山區高速公路路線設計比選研究

吉明、李昂

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

公路線路方案的比較與選擇，是公路工程設計的重點，也是公路設計的根本，其對于公路建設施工起著至關重要的作用，只有科學合理地比較和選擇，才能確保打造出高質量的設計產品。線路比選方法是公路工程設計方案比選工作的關鍵，要想將其有效地應用到實際工作當中，就必須掌握其在具體應用時的優勢和不足之處，將其優勢充分地發揮出來[1]。

1 路線設計要點

對于山區范圍內的高速公路建設工作而言，首要面對的便是路線的設計選擇工作。山區中由于山多谷深，再加上其山勢、地質等情況都要比平原地區更為復雜，使得路線設計工作需承擔的任務量十分龐大，而最終能夠被用來進行具體實施的方案又較少。

從地形的角度加以分析。在山地區域中建設高速公路，其在路線設計方面往往需要考慮的因素眾多，如平、縱、橫等幾個方面的情況都需要細致研究。其中，平面主要包括平曲線半徑、平曲線長度等；而縱面主要包括縱坡、最大坡度、豎曲線長度、豎曲線半徑等。這些都是在具體設計過程中需要注意的事項[2]。從地形地勢角度考慮，主要包括地形地勢的高差、坡度和坡向等幾個方面。由于山區地形、地質條件較為復雜，路線方案的比選以及平縱指標的選擇就尤為關鍵。

2 各路線方案分析及方案對比

2.1 高良至終點段

2.1.1 嶺黑至三家寨段路線

K 線（見圖1）采用避繞科白小學、科白電站的方式，路線總體走鳳尾河右岸通過，同時較工可線位平面指標大大提高。

圖1 K 線分布圖

第一，工可線長4000m，K 線長3900m。

第二，工可線平面最小半徑R=700m，最大縱坡坡i=4%，K 線最小平曲線半徑R=1200m，最大縱坡i=3.903%。

2.1.2 三家寨至衛那普段路

K 線適當繞長，取消工可的3 座短隧道雨廈1 號（412m）、雨廈2 號（205m）、衛那普隧道（266m）。

第一，工可線長6000m，K 線長6200m。

第二，工可線平面最小半徑R=700m，最大縱坡坡i=4%，K 線最小平曲線半徑R=900m，最大縱坡i=3.9%。

2.1.3 腳家箐至普格段路線

K 線加大羊七溝段平面指標，減小縱坡，同時路線偏溝谷左側布線，以便溫瀏互通布置，減少溫瀏互通連接線長度。

溫瀏互通連接線工可方案長9.4km，初設推薦線K 線方案長7.9km。

2.1.4 大壩至大箐段路線

K 線加大云龍段平面指標，結合地形布線取消工可的2 座短隧道云龍1 號隧道（248m）、云龍2 號隧道（586m）。

2.1.5 普格至云龍段

該段K 線為工可優化線位，在地質調查過程中，發現K 線堆積體范圍較大，深度較深，K 線橋梁及路基段均不穩定，處置費用及風險極大，影響路線方案，地勘建議改線繞避。

2.2 路線方案比較

2.2.1 起點至龍慶段（K0+000—K20+400）

根據院內方案審查意見及初步設計大線方案審查意見，對A3、A4 與K 線進行比較。

K 線：起點至補勒段為工可優化方案。

A3 線：起點南移約2.8km，以順直線形布線至補勒接上K線，建設里程減短約1.4km。

A4 線：起點與K 線一致，以順直線形布線至菁門接上K線，建設里程減短約0.73km。

對K 線、A3 線方案進行比較。第一，技術指標：A3 線建設里程短約1.376km，平縱面指標較高。第二，功能定位：該項目為云南省高速公路規劃網中第一縱的一段，主交通流方向多繞行約1.4km。第三，地方政府意見：A3 線起點段位于紅河州瀘西縣境內，用地、建設等報建手續較麻煩，地方政府支持K 線方案。第四，建安費：A3 線低7200 萬元。綜合比較，K線、A3 線方案各有優劣，初設階段推薦K線，A3 線同精度比較，K 線、A3 線方案比較如表1 所示。

表1 K 線、A3 線方案比較表

K 線、A4 線方案比較：第一，技術指標：A4 線路線長度短約728m、平縱指標與K 線相當。A4 線增加一座特長隧道，行車舒適性K 線較好。第二，施工難度：A2 線橋隧規模相對較大，且有一座特長隧道，施工難度相對較大。綜合比較，K 線較優，K 線、A4 線方案比較如表2 所示。

表2 K 線、A4 線方案比較表

對K 線、A3 線、A5 線方案進行比較。第一，技術指 標：K 線、A3 線、A5 線方案平面指標均較高；K 線、A3 線縱面指標較高，A5 線縱面指標相對較低；A3 線建設里程相比K 線短約1.376km，A5 線建設里程相比K 線短約1.111km。第二，功能定位：該項目為云南省高速公路規劃網中第一縱的一段，師宗至丘北方向為主交通流方向，交通量約為瀘西至丘北方向的3.8 倍。K 線位置符合交通量需求；A3 線主交通流方向繞行約1.4km；A5 線主交通流方向繞行0.6km。第三，工可批復符合性：K 線為工可起點位置，A3 線、A5 線與工可批復起點位置距離較遠。第四，地方政府意見：A3 線主交通流方向繞行較遠，A5 線對居者樂村影響較大。師宗縣支持采用K 線方案。第五，A3 線、A5線建設里程較短，建安費較少，A3 線方案可節約5800萬元，A5 線方案可節約3100 萬元。綜合比較，三個方案各有優劣，初設階段推薦K線，A3 線同精度比較，A5 線論證后舍棄，K 線、A3 線、A5線方案比較如表3所示。

表3 K 線、A3 線、A5線方案比較表

2.2.2 大六菁隧道段比較

根據大六菁隧道設置情況，對A1、A2 與K 線進行比較。

K 線：從工可線位左側繞行至菁門，取消大六菁隧道。

A1 線：A1 線為工可線位右側繞行方案，減短大六菁隧道長度。

A2 線：A2 線為工可優化線位。

對K 線、A1 線方案進行比較。第一，技術指標：A1 線繞長236m，K 線平縱面指標優于A1 線。第二，施工難度：A1 線有一座長隧道，施工難度相對較大。第三，建安費：K 線低1.2 億元。綜合比較，K 線較優，初設階段推薦K線，K 線、A1 線方案比較如表4 所示。

表4 K 線、A1 線方案比較表

對K 線、A2 線方案進行比較。第一，技術指標：A2 線繞長53m，K 線平縱面指標優于A2 線。第二，施工難度：A2 線橋隧規模較大，且有一座長隧道，施工難度相對較大。第三，建安費：K 線低1.85 億元。綜合比較，K 線較優，初設階段推薦K線，A2 定性比較后 舍棄，K 線、A2 線方案比較如表5所示。

表5 K 線、A2 線方案比較表

2.2.3 龍慶至高良段（K20+400—K57+280.971）

根據工可方案，龍慶至高良段主要影響因素有四個：其一，龍慶至南盤江段為連續下坡路段，長度約為27km，高差672m，平均縱坡2.49%；其二，工可方案穿越菌子山保護區緩沖區約14.6km；其三，南盤江橋位選擇：工可推薦方案為主跨750m 的懸索橋；其四，五龍互通設置情況：工可五龍互通方案規模較大，且連接線設置一座2km 隧道，整體規模較大。

初設階段結合長大下坡、穿越菌子山保護區緩沖區范圍、五龍互通設置、南盤江橋位等因素，對B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8、B9、B10、B11 等方案與K線進行比較。

（1）K 線、B1 線、B2 線方案比較

該段為龍慶鄉至南盤江段段大線方案比較。

K 線：過龍慶鄉后，設置隧道穿越菌子山保護區緩沖區，之后沿地形經芭蕉溝、大黑溝、巖峰洞、花桂至羅里溝附近設置五龍互通連接五龍鄉，之后設置隧道穿越山體至未蘭溝，設置南盤江服務區，之后設置南盤江特大橋跨越南盤江。

B1 線：為工可優化線位。過龍慶鄉后，設置隧道穿越山體至結雨坡，之后沿地形展線，經獅子山、小板田、石界埡口、干石洞、芭蕉溝、大黑溝、巖峰洞、花桂，之后設置隧道穿越山體至未蘭溝附近，設置五龍互通，之后接入K 線。

B2 線：過龍慶鄉后，設置隧道穿越菌子山保護區緩沖區，之后沿地形經芭蕉溝、大黑溝、巖峰洞、果吉、花桂至羅里溝附近設置五龍互通連接五龍鄉，之后設置隧道穿越山體至未蘭溝，接入K 線。

對K 線、B1 線、B2 線方案進行比較。第一，技術指標：三個方案長度相當，K 線平縱指標最好。第二，施工難度：K 線隧道規模較大，加上五龍互通后，K 線橋隧規模小于B1 線。第三，五龍互通設置：K 線、B2線五龍互通設置條件較好，B1 線連接線需增加2.2km隧道。第四，地方政府意見：地方政府同意并支持在羅里溝附近設置五龍互通。第五，建安費：加上五龍互通及連接線，K 線最低，為39.01 億元，B1線比K 線高1.13 億元，B2 線比K 線高0.25 億元。綜合比較，K線較優，該段推薦K線，K 線、B1 線、B2 線方案比較如表6 所示。

表6 K 線、B1 線、B2 線方案比較 表

（2）K 線、B11 線方案比較

該段為龍慶鄉至南盤江段段大線方案比較。

K 線：過龍慶鄉后，設置隧道穿越菌子山保護區緩沖區，之后沿地形經芭蕉溝、大黑溝、巖峰洞、花桂至羅里溝附近設置五龍互通連接五龍鄉，之后設置隧道穿越山體至未蘭溝，設置南盤江服務區，之后設置南盤江特大橋跨越南盤江。

B11 線：與K 線基本一致，羅里溝處加大半徑到2000m，龍慶段適當繞長。

對K 線、B11 線方案進行比較。第一，技術指標：K 線路線長約400m、平縱指標K 線較好。第二，施工難度：兩方案橋隧規模相當，B11 線南盤江橋位適當抬高，主跨有所增大，施工難度相對較大。第三，五龍互通設置：K 線五龍互通設置在羅里溝處，B11 線五龍互通設置在未蘭溝附近。B11 線互通匝道橋較多、橋高較高，無合適位置設置收費站及場坪，連接線繞長約2480m，其中隧道約1600m。第四，建安費：K 線低0.8 億元。加上五龍互通，K 線低約2.57 億元。綜合比較，K 線最優，K 線、B11 線方案比較如表7 所示。

表7 K 線、B11線方案比較表

3 結語

公路路線設計方案的比選對公路設計方案的改進起著非常重要的作用。掌握多種比選方法，綜合運用各種比選方法的優勢，結合工程概況和各項經濟技術指標，抓住控制方案的關鍵問題和關鍵指標，進行綜合比較和認真分析，可以從根本上保證公路工程路線設計方案的科學性和合理性[3]。