附近。B11 线互通匝道桥较多、桥高较高，无合适位置设置收费站及场坪，连接线绕长约2480m，其中隧道约1600m。第四，建安费：K 线低0.8 亿元。加上五龙互通，K 线低约2.57 亿元。综合比较，K 线最优，K 线、B11 线方案比较如表7 所示。