彭正紅

(招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司， 重慶 400067)

銀百高速城口(陜渝界)至開(kāi)縣段是銀川—百色國(guó)家高速公路G69中的一部分。該工程項(xiàng)目從陜渝交界處開(kāi)始，連接陜西省安康—嵐皋(陜渝)高速公路，北接西安，止于開(kāi)縣，建成后可經(jīng)開(kāi)縣—萬(wàn)州高速公路連接至長(zhǎng)江黃金航道。這條高速公路的建成，將有利于推動(dòng)國(guó)家西部大開(kāi)發(fā)、完善全國(guó)高速公路網(wǎng)絡(luò)及重慶市、陜西省和四川省的主干道布局，充分利用水能、礦產(chǎn)、旅游資源，發(fā)展生態(tài)涵養(yǎng)的綜合交通系統(tǒng)，提高重慶保稅港、萬(wàn)州港等特大型港口的輻射和聚集，對(duì)加快秦巴山地區(qū)的扶貧開(kāi)發(fā)、帶動(dòng)周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展將起到很大的推動(dòng)作用，同時(shí)，這個(gè)工程不僅是連接渝陜的第一條通道，更是連接長(zhǎng)江和“一帶一路”的黃金通道。

本文以銀百高速城口開(kāi)縣段為例，研究復(fù)雜路段多種控制條件下的道路選線方案。本項(xiàng)目研究路段標(biāo)段起點(diǎn)位于大巴山隧道(陜渝界)，與銀百高速安康至嵐皋高速公路對(duì)接。本標(biāo)段終點(diǎn)位于城口縣蓼子鄉(xiāng)附近。該研究路段的主要控制點(diǎn)為蒼坪村、北屏鄉(xiāng)、城口縣城、任河、覃家河、蓼子鄉(xiāng)，主要對(duì)半河路段及爛田灣至覃家河段這2段重點(diǎn)路段進(jìn)行多種控制條件下的道路選線。 該路段具有地形起伏大、地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、土地資源稀缺、自然資源豐富等特點(diǎn)，會(huì)影響山區(qū)公路的選線設(shè)計(jì)，為保證不遺漏有價(jià)值的路線方案，本文結(jié)合道路選線設(shè)計(jì)的多種控制因素，擬定多路線方案進(jìn)行比選。

1 路線方案的主要控制因素及設(shè)計(jì)方案

1.1 路線方案的主要控制因素

1) 沿線重要城鎮(zhèn)

擬建公路位于城口縣域內(nèi)，項(xiàng)目路線涉及到北屏鄉(xiāng)、龍?zhí)镟l(xiāng)、葛城街道、復(fù)興街道、高燕鎮(zhèn)、蓼子鄉(xiāng)。

2) 自然保護(hù)區(qū)和風(fēng)景名勝區(qū)[1]

項(xiàng)目影響區(qū)內(nèi)路線不能穿越的自然保護(hù)區(qū)為大巴山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。

3) 礦產(chǎn)資源開(kāi)采及采礦區(qū)

城口縣位于大巴山錳礦帶東帶，其區(qū)域內(nèi)的高燕錳礦區(qū)、大渡溪和修齊礦區(qū)均在K線附近。

4) 該路線橫穿任河、東河、任家河等河流，需考慮對(duì)河流的干擾。

5) 路線方案需考慮城口縣的規(guī)劃發(fā)展方案。

6) 該路線會(huì)干擾省道S202、省道S301。

7) 北屏至爛田灣路段有半河峽谷區(qū)不良地質(zhì)區(qū)段[2]。

8) 爛田灣至覃家河路段有覃家河不良地質(zhì)區(qū)段。

9) 互通立交設(shè)置位置及形式會(huì)影響路線的布設(shè)。

1.2 路線總體設(shè)計(jì)方案

路線總體方案選擇時(shí)，在收集整理沿線氣象、水文、地質(zhì)等相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合對(duì)工可報(bào)告路線方案的研究，充分考慮沿線城鎮(zhèn)規(guī)劃、水利設(shè)施及通信管線，合理利用地形，少拆遷，少占良田，靈活運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，使路線平面線形均衡連續(xù)[3]。綜合考慮工程地質(zhì)與路基構(gòu)造物、跨河溝橋位的關(guān)系，立交、服務(wù)區(qū)、匝道收費(fèi)站及主線收費(fèi)站的位置關(guān)系。對(duì)路線可能存在的方案進(jìn)行深入研究，多方案比選、論證，從而找出最合理的路線方案[4]。采用行車速度對(duì)線路線形進(jìn)行安全檢查，確保了線路的安全性，同時(shí)也將節(jié)約用地的設(shè)計(jì)思想作為線路方案的重點(diǎn)。

為了“安全、優(yōu)質(zhì)、環(huán)保、舒適、和諧”的設(shè)計(jì)目標(biāo)以及不遺漏有價(jià)值的路線方案甚至走廊帶，在充分征求地方政府意見(jiàn)、合理利用走廊帶資源的前提下，盡量采用適中均衡的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，合理控制構(gòu)造物、土石方、防護(hù)工程及拆遷數(shù)量，擬定多路線方案進(jìn)行比選。

1.2.1 方案設(shè)計(jì)階段

在工可走廊范圍內(nèi)，項(xiàng)目組在1∶10 000的地形圖上結(jié)合踏勘所觀察到的地形地貌對(duì)本項(xiàng)目路線方案進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并對(duì)各種可能的路線方案進(jìn)行了比選研究。項(xiàng)目組在紙上初步研究達(dá)280余km，如圖1所示。首先，針對(duì)K線分別提出了A線、B線、C線和D線4個(gè)走廊帶路線方案，就雞鳴隧道、旗桿山隧道、蓼子互通、城口互通、北屏鄉(xiāng)、城口頁(yè)巖氣井、北屏服務(wù)區(qū)、大巴山隧道等問(wèn)題提出了A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、C、D線等共9條比較路線方案進(jìn)行紙上方案比選。

圖1 1∶10 000路線方案布設(shè)Fig.1 1∶10 000 route scheme layout

1.2.2 初步設(shè)計(jì)階段

初設(shè)階段在工可確定的走廊帶內(nèi)，結(jié)合區(qū)域內(nèi)城鎮(zhèn)規(guī)劃和交通規(guī)劃布局、基本農(nóng)田保護(hù)等情況，對(duì)區(qū)域內(nèi)自然環(huán)境、地形、地質(zhì)等條件進(jìn)一步研究，確定了以趙家、開(kāi)縣、溫泉、大進(jìn)、城口、北屏為主要控制點(diǎn)。根據(jù)路線方案與各主要控制點(diǎn)的銜接方式[5-6]以及區(qū)域內(nèi)的實(shí)際情況，經(jīng)過(guò)項(xiàng)目組多方案比選，認(rèn)為K線較其他走廊帶路線均顯現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)，因此本項(xiàng)目路線方案研究只在工可推薦K線走廊中進(jìn)行比較，并以此為基礎(chǔ)擬定了不同的“K線+”路線方案進(jìn)行比選。初設(shè)方案布設(shè)如圖2所示。

圖2 初步設(shè)計(jì)階段1∶2 000路線方案布設(shè)Fig.2 1∶2 000 route scheme layout in preliminary design stage

經(jīng)過(guò)初步設(shè)計(jì)比較、分析、篩選后，結(jié)合該路線方案的主要控制因素以及項(xiàng)目沿線地形地貌的不良地質(zhì)分布情況，決定在半河路段和城口縣城路段分別對(duì)K線、A5線和K線、A7線2個(gè)方案進(jìn)行同精度比較，以此得出推薦路線。

2 重點(diǎn)路段路線方案的比選

根據(jù)本項(xiàng)目的實(shí)際情況，結(jié)合初測(cè)外業(yè)驗(yàn)收意見(jiàn)，對(duì)各重點(diǎn)路段擬定多方案進(jìn)行同深度比選[7]，其中主要對(duì)K線、A5線，K線、A7線2組路段在平縱面指標(biāo)、工程地質(zhì)、橋隧規(guī)模、公路用地及拆遷情況、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、施工條件、行駛安全性、運(yùn)營(yíng)里程及社會(huì)效益等方面進(jìn)行同精度比較。

2.1 半河路段K線與A5線的比選

2.1.1 比選理由

貫通K線在半河河谷中布設(shè)半河特大橋，由于半河河谷較為狹窄，與現(xiàn)狀省道S202干擾較大，地質(zhì)情況較為復(fù)雜，河谷兩側(cè)巖體較為破碎，裂隙較為發(fā)育，且存在崩坡積體及部分危巖體。因此，提出了在半河河谷地帶，路線往南側(cè)布線，并設(shè)置了北屏特長(zhǎng)隧道，以隧道方式通過(guò)半河不良地質(zhì)區(qū)域的A5線，如圖3所示。本段比較主要是在地質(zhì)不良的半河河谷區(qū)域中比選橋梁與隧道方式。

圖3 半河段路線方案Fig.3 Route scheme of Banhe Section

2.1.2 路線方案布設(shè)

1) K線方案概述

半河路段K線路線起于北屏鄉(xiāng)松樹(shù)壩附近，路線沿西側(cè)布線，跨越尖壩，在龍頭寨附近進(jìn)洞，設(shè)置北屏隧道，在丁木灣附近出洞，路線再順半河前行，設(shè)置半河特大橋，至本比較段終點(diǎn)爛田灣附近全長(zhǎng)5.962 km。

2) A5線方案概述

A5線路線起于北屏鄉(xiāng)松樹(shù)壩附近，路線沿西側(cè)布線，跨越尖壩，在龍頭寨附近進(jìn)洞，設(shè)置北屏隧道，在峽口子附近出洞，設(shè)置涼橋大橋至本比較段終點(diǎn)爛田灣附近，全長(zhǎng)5.972 032 km。

2.1.3 同精度方案比選

A5線和K線路線方案共涉及8個(gè)方案影響因素，分別是平、縱線形技術(shù)指標(biāo)、行駛安全性、工程地質(zhì)條件、橋隧規(guī)模、施工條件、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、公路用地及拆遷情況以及工程造價(jià)，對(duì)以上影響因素做同精度比較，結(jié)果如表1所示。

表1 K線、A5線主要技術(shù)指標(biāo)比較Table 1 Comparison of main technical indexes between line K and line A5

2.1.4 綜合比選分析

由表1中8項(xiàng)對(duì)比指標(biāo)可發(fā)現(xiàn)，A5線方案有6項(xiàng)指標(biāo)較優(yōu)，在橋隧規(guī)模方面與K線相當(dāng)，工程造價(jià)略低于K線方案，考慮到A5方案的施工條件、行駛安全、環(huán)境影響以及后期運(yùn)營(yíng)維護(hù)等多方面的優(yōu)勢(shì)，綜合考慮采用A5線路方案。

2.2 爛田灣至蓼子段K線與A7線的比選

2.2.1 比選理由

城口縣工業(yè)園區(qū)設(shè)置于城口縣西南部，且城口錳礦藏量達(dá)2 500萬(wàn)t，屬全國(guó)五大礦區(qū)之一；鋇礦藏量達(dá)6 500萬(wàn)t，居亞洲第一。現(xiàn)狀工業(yè)園區(qū)的交通運(yùn)輸方式主要依托于省道S202，在城開(kāi)高速建成后，同樣需要通過(guò)省道S202上下本項(xiàng)目。為方便城口縣對(duì)當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)資源的規(guī)劃發(fā)展，后期需在覃家河段設(shè)置覃家河互通，帶動(dòng)城口工業(yè)園區(qū)及周邊地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，要求在覃家河段采用明線，以便后期設(shè)置覃家河互通[12]。

為了在沱溪河設(shè)置城口互通，工可階段路線繞行較長(zhǎng)，前期工程建設(shè)費(fèi)用及后期社會(huì)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高；城口互通設(shè)置于沱溪河片區(qū)，現(xiàn)狀沱溪河片區(qū)發(fā)展成熟，拆遷量較大，且與現(xiàn)狀城口地方總體發(fā)展意見(jiàn)相悖。從地質(zhì)條件角度，覃家河段落位于烏坪斷裂帶方位，路線順向該斷裂帶前行，受該斷裂影響，在該斷裂帶上發(fā)育數(shù)條次級(jí)斷層，斷裂帶內(nèi)巖體破碎，局部發(fā)育有斷層泥和炭化帶，滑坡、崩坡積體、不穩(wěn)定斜坡等不良地質(zhì)。根據(jù)城口最新規(guī)劃及地方要求，不需在地質(zhì)不良區(qū)域覃家河片區(qū)預(yù)留互通，因此，初步設(shè)計(jì)階段城口過(guò)境段路線方案貫通K線與A7比較線均從地質(zhì)選線、工程經(jīng)濟(jì)性的角度采用了繞避覃家河地質(zhì)不良區(qū)，縮短路線的直連方案，又根據(jù)城口互通的服務(wù)功能提出了在棉沙窩設(shè)置城口互通的K線及在向崗嶺設(shè)置城口互通的A7線[13]，如圖4所示。

圖4 龍?zhí)镟l(xiāng)爛田灣至高燕鎮(zhèn)覃家河段平面Fig.4 Plan of river section from Lantianwan in Longtian township to Qinjia in Gaoyan town

2.2.2 路線方案布設(shè)

1) K線方案概述

城口縣城路段K線起于龍?zhí)镟l(xiāng)爛田灣附近，路線沿西南側(cè)布線，穿越羅家梁，在龍溪灣附近出洞，布設(shè)任河特大橋，在棉沙窩附近設(shè)置城口互通，路線繼續(xù)向西南側(cè)布設(shè)，跨越沱溪河，穿過(guò)尖東山，再跨越覃家河，穿越旗桿山至本比較段終點(diǎn)蓼子附近，K線全長(zhǎng)21.41 km。

2) A7線方案概述

該路線起于龍?zhí)镟l(xiāng)爛田灣附近，路線沿西南側(cè)布線，穿越羅家梁，在大樹(shù)梁附近出洞，布設(shè)任河特大橋，在向崗嶺附近設(shè)置城口互通，路線繼續(xù)向西南側(cè)布設(shè)，跨越沱溪河，穿越尖東山，再跨越覃家河，穿越旗桿山至本比較段終點(diǎn)蓼子附近A7線全長(zhǎng)21.540 674 km。

2.2.3 同精度方案比選

A7線和K線路線方案共涉及9個(gè)方案影響因素，分別是平、縱線形技術(shù)指標(biāo)、工程地質(zhì)、橋隧規(guī)模、公路用地及拆遷情況、互通功能評(píng)價(jià)、互通行車安全性、營(yíng)運(yùn)里程、造價(jià)比選以及地方總體意見(jiàn)，對(duì)以上影響因素做同精度比較，結(jié)果如表2所示。

表2 K線、A7線主要技術(shù)指標(biāo)比較Table 2 Comparison of main technical indexes between line K and line A7

2.2.4 綜合比選結(jié)果

由表2中9項(xiàng)指標(biāo)對(duì)比可發(fā)現(xiàn)，A7線方案6項(xiàng)較優(yōu)，互通行車安全與K線相比較弱。但A7線較K線能更好地服務(wù)于城口縣及周邊地區(qū)，對(duì)推動(dòng)城口縣城后期的擴(kuò)容及帶動(dòng)規(guī)劃的袁池嶺片區(qū)發(fā)展有積極作用，建設(shè)費(fèi)較K線低，且符合地方總體意見(jiàn)。針對(duì)A7線互通行車安全性問(wèn)題，可通過(guò)拓寬羅家梁隧道出口及加強(qiáng)交通安全設(shè)施設(shè)計(jì)等措施進(jìn)行改善。因此綜合以上各項(xiàng)影響因素，推薦采用A7線路方案。

3 結(jié)論

1) 初步設(shè)計(jì)在工可路線走廊帶范圍內(nèi)，結(jié)合該路線方案的主要控制因素，綜合考慮技術(shù)指標(biāo)、工程規(guī)模、環(huán)境影響、建設(shè)條件、互通功能及地方政府意見(jiàn)等多種因素，并結(jié)合當(dāng)?shù)匕l(fā)展規(guī)劃和要求，以及工程實(shí)施規(guī)模，綜合論證路線方案，通過(guò)多方案比選，建議銀白高速城開(kāi)段路線選擇K+A5+A7線方案。

2) 高速路網(wǎng)路線布設(shè)方案應(yīng)綜合考慮與周邊路網(wǎng)和其他運(yùn)輸方式的均衡布置和合理銜接，應(yīng)盡可能地帶動(dòng)沿線經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展。在方案論證階段需重視對(duì)環(huán)境的保護(hù)，盡量避免路線經(jīng)過(guò)不良地質(zhì)地段時(shí)最大限度地保護(hù)耕地，減少建筑物的拆遷。

3) 以銀白高速城開(kāi)段為例，對(duì)該路線的半河路段及爛田灣至覃家河段這2段重點(diǎn)路段進(jìn)行復(fù)雜控制條件下的道路選線方案研究，對(duì)各重點(diǎn)路段的擬定多方案進(jìn)行了同深度比選，對(duì)比了2種高速路網(wǎng)布設(shè)方案的多種技術(shù)指標(biāo)以及其對(duì)周邊路網(wǎng)、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)的影響，可供類似工程參考。