跨水庫高速公路的路線方案選擇

屈 強，于 軍，徐 松

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710075）

0 引言

隨著高速公路網逐步加密并迅速進入山區，山區高速公路多沿河谷布設，經常遇到大型水庫等水利設施。影響范圍大、地形條件差、環境保護要求高、交通條件差等特點成為水庫段高速公路路線方案設計的制約因素，直接增加了高速公路路線方案設計和選擇的難度。本文以陜西寶漢高速公路石門水庫段路線方案比選為例，探討水庫段路線方案選擇的技術關鍵點。

1 項目概況

寶漢高速公路位于陜西省西南部，是陜西省高速公路“2637”網規劃中定漢線的重要組成部分。路線主要由北向南穿越秦嶺山脈沿西河、褒河布設，長約260km。全線采用雙向六車道高速公路標準建設，設計速度為80km／h，路基寬度為32m。

位于褒河石門谷口的石門水庫為本項目的最大制約因素。受地形和路線走向的影響，高速公路需跨越石門水庫（本文不研究路線繞行水庫的方案）。

1.1 石門水庫概況

石門水庫位于漢中市北18km的褒河谷口，水庫大壩高88m，頂長260m，流域面積為3 861km2，總庫容為1.05億m3，是集發電、灌溉、防洪、旅游等于一體的綜合性水利工程。

1.2 不良地質條件

石門水庫庫區基巖裸露，以片麻巖為主，總體地質條件較好。但在水庫庫尾青橋驛南蔡家坡村，發育一大型滑坡，極大地影響了路線方案布設。滑坡分為南、北兩大塊，整體軸長約220m，寬330m。滑坡體分上下兩部分：上部為大型淺層粘性土滑坡，厚度約為2～4.5m，體積約為25萬m3，穩定性極差；下部為崩坡積體，厚度約為20～32m，滑動面低于水庫常水位，一般情況下處于穩定狀態，但下部崩坡積滑動面前緣位于大塊巖堆上，呈架空結構，地震作用下易導致下部崩坡積失穩。

2 路線方案設計

2.1 通過滑坡的路線方案

首先考慮通過青橋驛滑坡的路線方案，盡量縮短石門特長隧道長度，以利于隧道通風照明及搶險救援，降低后期運營管理成本。結合跨越水庫位置，設計了C9－2、C9－3兩個路線方案（如圖1所示）。在滑坡勘察結論的基礎上，研究滑坡的治理方案及難度，分析通過滑坡的路線方案的可行性。

圖1 通過滑坡的路線方案

滑坡地質勘察結論：青橋驛滑坡成因復雜，規模較大，受地震、水庫水位升降等不確定因素影響大，徹底根治非常困難，路線應繞避滑坡為宜。因此，從工程安全及交通安全角度出發，應舍棄通過青橋驛滑坡的路線方案，重點研究繞避滑坡的路線方案。

2.2 繞避滑坡的路線方案

根據地形地質條件，結合勉縣地磁觀測臺、隧道規模等因素，設計了K、C9－1、C9－6、C9－7四個路線方案（如圖2所示）進行深入研究。

圖2 繞避滑坡的路線方案

K方案：路線走向順捷，路線1次跨越石門水庫；石門特長隧道設置2個通風井（1個斜井、1個豎井），牛頭山特長隧道設置1個斜井，通風費用高；與水庫交角較正（約為88°），特大橋鋼管拱橋主跨徑為240m；隧道及橋梁施工條件較好，對水庫環境污染較小。

C9－1方案：路線長度僅增加了164m，適當減短了石門特長隧道（減短1 360m），對隧道通風影響小，石門特長隧道需設置2個通風井（1個斜井、1個豎井），牛頭山特長隧道設置1個斜井，通風費用高；2次跨越水庫水面，交叉角度較斜（約為67°），兩座鋼管拱橋跨徑分別為240m和160m，橋梁規模較大；兩橋之間隧道施工條件較差，施工及運營期對水庫環境保護不利。

C9－6方案：明顯減短了石門特長隧道（減短3 295m），利于隧道通風，僅牛頭山特長隧道設置1座斜井，通風費用最低；利于后期運營管理。但路線走向繞行（增長906m），隧道規模最大（增長955m），且2次跨越水庫水面，設置2座跨水庫大橋（200m＋160m），兩橋之間隧道施工條件較差，施工及運營期對水庫環境的污染加大。

C9－7方案：明顯減短了石門特長隧道（減短3 052m），利于后期運營管理，石門特長隧道僅設置1座斜井，牛頭山特長隧道設置1斜井，通風費用稍低。但路線走向繞行（增長629m），且3次跨越水庫，設置3座跨水庫大橋（150m＋150m＋280m），工程規模大；施工界面大，利于加快工程進度，但加大了對水庫岸坡的破壞，增加了污染面，施工及運營期對水庫環境保護不利；青橋驛滑坡對岸地質條件較差，隧道單價偏高。

綜合比較發現，K方案石門隧道最長（8 265m），通風豎井規模較大，但能1次性跨越石門水庫，橋位隧址較好，跨水庫特大橋規模相對小 （主跨240m），且施工條件相對較好，有利于對水庫環境保護，總體較優。

3 結論

跨水庫路線方案選擇的技術關鍵在于跨越位置的選擇和橋隧工程規模的控制。為減少對水庫環境的破壞和污染，盡可能減少跨越水庫的次數，同時考慮隧道行車安全、通風設施、工程造價等因素，選擇合適的隧道位置。在做跨越水庫的高速公路路線方案選擇時，需重點考慮以下技術關鍵點：

a）根據水庫的功能及保護范圍，選擇合適的位置一次性跨越，從施工、運營不同階段考慮對水庫環境的影響程度，盡可能選擇對水庫環境破壞小、污染輕的跨越點；

b）從橋隧工程規模的角度考慮跨越位置及路線走向，盡量選擇跨徑小的水庫大橋橋位，以及橋隧總體規模較小的路線線位；

c）重視特長隧道通風方案對工程造價和運營成本的影響程度，考慮高速公路的全生命周期成本；

d）重視對新型排水方式及環保措施的研究，解決好水庫環境污染問題，是支撐跨越水庫路線方案的關鍵所在。

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