黨國興

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

昔陽（晉冀界）至榆次高速公路是《山西省高速公路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃》中“三縱十二橫十二環(huán)”中第七橫的重要一段，位于山西省中部地區(qū)，項(xiàng)目總體東西走向，在昔陽南部穿越藏煤區(qū)，由于藏煤區(qū)分布范圍較廣，路線無法繞避，因此煤礦段路線選線成為項(xiàng)目設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。K39+500—K44+000段在昔陽縣西南側(cè)穿越了藏煤區(qū)，由于藏煤區(qū)分布范圍較廣，路線無法繞避。路線走廊帶內(nèi)分布有多家煤礦，且廣泛分布有煤炭采空區(qū)，該段地形地質(zhì)條件較復(fù)雜，橋隧比例高，同時(shí)存在一處省保文物杜莊烽火臺，故路線方案在多種控制因素制約下選線十分困難。

1 備選方案擬定

該段路線方案擬定主要考慮的因素有：煤礦壓煤量、工程規(guī)模、采空區(qū)的影響、文物的影響、基本農(nóng)田的影響、煤企與地方的意見等。根據(jù)各控制因素，擬定了K線、C線、R線、T線、S線5個(gè)方案進(jìn)行比選（如圖1所示）。其中K、R線為北線走廊帶方案，C、T、S為南線走廊帶方案。

圖1 路線方案示意圖

1.1 北線走廊帶方案

K線段依次通過了豐匯煤礦采空區(qū)、現(xiàn)采區(qū)和待采區(qū)，該方案主要分布在豐匯煤礦范圍內(nèi)，對白羊嶺煤礦、寺家莊煤礦影響較小，K線方案為了減小煤礦采空區(qū)對高速公路的影響，路線線形最大程度地適應(yīng)地形，盡量減小橋梁和隧道規(guī)模，以路基方式通過采空區(qū)，降低采空區(qū)對高速公路的安全影響。

R線方案是在K線方案的基礎(chǔ)上，為減少高速公路對豐匯煤礦的影響提出的方案，路線南移約200 m，可減小對豐匯煤礦待采區(qū)、現(xiàn)采區(qū)煤炭資源的壓占，但由于路線南移，地勢較高，路基挖方邊坡高度較高，工程規(guī)模較K線方案大。

1.2 南線走廊帶方案

南線走廊帶方案可以減小對豐匯煤礦的影響，且進(jìn)一步減少采空區(qū)對高速公路的影響。

T線方案在路線跨越松溪河后折向西南，將路線布設(shè)在礦界以南150～200 m，路線通過豐匯煤業(yè)范圍1.9 km，白羊嶺煤礦范圍2.5 km，采空區(qū)長度減少1 400 m，但采空區(qū)仍對隧道工程有影響，存在安全隱患。

C線方案是在T線方案的基礎(chǔ)上提出的，目的是消除采空區(qū)對隧道工程的影響，C線前半段線位繼續(xù)南移，進(jìn)入杜莊烽火臺建設(shè)控制地帶，進(jìn)一步遠(yuǎn)離采空區(qū)，消除采空區(qū)對隧道工程的影響。

S線路線從杜莊村南側(cè)通過，整體避讓了豐匯煤礦，全部位于白羊嶺煤礦范圍內(nèi)，且全部避讓采空區(qū)。

2 方案比選分析

K、R線為北線走廊帶方案，C、T、S線為南線走廊帶方案，首先在各走廊帶內(nèi)比選，后對走廊帶內(nèi)的推薦方案比選。

2.1 K線與R線比選

R線是在K線基礎(chǔ)上提出的，均以路基的形式通過采空區(qū)，隧道工程設(shè)在待采區(qū)，R線旨在不增長橋隧規(guī)模的前提下，通過適當(dāng)降低平縱線形指標(biāo)，減小壓煤量，降低高速公路對豐匯煤業(yè)的影響。

R線較K線降低了平面線形指標(biāo)，最小圓曲線半徑為800 m，K線為1 200 m；R線土石方量較K線多160萬m3，高填深挖段落多，最大挖深達(dá)100 m。R線在豐匯煤業(yè)待采區(qū)內(nèi)更偏向礦界，壓煤更少，對豐匯煤業(yè)的影響較K線小。

R線方案為減少對豐匯煤礦開采的影響提出的方案，該方案可減小對豐匯煤礦待采區(qū)、現(xiàn)采區(qū)的煤礦開采的損失，采空區(qū)路段為路基方案通過，由于路線南移，地形較高，路基邊坡高度較高，工程規(guī)模較K線方案大。

綜合比選，北線方案推薦K線方案。

2.2 C、T、S線比選

針對北線走廊帶方案對豐匯煤礦影響大、采空區(qū)影響段落長的特點(diǎn)，提出南線走廊帶方案，減小對豐匯煤礦的影響，縮短采空區(qū)影響段落長度，但工程規(guī)模有所增加。

首先提出的是T線方案，路線跨越松溪河后折向西南，將路線布設(shè)在礦界以南150～200 m，路線通過豐匯煤業(yè)范圍1.9 km，白羊嶺煤礦范圍2.5 km。

T線優(yōu)點(diǎn)：路線在礦界以南150～200 m處布設(shè)，大大減少了采空區(qū)影響長度，降低了采空區(qū)處治難度，減小了對豐匯煤業(yè)的影響。

T線缺點(diǎn)：布設(shè)了2 420 m的長隧道，工程造價(jià)較K線高2.6億元。

C線方案路線前段進(jìn)入杜莊烽火臺控制地帶，使得后段線位完全避開采空區(qū)，在礦界附近布線，將保安煤柱留在礦界附近，減小對煤企的影響。

圖2 T、C線方案示意圖

T線方案為避讓杜莊烽火臺保護(hù)范圍，路線從采空區(qū)分布區(qū)通過，且杜莊隧道受采空區(qū)影響較大，安全隱患大。C線方案征得文物部門同意，路線進(jìn)入了杜莊烽火臺保護(hù)范圍，將線位向南調(diào)整約200 m，最大限度地避讓采空區(qū)，消除了采空區(qū)對杜莊隧道的影響，優(yōu)化后杜莊隧道增長236 m，采空區(qū)處治長度減少730 m。

為同時(shí)避讓杜莊烽火臺和采空區(qū)，提出S線方案，從杜莊村南側(cè)通過，整體避讓了豐匯煤礦，全部位于白羊嶺煤礦范圍內(nèi)，同時(shí)避讓烽火臺和采空區(qū)，但該方案占用基本農(nóng)田較多。

綜合壓覆資源、采空區(qū)、文物、工程規(guī)模、隧道安全性等各方面因素，C線方案在礦界附近布線，最大程度地降低了對豐匯煤礦和白羊嶺煤礦的影響，雖然壓覆資源稍多，但最大程度地避讓了采空區(qū)，避免了采空區(qū)對隧道工程的影響，提高了工程安全性；雖然穿過杜莊烽火臺建設(shè)控制地帶，需做文物保護(hù)方案，但總體上從工程的安全性角度出發(fā)，C線方案優(yōu)勢較大，因此南線方案推薦C線方案。

2.3 K、C比選

K線為北線走廊帶推薦方案，以路基方式通過采空區(qū)，降低采空區(qū)對高速公路的影響，依次通過了豐匯煤業(yè)采空區(qū)、現(xiàn)采區(qū)和待采區(qū)，該方案全部在豐匯煤業(yè)范圍內(nèi)，對豐匯煤業(yè)影響較大。通過多次與地方政府和企業(yè)溝通，提出C線方案，該方案沿豐匯煤業(yè)與白羊嶺煤礦礦界布線，旨在減小對煤企的影響。K線與C線主要工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表見表1。

表1 K線與C線主要工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

兩方案均通過昔陽縣南側(cè)藏煤區(qū)，K線方案為了減小煤炭采空區(qū)對高速公路的影響，路線線形最大程度地適應(yīng)地形，盡量減小橋梁和隧道規(guī)模，降低采空區(qū)的處治難度。C線在方案選定時(shí)盡可能在礦界附近布線，將保安煤柱留在礦界附近，減小對煤企的影響。

從工程規(guī)模方面考慮，C線方案橋梁較K線長332 m，隧道較K線長2 098 m，土石方較K線少233萬m3，采空區(qū)處治長度較K線短1 215 m，壓煤量較K線多283萬t，造價(jià)較K線高1.07億。平、縱面指標(biāo)兩方案相當(dāng)。從安全角度考慮，C線徹底消除了采空區(qū)對隧道工程的影響，安全性得到了保障。在對環(huán)境影響方面，C線土石方量較K線少233萬m3，C線對環(huán)境破壞更小。

綜上所述，K線以路基形式通過采空區(qū)，工程規(guī)模小，采空區(qū)段落雖然較長，但采空區(qū)段均以路基通過，壓煤量較小；C線工程規(guī)模較大，采空區(qū)處治段落較短，壓煤量較K線大。但由于K線從豐匯煤礦中間通過，對該煤礦影響較大，地方政府和煤企不同意該方案，而C線沿礦界布線，減小了對豐匯煤礦的影響，地方政府和煤企均同意該方案。從工程規(guī)模、壓煤量、行車條件等方面考慮，K線更優(yōu)，但綜合地方政府和煤企意見，采空區(qū)、環(huán)境保護(hù)等因素，則C線可行性更強(qiáng)，因此，該段路線方案推薦C線方案。

3 結(jié)語

本文從走廊帶內(nèi)的路線方案比選，到北線和南線兩個(gè)走廊帶間的方案比選，從工程規(guī)模、采空區(qū)影響、壓煤量、環(huán)境保護(hù)、行車安全、煤企影響、文物等多方面綜合分析，對多種控制因素影響下的高速公路煤礦段路線方案進(jìn)行比選研究，最終推薦了對煤企影響小、受采空區(qū)影響小、安全隱患小、對環(huán)境破壞小的路線方案，體現(xiàn)了高速公路穿越煤礦選線需著重考慮運(yùn)營安全、環(huán)境保護(hù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的影響[1]，工程造價(jià)為次要影響因素。