山區(qū)高速公路路線布設(shè)方案分析

楊韜 喻靖堯 黃亞黎

摘要 文章從分析玉龍（雄古）至維西高速公路路線布設(shè)的影響因素入手，結(jié)合沿線地形、地質(zhì)及城鎮(zhèn)規(guī)劃，查明項目沿線不良地質(zhì)的分布情況，歸納出該高速公路的項目特點，提出路線選線的總體思路，并從多個角度進(jìn)行了路線方案比選的論述，選擇切合實際、安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)可行的路線方案，希望通過文章的案例分析，對類似山區(qū)高速公路選線有一定參考價值。

關(guān)鍵詞 高速公路；路線；方案比選

中圖分類號 U412.366文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2023）09-0041-03

0 引言

山區(qū)路線布設(shè)的走廊帶資源一般具有稀缺性和不可再生性，路線設(shè)計是整個公路勘察設(shè)計項目的靈魂，如何有效利用有限的走廊帶資源，使項目達(dá)到貼合地形、優(yōu)美流暢、安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)便捷的理想效果，是路線設(shè)計需要始終面對的核心問題。該文結(jié)合沿線地形、地質(zhì)及城鎮(zhèn)規(guī)劃，查明項目沿線不良地質(zhì)的分布情況，選擇切合實際、安全環(huán)保、經(jīng)濟(jì)可行的路線方案[1]。

1 項目概況

該項目主線采用雙向4車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，設(shè)計速度80 km/h、整體式路基寬度25.5 m、分離式路基寬度2×12.75 m，路線總長115.369 km，橋隧比達(dá)87.08%。路線起于麗江市玉龍縣九河鄉(xiāng)白漢場，通過白漢場樞紐立交與已建香格里拉至麗江高速公路連接，途經(jīng)石頭鄉(xiāng)、石鼓鎮(zhèn)、四興村、黎明鄉(xiāng)、金江鎮(zhèn)、巨甸鎮(zhèn)、魯?shù)猷l(xiāng)，止于迪慶州維西縣永春鄉(xiāng)南側(cè)，順接規(guī)劃維西至葉枝高速公路。

2 路線方案布設(shè)的控制因素分析

2.1 三區(qū)三線

該項目根據(jù)“三區(qū)三線”資料，合理避讓基本農(nóng)田、生態(tài)紅線、壩區(qū)用地、資源環(huán)境及壓覆礦產(chǎn)等。設(shè)計中應(yīng)進(jìn)一步查明基本農(nóng)田、生態(tài)紅線、壩區(qū)用地、資源環(huán)境及壓覆礦產(chǎn)等情況，采取有效措施避免路線分割或阻隔社區(qū)、影響生態(tài)環(huán)境，滿足用地、環(huán)保、資源節(jié)約等相關(guān)要求。

2.2 沿線筑路材料與公路建設(shè)的關(guān)系

沿線石料分布廣，擬建公路所需塊石、片石、碎石及機(jī)扎砂料建議采用沿線一帶分布的灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖、大理巖等。沿線石料主要以灰?guī)r為主，除路面料外可滿足工程要求。路面料用玄武巖需外購。沿線開采石料可作為塊石、碎石、機(jī)扎砂料，目前均有地方道路（水泥路面、土路）相連，運(yùn)輸較為方便，可足量開采。鋼材、瀝青等外購材料可在大理、昆明等地購買。木材可從相應(yīng)的建材市場采購。

2.3 路線布設(shè)原則

結(jié)合沿線地形、地質(zhì)及城鎮(zhèn)規(guī)劃，查明項目沿線不良地質(zhì)的分布情況，選擇切合實際、安全環(huán)保和經(jīng)濟(jì)可行的路線方案。該項目的路線設(shè)計遵循以下原則：

（1）注重路線與沿線城鎮(zhèn)總體規(guī)劃的結(jié)合，路線布設(shè)按照“近城不進(jìn)城”的原則，同時根據(jù)區(qū)域城鎮(zhèn)總體規(guī)劃和路網(wǎng)布局合理布設(shè)互通立交、分離立交、通道等構(gòu)造物，方便沿線群眾的生產(chǎn)和生活，促進(jìn)沿線經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

（2）采用大比例尺地質(zhì)調(diào)繪、遙感等手段查清沿線地質(zhì)災(zāi)害分布情況，在此基礎(chǔ)上對路線方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，確保項目的安全性和可實施性。

（3）注重地形選線、地質(zhì)選線和環(huán)境保護(hù)，盡量避免穿越不良地質(zhì)路段，避免穿越自然保護(hù)區(qū)，避免與現(xiàn)有的水利、電力電訊設(shè)施沖突，盡量少占用良田，避繞密集居民點和電力電訊管線設(shè)施，盡量減少公路建設(shè)對環(huán)境造成的不良影響，減少工程拆遷量，以降低造價，減小工程實施難度。避免高填，盡可能不污染水源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境。此外，路線盡量遠(yuǎn)離重要的環(huán)境敏感點，如重要的水庫、水源地、生態(tài)園及其他重要的環(huán)境敏感點。

2.4 路線比較方案

比較線論述采用論述性方案及同深度方案兩個部分對路線方案進(jìn)行比選。線路圖如圖1所示。

2.4.1 論述性方案比選A2、A4線（石鼓隧道）

A3線設(shè)置7 540 m石鼓隧道，隧道較長。A3線與A2線走向基本一致。A2線隧道軸線向新華壩區(qū)靠近，路線出隧道后設(shè)橋梁橫穿新華壩區(qū)（橋高60 m），占用基本農(nóng)田較多，拆遷較多。A2線里程15.723 km，石鼓隧道7 720 m。A3線石鼓隧道軸線較A2線靠北，路線出隧道后，沿新華壩區(qū)山腳布設(shè)，占用基本農(nóng)田較少，拆遷較小，A3線里程15.815 km，石鼓隧道7 540 m。兩方案里程相近，石鼓隧道長度相近，A2線與A3總體平面指標(biāo)相近，A2線橫穿新華壩區(qū)，占用基本農(nóng)田較多，拆遷較大。經(jīng)綜合比選，推薦K線方案。

A4線方案概況：A4利用地形將A3線石鼓隧道分解為6 340 m石鼓1號隧道及2 820 m石鼓2號隧道群。A4線路線右轉(zhuǎn)，靠金沙江布設(shè)，利用山溝減短石鼓隧道長度，路線左轉(zhuǎn)后接上A3線。A4線里程15.595 km，A3線里程14.166 km，A4線里程較A3線增加1.429 km。A4線采用15 m×40 m T梁橋橫跨新華河，橋梁最大墩高75 m，施工難度大，占用基本農(nóng)田較多。A3線石鼓隧道7 540 m。A4線石鼓1號隧道6 340 m，石鼓2號隧道2 820 m，隧道總長9 160 m。A4線隧道總規(guī)模大于A3線。A4線石鼓1號隧道6 340 m需設(shè)斜豎井施工通道，與A3線石鼓隧道相當(dāng)。兩方案相比，A4線較A3線里程長1.429 km，隧道總規(guī)模較A3線長1 620 m，占用基本農(nóng)田較A3線多，經(jīng)比選推薦A3線方案。

2.4.2 論述性比選K、C、C1、C2、C4線

與C、C1、C2、C4方案總體走向一致，K線起于橋邊，路線沿溝谷升坡，至達(dá)魯附近設(shè)6 410 m長隧道下穿山梁，后一路升坡至魯?shù)楹庸?。C線方案隧道出口拉直，達(dá)魯隧道7 200 m，接上K線。C2線方案至達(dá)魯附近路線右偏設(shè)5 090 m達(dá)魯隧道，路線進(jìn)入魯?shù)楹庸热掖?，沿山形展線，接上K線。C4線較K線提前升坡，路線布設(shè)于K線左側(cè)，達(dá)魯隧道5 900 m，于魯?shù)楹庸冉由螷線。

C線里程較K線短0.41 km，當(dāng)增加橋梁2144 m，達(dá)魯隧道長7 200 m，較長，工程量大，控制性工程達(dá)魯隧道長，造價高，施工工期長。

C1線里程最長33.78 km，較K線增加里程3.34 km。路線繞行魯?shù)楹庸?，增?×180 m連續(xù)鋼構(gòu)跨越河谷，于C5K90+000設(shè)1×620 m斜拉橋跨越深溝，橋高270 m。橋隧較K線增加7 018 m，工程量大，且C1K82～C1K90沿魯?shù)楹庸炔荚O(shè)。該段河谷地帶為易崩塌地質(zhì)，施工中易造成落石崩塌體，下方保通安全隱患較大。

C2線方案達(dá)魯隧道5 060 m，里程較K線長，橋隧規(guī)模較K線多，且C2K84～C2K87以橋隧布設(shè)于魯?shù)楹庸?。該段河谷地帶為易崩塌地質(zhì)，施工中易造成落石崩塌體，下方保通安全隱患較大。

C4線方案為高線位方案，里程較K線短2.47 km，橋隧較K線減少3 169 m，C4線以長隧方式穿越，受地形限制無預(yù)留規(guī)劃塔城至巨甸高速高接高位置。C4線設(shè)隧道21 780 m/9座，大多為特長隧道，橋梁較少，該處為長下坡中段，隧道較多，行車為下坡中段，隧道形式不利于行車視線誘導(dǎo)。

K線設(shè)6 410 m達(dá)魯隧道下穿山梁，避開魯?shù)楹庸炔涣嫉刭|(zhì)段，隧道地質(zhì)較好，工程量適中，預(yù)留規(guī)劃塔城至巨甸高速高接高位置，造價較低。綜合上述分析，推薦K線方案。

2.4.3 論述性方案比選D、D2、D3線（魯?shù)樗淼溃?/p>

D線設(shè)8 380 m魯?shù)樗淼老麓┥搅海淼肋M(jìn)口標(biāo)高2 606 m，隧道內(nèi)縱坡設(shè)0.5%及?1%人字坡，隧道出口標(biāo)高2 586 m。D2線設(shè)8 100 m魯?shù)樗淼老麓┥搅海淼肋M(jìn)口標(biāo)高2 610 m，隧道內(nèi)縱坡設(shè)0.5%及?1%人字坡，隧道出口標(biāo)高2 595 m。D3線設(shè)7 280 m魯?shù)樗淼老麓┥搅海淼肋M(jìn)口標(biāo)高2 685 m，隧道內(nèi)縱坡設(shè)?1.4%單向坡，隧道出口標(biāo)高2 586 m。D、D2、D3三方案平縱指標(biāo)相當(dāng)，D、D2魯?shù)樗淼纼?nèi)均采用人字坡布設(shè)，D3魯?shù)樗淼啦捎脝蜗蚱隆?/p>

D、D2、D3三方案里程相近，D線魯?shù)樗淼? 380 m，D2線魯?shù)樗淼? 100 m，D3線魯?shù)樗淼? 280 m，D3線魯?shù)樗淼雷疃蹋て谳^短，造價低，后期營運(yùn)費用低，經(jīng)綜合考慮，推薦D3線方案。

2.4.4 同深度方案比選K、A3線（上鳳山隧道及石鼓隧道）

K方案與A3方案路線走向一致，對應(yīng)路段K方案起于上鳳山隧道（K1+775），路線下坡至沖江河，設(shè)3×330 m斜拉橋跨越?jīng)_江河，后設(shè)7 530 m隧道下穿山梁。A3方案起于上鳳山，路線沿溝谷布設(shè)，跨越斷裂帶，避開不良地質(zhì)于A3K6+240設(shè)置3 540 m上鳳山隧道下穿山梁，后設(shè)3×330 m斜拉橋上跨沖江河，石鼓隧道軸線向北側(cè)調(diào)整，避開不良地質(zhì)，止于A3K25+190.537=K24+995。A3方案減短了上鳳山隧道長度并減小隧道縱坡至?1.95%，石鼓大橋減小縱坡至?2%，調(diào)整石鼓隧道避開不良地質(zhì)及縱坡人字坡設(shè)置，便于施工排水，對隧道通風(fēng)設(shè)計明顯改善。A3線里程較K線增加0.698 km，橋梁增加1 267 m，隧道減少683 m；橋隧比較K線低，造價較K線減少6 400萬元。推薦A3線方案。

2.4.5 同深度方案比選K、B線（黎明大橋）

B線方案起于黎明鄉(xiāng)BK58+000-K58+000，設(shè)直線跨越黎明河谷，后設(shè)3 610 m莊房1號隧道下穿山梁，止于BK64+370.262=K64+720。B線最小半徑R=810 m，平面直標(biāo)較低，兩路線方案縱坡相近?？傮w平面指標(biāo)K線優(yōu)于B線。

B線方案、K線方案位于同一地貌單元內(nèi)，屬侵蝕、剝蝕構(gòu)造高中山地貌，組成地層巖性相同，上覆第四系松散堆積層，下伏寒武系下統(tǒng)塔城組一段（∈1t1）片巖。跨越黎明河橋梁方案，均位于厚層塊石、卵石、砂礫石土層上，后期受庫水位影響亦相同。B線、K線方案沿線均未見有大型地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育的跡象，未見滑坡、崩塌、泥石流、巖溶等不良地質(zhì)作用，未見有特殊性巖土分布。兩方案工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件相同，均成立。

兩方案比選，B線較K線短0.35 km，兩方案橋梁高度均在160 m，K線黎明大橋采用多跨連續(xù)鋼構(gòu)，橋墩受力較差；B線黎明大橋橋軸線為直線，設(shè)置多跨連續(xù)鋼構(gòu)，橋墩受力較好，推薦B線方案。

2.4.6 同深度方案比選K、C3線（達(dá)魯隧道）

K線起于K77+400，K線設(shè)6 410 m達(dá)魯隧道下穿山梁，止于K86+590，里程9.19 km。C3線起于C3K77+

400，C3線設(shè)3 990 m達(dá)魯隧道下穿山梁，C3線進(jìn)入魯?shù)楹庸?，一路升坡止于C3K89+116.488=K86+590，C3線里程11.716 km，較K線增加2.53 km。K線最小半徑790 m/1處，C3線最小半徑970 m/1處，C3線與K線平面指標(biāo)相當(dāng)。K線達(dá)魯隧道進(jìn)口設(shè)計標(biāo)高2 179 m，出口設(shè)計標(biāo)高2 288 m，隧道采用1.7%單向坡；C3線達(dá)魯隧道進(jìn)口設(shè)計標(biāo)高2 174 m，出口設(shè)計標(biāo)高2 222 m，隧道采用?1.2%單向坡設(shè)計。C3線與K線縱面指標(biāo)均屬于緩坡，縱面指標(biāo)相當(dāng)。

C3比較線和對應(yīng)K線段均位于侵蝕、剝蝕構(gòu)造高中山地貌區(qū)，地形起伏較大，海拔高程介于2 130～3 000 m之間。地層巖性均為寒武系下統(tǒng)羊坡組片巖、變粒巖和泥盆系下統(tǒng)冉家灣組（D1r）片巖、片麻巖，屬硬質(zhì)巖，節(jié)理裂隙發(fā)育。上覆第四系殘坡積（Q4el＋dl）粉質(zhì)黏土，覆蓋層厚度1～8 m。K線區(qū)域構(gòu)造上處于相對穩(wěn)定的塔城-巨甸褶斷束內(nèi)。

對比K線，C3線多次進(jìn)出洞，施工疊加暴雨等造成崩塌滑坡的風(fēng)險增大，施工難度增大。從平縱指標(biāo)、工程地形、地質(zhì)條件、工程規(guī)模、施工組織、進(jìn)場及施工條件方面綜合比較，推薦K線方案。

2.4.7 同深度方案比選K、D3線（魯?shù)樗淼溃?/p>

K線設(shè)8 490 m魯?shù)樗淼老麓┥搅?，出隧道后路線沿永春鄉(xiāng)北側(cè)布設(shè)，止于K115+400，順接維西至葉枝高速。D3線方案路線連續(xù)升坡至魯?shù)猷l(xiāng)西側(cè)設(shè)6 980? m魯?shù)樗淼老麓┥搅?，路線沿永春鄉(xiāng)北側(cè)布設(shè)，止于D3K113+200，順接維西至葉枝高速。

D3比較線和對應(yīng)K線段均位于侵蝕、剝蝕構(gòu)造高中山地貌區(qū)，在魯?shù)樗淼理敳繛楸ǖ孛?，組成地層巖性均為泥盆系中統(tǒng)光頭坡組（D2g）片巖、白云巖，泥盆系上統(tǒng)小羊場組（D3x）片巖、白云巖夾灰?guī)r，ηγ51花崗巖，T3c2玄武巖、T3c1細(xì)碧巖、灰?guī)r、大理巖、T2s板巖，不良地質(zhì)為巖溶，特殊性巖土為殘積土。K線隧道進(jìn)口段匯水面積大，花崗巖段長度1 230 m較D3線680 m長，花崗巖球狀風(fēng)化，囊狀儲水突出；花崗巖水量中等～豐富，崔依比組玄武巖、板巖、灰?guī)r水量貧乏～中等，K、D3線工程地質(zhì)條件基本一致，D3線進(jìn)洞口避開花崗巖段、匯水面積相對小，總體而言，D3線略占優(yōu)。

D3線較K線魯?shù)樗淼罍p短1 470 m，橋梁及隧道總規(guī)模高于K線方案；路線止點由永春鄉(xiāng)南側(cè)調(diào)整為永春鄉(xiāng)北側(cè)順接維西至葉枝高速，路線主流向為麗江至維西主流向，行車順暢，減少原K線繞行營運(yùn)里程。減短控制性工程魯?shù)樗淼篱L度。綜上所述，推薦D3線方案。

2.4.8 止點永春南D5線與永春北D3線同深度比較

D5線方案起于D3線魯?shù)樗淼莱隹贒3K109+220～

D5K108+672.655，路線向南跨過拖枝河，沿拖枝河南側(cè)布設(shè)，路線繞過永春鄉(xiāng)，止于D5K115+252.071永春鄉(xiāng)南側(cè)，順接規(guī)劃維葉高速公路A2線A2K0+000與工可止點方案基本保持一致。D5線較D3線平面指標(biāo)高，兩方案縱面指標(biāo)相近。D5線方案較對應(yīng)D3線止點方案，路線里程增加2.59 km，橋梁增加2 633.64 m，橋隧比減少0.81%。D5線和對應(yīng)D3線段均位于侵蝕、剝蝕構(gòu)造高中山地貌區(qū)，組成地層巖性均為泥盆系中統(tǒng)光頭坡組（D2g）片巖、白云巖，泥盆系上統(tǒng)小羊場組（D3x）片巖、白云巖夾灰?guī)r，ηγ51花崗巖，T3c2玄武巖、T3c1細(xì)碧巖、灰?guī)r、大理巖、T2s板巖，不良地質(zhì)為巖溶，特殊性巖土為殘積土。D5線及D3線止點段工程地質(zhì)條件基本一致。綜上所述推薦D5線方案。

3 結(jié)語

鑒于公路路線的設(shè)計是一項復(fù)雜性和綜合性較高的工作，每個項目所經(jīng)過的地區(qū)，由于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、城鎮(zhèn)規(guī)劃水平、路網(wǎng)規(guī)劃水平、地形地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境等方面的因素，使得線路選址的選擇有很大差異[2]，在設(shè)計時應(yīng)該有一定的針對性，要把握好各項限制性指標(biāo)，對路線進(jìn)行多方案方比選，并對其進(jìn)行分析和判定，就可以實現(xiàn)對技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)把握，靈活運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，敢于進(jìn)行創(chuàng)新，最大程度地節(jié)約資源，并對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)。

參考文獻(xiàn)

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