丹通高速错草岭段路线方案设计

祁 鹤

(辽宁省交通规划设计院)

1 概 述

丹通高速公路位于辽宁东部山区，地形条件复杂，走廊带狭长，路线不仅在平面上受到山体地形的限制，而且在很大程度上受到纵面的控制。

结合错草岭段复杂多变的地形，布设多个方案进行比选。以说明如何贯彻公路设计新理念，在山岭重丘区路线设计中实践安全选线的原则，以及利用运行车速理论在路线设计中的具体应用。

2 错草岭段路线方案比较

2.1 工程概况

鹤大高速公路桓仁新开岭(辽吉界)至丹东古城子段项目是国家高速公路网和东北区域高速公路网的重要组成部分，本项目被列为交通部第二批高速公路典型示范工程项目。

错草岭段设计速度为80 km/h、路基宽度24.5 m;桥涵设计荷载采用公路—Ⅰ级。

该路段是本项目全线地形最复杂的区段，在4.5 km 的长度范围内地面高差近360 m(由K87 +350 高程290 m ～K91 +700 高程650 m)。

2.2 方案说明

根据路线的总体走向，结合地形情况，并根据运行车速理论对各方案平纵线形逐步优化，得到三个可行方案。

(1)方案一

起点位于牛毛坞乡K84 +160 处，路线向东穿五道岭子村东北，在村东跨北股河后，沿大错草沟东侧山脚布线、先跨越G201 线后跨越北股河，再跨越G201 线后至K90 +700 进入错草岭隧道，在新丰五组村北侧山坡出隧道后，再次跨越G201 线及佛堂沟后沿新丰村东南山坡布线，于硼海立交前与方案二汇合。该方案路线长度14.195 km。

(2)方案二

本方案为高架桥方案，起点位于牛毛坞乡K84 +160 处，路线向东沿五道岭子村北侧山腰，跨北沟、北股河后，沿大错草沟、在G201 线东北平行延伸，采用高架桥沿山坡设置，至K90 +950 进入错草岭隧道，在新丰村出隧道后跨越G201线，然后路线沿G201 线东南，至大耳岔村南K98 +500 与方案一汇合。该方案路线长度14.34 km。

(3)方案三

本方案为长隧道方案，起点位于牛毛坞乡K84 +160 处，路线向东穿五道岭子村东北，在村东跨北股河后，沿大错草沟、在G201 线东南以路基方案平行延伸，至K89 +900 进入长达5 km 的错草岭隧道，在佛堂沟前(K94 +890)出隧道，然后路线沿G201 线东北侧山腰，至大耳岔村南K98 +500与方案一汇合。该方案路线长度14.366 km。

2.3 方案综合评价

主要从线形指标、工程数量、工程建设条件、工程造价、地质条件、运营安全、后期运营养护等方面对路线方案进行比较。

主要经济技术指标比较见表1。

表1 错草岭方案主要技术经济指标比较表

线形指标:3 个方案的平面指标相差不大，但方案二错草岭隧道处于直线段内，其他方案错草岭隧道均处于曲线内。方案二纵断面线形指标较差，K87 +220 ～K93 +940 路段平均坡度达到2.712%，隧道出口段连续4km 路段为连续下坡，平均纵坡3.158%;方案三纵断面线形指标较高，虽为长路段连续下坡，但平均坡度较缓，K87 +290 ～K95 +140 段平均纵坡2.136%;方案一纵断面线形指标一般，隧道内纵坡控制为2.0%，K87+160 ～K93+940 段平均纵坡2.515%。

工程数量:方案二桥梁总长度4 535.9 m，隧道单洞总长度4 562 m，路线占用农田较少，拆迁较少，占地多为林地;方案三桥梁总长度1 617.6 m，隧道单洞总长度10 005 m，错草岭隧道进口段占用农田较多，拆迁较大;出口段多为林地，占农田及拆迁较少;方案一桥梁总长度2 283.2 m，隧道单洞总长度6 680 m，错草岭隧道进出口段占用农田及拆迁均较大。

工程建设条件:方案二进口段处于山体陡坡上，且为高架桥通过，桥梁施工困难，建设过程中基础开挖困难，对山体植被破坏严重;长隧道长方案与方案一桥涵的施工条件较好。

工程造价:方案二工程造价要比方案三多1.0315 亿元，而方案三较方案一多5 714 万元。

地质条件:方案二K86 ～K90 段引地表横坡较陡，山坡体存在潜在滑坡，于工程建设不利;方案三及方案一在隧道进口段与河流并行，水文地质条件略差于方案二。各方案隧道地质相差不大，均处于断裂破碎带中。

对自然环境影响:方案二以较短隧道和在山坡上高架桥方式通过，占地基本为林地，由于地表横坡较陡，桥梁基础施工和施工便道的铺设仍将对环境造成较大的破坏，其环保优势难以发挥;方案三进口段占用农田及河道占用农田及河道略多，但由于隧道较长，使得对自然环境的破坏相对较小;方案一隧道进出口段占用部分农田及河道，对自然环境影响与方案三相近。

运营安全:方案二冬季桥上不易解冻，在雨季和冬季行车存在较大安全隐患，通过运行车速的检验也发现，此方案大货车的上坡运行速度最低，接近于最低允许速度;方案三及方案一隧道进口段平均纵坡相对较缓，大部分处于路基段落，对行车安全有利。

运营养护:方案三的养护、通风、通讯、监控和照明费用要明显高于方案二及方案一。

经过反复论证比选，由于设计的方案二中出隧道后连续4 km 路段平均纵坡达到3%，且基本以桥梁方式通过，因处于积雪冰冻地区，对于行车安全不利。方案一及方案三路线平均纵坡下降至3%以下，有利于行车安全。综合考虑，确定采用方案一作为推荐方案。

3 总 结

本项目位于辽宁东部山区，存在冬季积雪冰冻、夏季暴雨集中的气候特点，不利的自然条件是制约公路行车安全的客观因素。路线不仅在平面上受到山体地形的限制，而且在很大程度上受到纵面的控制，克服地面高差是山区高速公路选线的一大难题。

项目沿线地形复杂，沟壑纵横，山高林密，采用曲线定线法设计，平面设计中多采用对称型、S 型等曲线组合，通过平纵横综合设计，经透视图检查后，全线线型流畅自然。采用连续的曲线线形，依据山势沟谷布线，并根据山体形状合理选用曲线半径，避免了大填大挖和切割山体。路线全线依据地形需要大部分采用了1 000 ～3 000 m 的平曲线半径。

为保证行车安全，为更好地适应地形变化，减少对自然环境的影响，在路线布设时，通过沿地形山势适当展线，适当拉长路线长度，减少路线纵坡，同时避免长大下坡、陡坡接小半径平曲线等不利行车安全的组合。

运用运行车速理论检查全线的平纵面线形组合，针对限制或影响车辆运行安全的单元，调整指标。全线路线设置最小平曲线半径828.332 m，最大纵坡4%。相邻曲线半径(特别是S 型曲线)之比一般控制在1∶2 之内，使线形连续均衡，以保证行车的连续和安全。

通过运行速度检验，综合考虑超高值的取用，对平纵指标较小路段采用提高一挡计算行车速度来设计超高。同时考虑冬季积雪冰冻的影响，对最大超高给予限制。

在高速公路路线设计中贯彻“安全、耐久、节约、和谐”的设计新理念，努力做到适应地形，接近自然、融入自然，并从平、纵、横三个方面以立体线形进行选线，运用运行车速理论检查全线的平纵面线形组合，使得路线线形指标均衡，行车安全。