北京—新疆高速公路某路段選線方案研究

劉世芳

(中交第二公路勘察設計研究院有限公司 武漢 430056)

0 引言

北京—新疆(以下簡稱京新)高速公路的建成對加快內蒙古、甘肅、新疆等沿線少數民族地區經濟社會發展具有重要意義。對此,梁洪濤等[1]對不同地形條件下高速公路路線設計提出不同方案進行對比,找出了最合適的方案。陳俊彥[2]基于AHPFUZZY法和可拓理論,建立了基于模糊可拓理論的高速公路路線方案決策模型。秦曉明[3]對莊浪兩個走廊帶方案進行方案比選,最終推薦毛雨河走廊帶方案。馬光花等[4]從工程地質角度對吳起一條高速公路進行方案比選,得到了合適的方案。吳麗英[5]示范性地將綠色公路理念應用到了山區高速公路建設中。曹更永等[6]以實例對高速公路選線評價模型進行驗證,找到了一定的實用性。邱成虎[7]提出了基于云模型的山區高速公路路線方案優選方法。Liang等[8]分析了用于高速公路路線方案選擇的模糊理想排序法(FTOPSIS),通過案例分析證明了FTOPSIS方法對于反映決策信息更有意義。Zhu等[9]提出了通過價值工程(VE)對多種選線方案進行功能分析的方法,借助層次分析法(AHP)確定各功能參數的權重,可以更快地找到最優解。陳洪凱等[10]分析了山區沿河公路水毀災害的地質力學機制,從山區公路地質減災角度為該類地區公路選線提供理論依據。

現從氣象水文、地質概況、筑路材料及運輸條件四個方面介紹京新高速公路臨河至白疙瘩(蒙甘界)標段的工程概況,從區域地質、地形地貌與技術經濟指標三個方面對比各個選線的優缺點,并根據對比結果給出最終的選線建議。

1 工程概況

京新高速公路臨河至白疙瘩(蒙甘界)標段起點位于額濟納旗西南的敖克烏蘇,終點位于蒙甘二省交界處的白疙瘩,順接甘肅省內高速,預估全長為270.966km。工程區為北溫帶大陸性干旱氣候,自然環境惡劣。主要地層為志留系碎屑巖和第四系地層,地形南高北低,地貌主要由戈壁、荒漠草原組成。項目區現場路基填料比較豐富,可就地取材,但僅項目起點附近有鐵路,其他路段為無人區,運輸條件困難。

2 路線方案比選

2.1 技術標準

根據工程可行性研究報告、招標文件以及交通量預測結果,項目采用雙向四車道高速公路標準修建,設計速度為120km/h,整體式路基寬度28m,分離式路基為2m×13.75m。主要技術標準見下表1。

2.2 比選原則

(1)充分把握項目的功能定位和建設特點,認真做好路線方案比選,做到“安全選線、環保選線、地質選線、地形選線”;堅持“多層次、多方面比選”原則,在“技術、經濟比較”的基礎上,進一步加強安全、經濟、環保、施工條件等方面的比選。

(2)加強地質勘探工作,“地質先行”,全面收集本地區公路、鐵路、水利、建筑等地質科研成果,合理處治地質病害,有效控制工程總量和施工變更。

(3)標段互通間距普遍較長,設計中增加U型轉彎等服務性設施,體現“寬容性設計”理念。

(4)“提前考慮施工的‘三通一平’問題”,即在初測階段就全盤考慮工程用水、用電及便道設置問題,并留足費用,為后續階段打下良好的基礎。

(5)加強科學研究,運用新技術、新結構、新材料和新工藝,盡可能地降低工程投資。

2.3 比選因素

路線方案基本沿工可推薦的走廊帶布設。經認真研究工程可行性研究方案,在現場踏勘的基礎上,結合地形、地質條件、主要控制點、施工條件、路線的順直性、對周邊環境的影響、工程數量、與鐵路的干擾、路網合理性、里程及平縱指標、路網合理性、運輸條件、水資源狀況等因素,綜合比選,確定方案。

2.4 路線方案概述

經認真研究工可方案,在現場踏勘的基礎上,結合地形、地質條件、主要控制點、施工條件等因素擬定了路線方案K線,同時重新提出A3、B1、B3、B4線作為比較方案。

現從額濟納旗過境段(K線與A3線)、查干淖爾至呼魯遜呼都格段(K線與B1線)、路井西至白疙瘩段(K線與B4線)、路井西至上鹽池段(K線與B4+B3線)分別進行對比。

2.5 額濟納旗過境段(K線與A3線)

本段為跨標段起點,路線比選要點為:路線的順直性、穿胡楊林國家級自然保護區及環境影響、對額濟納旗的影響、工程數量、與鐵路的干擾、路網合理性及施工難易程度等。圖1為K線與A3線方案位置示意圖。

圖1 K線與A3線方案位置示意圖

由圖1可知:(1)K線:路線基本沿工可走廊帶布設,經額濟納旗和胡楊林保護區南側,沿規劃臨哈鐵路跨酒泉軍事鐵路后,至K745+000,路段全長189.717km;(2)A3線:路線向西北跨天策公路、天策鐵路后,繼續向西北,經額濟納旗及胡楊林緩沖區北側,跨超嘉策鐵路后,沿嘉策鐵路北側平行布設,至K740+846.752,路段全長188.847km。

綜合比較:從區域地質、地形、地貌方面考慮,K線、A3線相差不大;K方案距省道距離近,施工難度稍小。A3線稍順直,兩方案里程相當;由于K線多跨一次鐵路,橋梁長度K線長143m。K線從胡楊林保護區南側邊緣通過,A3線從胡楊林緩沖區北側邊緣通過,對其均沒有影響。K線距達來呼布較近,可方便地實現與地方交通轉換。A3線減少了與軍事鐵路交叉,避免了協調難度。

表2為K線與A3線方案主要技術經濟指標對比表,由表2可知,K線在建安費一項低于A3線,所以比較結論為推薦K線方案。

表2 K線與A3線方案主要技術經濟指標對比表

2.6 查干淖爾至呼魯遜呼都格段(K線與B1線)

本段為跨標段起點方案比選,路線比選要點為里程及平縱指標、工程數量、與鐵路的干擾、施工難易程度、路網合理性等。圖2為K線與B1線方案位置示意圖。

圖2 K線與B1線方案位置示意圖

由圖2可知,(1)K線:路線基本沿工可走廊帶布設,經賽汗陶來南側2km,沿規劃臨哈鐵路終于呼魯遜呼都格,路段全長88.585km;(2)B1線:路線向西偏北,跨S312,至賽汗陶來北側9km,跨嘉策鐵路后,沿嘉策鐵路北側平行布設,終于呼魯遜呼都格,路段全長91.216km。

從區域地質、地形、地貌方面綜合考慮,K線、B1線相差不大。K線稍順直,較B1線短1.828km。由于多跨一次酒泉軍事專用鐵路,K線橋梁長度長142m。 K線距省道距離近,施工難度較小。同時K線距賽汗陶來較近,可方便地實現與地方交通轉換。但K線多跨一次酒泉軍事專用鐵路,與鐵路干擾略大,協調難度稍大。

表3為K線與B1線方案主要技術經濟指標對比表,由表3可知,K線在建安費一項低于B1線,所以比較結論為推薦K線方案。

表3 K線與B1線方案主要技術經濟指標表

2.7 路井西至白疙瘩段(K線與B4線)

本工程段比選要點:里程及平縱指標、工程數量、施工難易、運輸條件、水資源狀況等因素。圖3為K線與B4線方案位置示意圖。

圖3 K線與B4線方案位置示意圖

由圖3可知:(1)K線:路線起于路井西,筆直向西,沿工可推薦走廊帶,經賽間呼都格、沙日陶來、錫林陶來、楚倫呼都格、敖包圖呼仁,終于白疙瘩,路段長163.766km;(2)B4線:路線起于路井西,向西南沿S312北側布設,至石板井,折向西北,經查拉嘎日,終于白疙瘩,路段全長170.470km。

綜合比較:從區域地質方面考慮,K線、B4線相差不大;從地形、地貌方面考慮, B4線地形起伏較大。K線稍順直,較B4線短6.704km?？v面指標也比B4線稍好。K線橋梁長度稍長86m。 K線距省道S312距離遠,基本無施工便道,而B4線基本沿S312布設,且路線經過石板井,生活用水條件好,運輸條件好。

表4為K線與B4線方案主要技術經濟指標對比表,由表4可知,K線在建安費一項低于B4線,所以比較結論為推薦K線方案。

表4 K線與B4線方案主要技術經濟指標對比表

2.8 路井西至上鹽池段(K線與B4+B3線)

對終點接線方案進行認真研究,認為尚存新的走廊帶?？紤]到施工條件等因素,提出沿S312布設B4+B3線方案進行比較,K線沿工可走廊帶至甘肅鹽池,比較順直,B4+B3線沿S312走廊帶布設至甘肅鹽池。圖4為K線與B4+B3線方案位置示意圖。

圖4 K線與B4+B3線方案位置示意圖

綜合比較:從區域地質方面考慮,K線、B4+B3線相差不大;從地形、地貌方面考慮, B4+B3線地形起伏較大。K線較順直,較B4線短17.931km。工程量小。B4+B3線在蒙甘兩省交界處,需翻越北山,縱面指標稍差。但K線距省道S312距離遠,基本無施工便道,而B4線基本沿S312布設,生活、運輸條件好。K線終點接線方案符合兩省接線協議。

3 結論

通過對京新高速公路從各分段區域地質、地形地貌與技術經濟指標三個方面來比較各個選線的優缺點,得出以下結論:

(1)工程區域屬于北溫帶大陸性干旱氣候,自然環境惡劣,地下水總體比較貧乏,地形呈南高北低狀,地貌類型有戈壁、荒漠草原等。

(2)從區域地質考慮,京新高速公路各段K線與對比線(A3、B1、B4、B4+B3)相差均不大;從地形、地貌方面考慮,路井西至白疙瘩段B4線地形起伏較大,路井西至上鹽池段B4+B3線地形起伏較大,根據工程可行性研究報告和兩省接線協議,蒙甘境終點接線推薦K線方案。

(3)從技術經濟指標考慮,京新高速公路各段K線與對比線(A3、B1、B4、B4+B3)路線長度、橋梁長度、土石方量、排水及防護數量、路面面積、征用土地面積、拆遷數量大小均接近,其中僅有額濟納旗過境段(K線與A3線)的橋梁長度、排水及防護數量與路面面積,查干淖爾至呼魯遜呼都格段(K線與B1線)的橋梁長度,K線的數量大于對比線,各段建安費對比,K線均小于對比線。綜上,推薦K線方案作為施工方案。

(4)通用的道路選線比選方法為:從項目的功能地位和建設特點出發,第一考慮“安全選線、環保選線、地質選線、地形選線”;第二考慮“技術、經濟比較”,從而能盡快得出最佳方案。