鄭 旺

(中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,北京 102600)

山區(qū)高速公路在連接山區(qū)與城市之間發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,對(duì)于推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及改善山區(qū)居民生活具有極其重要的意義[1]。但地形復(fù)雜、氣候惡劣、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)等因素給山區(qū)高速公路選線帶來(lái)了一系列難題。

某高速公路項(xiàng)目是當(dāng)?shù)厥姓肪W(wǎng)規(guī)劃中的第八橫,全長(zhǎng)73.460 km,雙向四車道,允許最高行車速度為80 km/h,路基總寬度25.5 m(包括行車道寬度、中間帶寬度、硬路肩寬度及土路肩寬度)。為提高交通安全性,該項(xiàng)目與其他地方等級(jí)公路及鄉(xiāng)間道路交叉時(shí)均采用分離交叉方式。以該項(xiàng)目中穿越Z煤礦區(qū)段為例,針對(duì)其路線設(shè)計(jì)及比選進(jìn)行分析。

1 路線方案布設(shè)及比選論證

1.1 線路布設(shè)

為了不漏掉任何有價(jià)值的路線方案和走廊帶,充分貫徹安全、耐久、節(jié)約、和諧的設(shè)計(jì)新理念[2],在征求相關(guān)產(chǎn)權(quán)單位意見(jiàn)并分析地形地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上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,制定了多個(gè)路線方案進(jìn)行比較及評(píng)估[3]。初步設(shè)計(jì)階段,根據(jù)項(xiàng)目工程可行性研究報(bào)告確定路線總體走向,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)踏勘。綜合考慮地形、地質(zhì)、控制性地物、采空區(qū)及煤礦開采情況等因素,提出以下線路方案,并對(duì)其進(jìn)行比選:

穿越Z煤礦區(qū)。根據(jù)Z煤礦企業(yè)對(duì)壓覆煤礦的意見(jiàn),在綜合考慮排土場(chǎng)位置、跨越既有鐵路方案及對(duì)煤礦的影響的基礎(chǔ)上提出A線同深度比較方案(線路長(zhǎng)約4.181 km)和C線定性比較方案(線路長(zhǎng)約7.876 km)。

根據(jù)工程可行性報(bào)告可知,該項(xiàng)目線路位置會(huì)侵占約5 km生態(tài)紅線,為了保護(hù)當(dāng)?shù)刈匀簧鷳B(tài),提出一個(gè)位于高壓走廊南側(cè)的線路方案,將其標(biāo)識(shí)為K線方案,為推薦線路方案。路線方案布置如圖1所示,線路方案樁號(hào)區(qū)間表如表1所示。

圖1 A、K、C線比選方案布設(shè)情況Fig.1 Comparison scheme layout of Line A, K and C

表1 路線方案樁號(hào)區(qū)間表Tab.1 Pile number interval of route scheme

1.2 方案比選

為確定推薦線路K線的合理性及可行性。從建設(shè)條件、線形指標(biāo)、工程規(guī)模、拆遷規(guī)模、優(yōu)缺點(diǎn)及經(jīng)濟(jì)性等方面入手,分別與A線方案及C線方案進(jìn)行對(duì)比分析,具體如下:

1.2.1 K線與A線同深度對(duì)比

建設(shè)條件。該地段位于高原丘陵區(qū),地勢(shì)變化較大,溝谷縱橫交錯(cuò)。地下地層主要由第四系全新統(tǒng)的人工堆積填土,即黃土狀粉土組成?；鶐r底部是侏羅系下統(tǒng)的砂巖、泥巖、火燒巖、煤研石及煤層,其中煤層會(huì)出現(xiàn)自燃現(xiàn)象。地下水主要是基巖孔隙與裂隙中的水體。

線形指標(biāo)。K線最小平曲線半徑1800 m,最大縱坡2.2%。A線最小平曲線半徑1000 m,最大縱坡4%。

工程規(guī)模。K線路線長(zhǎng)度4 km,挖方3 360 000 m3,填方4 134 000 m3,橋梁0座。A線路線長(zhǎng)度4.181 km,挖方3 797 000 m3,填方4 893 000 m3,橋梁0座。

拆遷規(guī)模。K線需拆遷1095 m2;A線需拆遷4770 m2。

優(yōu)缺點(diǎn)。K線路線長(zhǎng)度短,指標(biāo)高,拆遷規(guī)模小,占地小,不經(jīng)過(guò)火燒區(qū)。但分割排土場(chǎng),影響排土,經(jīng)過(guò)煤礦未開采及正在開采礦區(qū),開采計(jì)劃與本項(xiàng)目實(shí)施存在影響。A線可繞避正在開采煤礦區(qū),但路線長(zhǎng)度長(zhǎng),指標(biāo)低,拆遷規(guī)模大,占地大,分割排土場(chǎng),影響排土,經(jīng)過(guò)火燒區(qū),對(duì)路及穩(wěn)定性有一定影響,壓覆小部分未開采煤礦。

經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合上述內(nèi)容對(duì)K線及A線的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合對(duì)比,具體結(jié)果如表2所示。

表2 K線與A線經(jīng)濟(jì)性對(duì)比Tab.2 Economic comparison between Line K and A

從表2可以看出,K線方案總體費(fèi)用比A線方案總體費(fèi)用少702萬(wàn)元,因此K線方案具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

1.2.2 K線與C線定性對(duì)比

建設(shè)條件。本段地區(qū)位于高原丘陵區(qū),地形起伏較大,溝谷縱橫交錯(cuò),地下的地層主要由第四系全新統(tǒng)的人工堆積填土構(gòu)成,呈現(xiàn)出黃土狀的粉土,在填土之下是侏羅系下統(tǒng)的砂巖、泥巖、火燒巖、煤研石和煤層,其中煤層存在自燃現(xiàn)象,地下水的主要類型是基巖的孔隙裂隙水。

線形指標(biāo)。K線最小平曲線半徑1500 m,最大縱坡2.2%。C線最小平曲線半徑1300 m,最大縱坡3.3%。

工程規(guī)模。K線路線的總長(zhǎng)度為7.3 km,需要挖方4 075 000 m3,填方5 225 000 m3,此線路無(wú)需建造橋梁。C線路線的全長(zhǎng)為7.876 km,涉及挖方3 797 000 m3,填方4 893 000 m3,此外還需要每間隔1280 m建設(shè)一座橋梁。

拆遷規(guī)模。K線需拆遷面積為3892.3 m2、C線需拆遷面積為178 m2。

優(yōu)缺點(diǎn)。K線路路線長(zhǎng)度較短,路線指標(biāo)優(yōu)秀,占地面積較小,橋梁規(guī)模較小。但K線路在拆遷方面需要較大的規(guī)模,會(huì)分割李家渠排土場(chǎng),對(duì)排土工作產(chǎn)生一定的影響。此外,該線路還穿過(guò)煤礦尚未開采或正在開采的礦區(qū),可能對(duì)礦區(qū)的開采計(jì)劃及項(xiàng)目的實(shí)施造成一定的影響。C線不壓覆煤礦,對(duì)煤礦排土場(chǎng)影響最小,煤礦支持。但路線長(zhǎng)度較長(zhǎng),占地面積大,需每1280 m建設(shè)一座橋梁,投資較大。

經(jīng)濟(jì)性。結(jié)合上述內(nèi)容對(duì)K線及C線的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行綜合對(duì)比,具體結(jié)果如表3所示。

表3 K線與C線經(jīng)濟(jì)性對(duì)比Tab.3 Economic comparison between Line K and C

從表3可以看出,K線方案總體費(fèi)用比C線方案總體費(fèi)用少11 914萬(wàn)元,故K線方案具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

1.3 結(jié)果

與A線相比,K線路的長(zhǎng)度更短,路線指標(biāo)更優(yōu),穿越排土場(chǎng)的范圍更小,所需占地面積更小,拆遷規(guī)模較小,故建議按照K線路進(jìn)行施工。

相較于C線,K線路的長(zhǎng)度更短,路線指標(biāo)更優(yōu),穿越排土場(chǎng)的范圍更小,所需占地面積更小,拆遷規(guī)模較小,故按照K線路進(jìn)行施工。

2 結(jié)束語(yǔ)

山區(qū)地形復(fù)雜,地貌多變,這對(duì)高速公路的選線布設(shè)提出了很大的挑戰(zhàn)。山區(qū)高速公路的選線過(guò)程需考慮多方因素的平衡,不僅包括地形、地質(zhì)、安全及成本等因素,還需重視路網(wǎng)布局、項(xiàng)目功能、工程規(guī)模及區(qū)域協(xié)調(diào)等方面的研究,確保高速公路選線的精細(xì)化設(shè)計(jì)追求綠色集約、最小影響、最大效益等目標(biāo)?？茖W(xué)合理的選線可避免高路堤、深路塹及大規(guī)模的土方工程,減少占地面積和破壞,降低資源消耗,實(shí)現(xiàn)工程外部約束與內(nèi)部效益的有效平衡,推動(dòng)山區(qū)高速公路的環(huán)保、安全發(fā)展,為類似工程提供重要借鑒。