張海忠，殷　甲

(浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，杭州　310006)

申嘉湖高速公路西延線鹿安段方案優(yōu)化研究

張海忠，殷甲

(浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，杭州310006)

摘要：申嘉湖高速公路西延線位于浙江省湖州市，途經(jīng)湖州開(kāi)發(fā)區(qū)、吳興區(qū)、長(zhǎng)興縣和安吉縣4個(gè)縣市區(qū)。沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)劃完善，不同地域?qū)Ω咚俟沸枨蠛投ㄎ徊煌?，地形條件的差異和洪水位標(biāo)高的制約等均直接影響路線方案的選擇。介紹該項(xiàng)目路線方案研究和優(yōu)化過(guò)程，最終確定采用與規(guī)劃不一致的方案，以達(dá)到節(jié)約社會(huì)資源、降低工程造價(jià)的目的。

關(guān)鍵詞：高速公路；制約；路線方案；優(yōu)化

1工程概況

申嘉湖高速公路是圍繞“長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)圈”由浙江省通往上海市的5條大通道之一，也是浙江省公路網(wǎng)規(guī)劃“兩縱兩橫十八連三繞三通道”中“十八連”中的一連[1]。全線由申嘉湖高速公路嘉興段、湖州段和申嘉杭高速公路練杭段組成。1期工程?hào)|與上海S32高速公路相接，直通浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)；向西經(jīng)嘉興橫跨乍嘉蘇高速(觀音橋樞紐)，止于G25杭寧高速公路(鹿山樞紐)，該路已于2008年1月建成通車。

申嘉湖高速公路西延線工程起于申嘉湖高速公路1期工程終點(diǎn)鹿山樞紐，經(jīng)湖州吳興區(qū)妙西、長(zhǎng)興縣和平、安吉縣梅溪、安城、皈山、孝豐、杭垓等鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)，止于浙皖交界處唐舍村，浙江境內(nèi)全長(zhǎng)約83 km。申嘉湖高速公路西延線按分段分期方式實(shí)施，本文介紹其鹿山至安城段路線方案的優(yōu)化。

根據(jù)項(xiàng)目功能定位、路網(wǎng)布局、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求和前期研究的結(jié)論，本工程主線采用JTG B01—2014《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中高速公路標(biāo)準(zhǔn)[2]，其中，起點(diǎn)鹿山至妙西段設(shè)計(jì)速度為120 km/h，雙向6車道，路基寬34.5 m；妙西至安城段設(shè)計(jì)速度為120 km/h，雙向4車道，路基寬27 m；橋涵設(shè)計(jì)荷載采用公路-Ⅰ級(jí)。

2建設(shè)條件

項(xiàng)目地處浙江省北部湖州市境內(nèi)，地形起伏較大，地貌單元多，受構(gòu)造影響，山脈、溝谷總體呈北東走向，地勢(shì)上總體西高東低。地貌上以地形平坦開(kāi)闊的沖湖積平原、沖洪積平原、坡洪積斜地平原和低緩丘陵為主。

沖湖積平原主要分布于安吉梅溪鎮(zhèn)以東，其地形平坦，地勢(shì)開(kāi)闊，河網(wǎng)密布，地面標(biāo)高一般介于2～4 m之間。沖洪積平原主要位于梅溪鎮(zhèn)以西至杭長(zhǎng)高速公路以東段，其主要由西苕溪及其支流沖積而成，地形平坦，呈條帶狀分布，向下游微傾斜，地面標(biāo)高一般介于4～8 m之間。坡洪積斜地平原分布于低山丘陵山前及山間溝谷地帶，其地勢(shì)略有起伏。低緩丘陵主要分布于長(zhǎng)興縣和平鎮(zhèn)以南和杭長(zhǎng)高速公路以西至本項(xiàng)目終點(diǎn)段，其以低緩丘陵為主，地形坡度較緩，上部植被發(fā)育。

3項(xiàng)目特點(diǎn)

3.1沿線控制點(diǎn)因素多

項(xiàng)目沿線控制點(diǎn)多，公路交通網(wǎng)規(guī)劃布局、橋隧構(gòu)造物及互通式立交的設(shè)置、軍事設(shè)施、航道、港口碼頭、特高壓走廊帶及風(fēng)景文物等均會(huì)影響項(xiàng)目路線方案布設(shè)，特別是路線走廊帶范圍內(nèi)的西苕溪流域，其洪水位標(biāo)高直接制約高速公路路基設(shè)計(jì)標(biāo)高，對(duì)沿溪線位的工程造價(jià)將產(chǎn)生重大影響。因此，選擇合理的路線方案，其既要注重環(huán)境保護(hù)，同時(shí)又能降低工程造價(jià)[3]，是該項(xiàng)目路線選線的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

3.2沿線產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃眾多

項(xiàng)目所經(jīng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)均較為發(fā)達(dá)，沿線分布有較多的產(chǎn)業(yè)園區(qū)和開(kāi)發(fā)區(qū)，主要有起點(diǎn)路段的湖州市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)、中間路段的長(zhǎng)興縣和平鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)區(qū)、安吉縣梅溪鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)和產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)，以及終點(diǎn)路段的安吉縣孝源街道開(kāi)發(fā)區(qū)、科教文新區(qū)等。因此，應(yīng)結(jié)合規(guī)劃合理選擇路線方案，更好地平衡工程規(guī)模和各方需求，帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

3.3沿線城鎮(zhèn)密集，土地資源緊缺

項(xiàng)目所在區(qū)域沿線人口、村鎮(zhèn)分布密度較大，產(chǎn)業(yè)園區(qū)布置密集，人均耕地不高，土地特別是水田資源較為緊缺，故應(yīng)充分考慮節(jié)約用地和保護(hù)耕地措施，嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定控制建設(shè)規(guī)模。項(xiàng)目經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)興和平鎮(zhèn)南側(cè)屬于山地為主的丘陵區(qū)域，北側(cè)水田分布較廣，因此在路線方案選擇時(shí)，應(yīng)將占用土地和水田數(shù)量作為方案優(yōu)劣的重要指標(biāo)，在可能的情況下盡量將路線布設(shè)在丘陵地帶，優(yōu)先選用避開(kāi)成片水田、少占耕地的方案[4-5]。

4線位方案研究與優(yōu)化

申嘉湖高速公路西延線與2條高速公路相銜接，起點(diǎn)與G25杭寧高速公路預(yù)留接口的鹿山樞紐相接；路線至安吉縣境內(nèi)與杭長(zhǎng)高速公路相接并在此處設(shè)安城樞紐，該位置平縱面指標(biāo)也已預(yù)留；之后至終點(diǎn)孝源段則受規(guī)劃和賦石引水渠道的制約，路線沿山布設(shè)已無(wú)優(yōu)化空間。因此，路線方案優(yōu)化研究重點(diǎn)在鹿山和安城2大樞紐之間。

為了進(jìn)一步驗(yàn)證交互雙模自適應(yīng)無(wú)跡卡爾曼濾波算法的性能，測(cè)速電機(jī)主軸的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)采用式(19)表示的機(jī)動(dòng)性更強(qiáng)的變速模型M2和恒速模型M1交替的形式，采用蒙特卡洛方法仿真200 ms(其中，41-90 ms以及111-160 ms采用變速模型，變速因子ζ分別為1和-1，其余步采用恒速模型。仿真結(jié)果如圖8至圖10所示。

早在申嘉湖高速公路1期工程完成后，湖州市便已經(jīng)開(kāi)展了西延線線位論證等相關(guān)工作，基于盡量帶動(dòng)長(zhǎng)興縣和平鎮(zhèn)以北區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展考慮，總體規(guī)劃將鹿山樞紐至安城樞紐段的線位布設(shè)于和平鎮(zhèn)與梅溪鎮(zhèn)北側(cè)[6]，沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)亦按此規(guī)劃進(jìn)行預(yù)留，如圖1所示。

圖1　湖州市“十二五”交通規(guī)劃

4.1預(yù)可行性研究線位方案

根據(jù)湖州市總體規(guī)劃，預(yù)可行性研究階段總體擬定了沿長(zhǎng)興和平鎮(zhèn)北側(cè)布線，避開(kāi)和平鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)區(qū)的YK線方案(北線)和經(jīng)長(zhǎng)興和平鎮(zhèn)南側(cè)并從開(kāi)發(fā)區(qū)穿過(guò)的YB線方案(南線)，如圖2所示。鑒于YK線方案雖符合規(guī)劃但繞行較遠(yuǎn)，而YB線方案較為順直，對(duì)規(guī)劃影響較小，故對(duì)2個(gè)路線方案進(jìn)行了比選。

圖2　預(yù)可行性研究路線方案示意

YK線方案(北線)起于避村北側(cè)，經(jīng)湖州農(nóng)墾場(chǎng)往西北偏轉(zhuǎn)，經(jīng)許家橋村跨和平港Ⅴ級(jí)航道，并于莊里村跨過(guò)長(zhǎng)和公路，向西至吳山邊村設(shè)高架橋跨軍用碼頭用地，然后沿紅山港至朱山頭跨紅山港Ⅴ級(jí)航道，止于廟臺(tái)村西側(cè)。比較段范圍全長(zhǎng)20.848 km。

YB線方案(南線)起于避村北側(cè)，經(jīng)湖州農(nóng)墾場(chǎng)向西跨過(guò)306省道，進(jìn)入長(zhǎng)興縣沿和平鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)區(qū)南側(cè)布線，之后設(shè)高架橋穿過(guò)規(guī)劃區(qū)綠地，并再次跨過(guò)306省道至紅山南側(cè)山腳布線，然后往西跨過(guò)紅山港Ⅴ級(jí)航道，止于廟臺(tái)村西側(cè)接K線。比較段范圍全長(zhǎng)20.051 km。

YK線方案雖然建設(shè)里程較長(zhǎng)，但平縱指標(biāo)較好，對(duì)和平鎮(zhèn)規(guī)劃無(wú)影響。設(shè)置和平互通式立交其北接G318國(guó)道，南接S306省道，更有利于帶動(dòng)和平鎮(zhèn)以北區(qū)域如虹星橋等鄉(xiāng)鎮(zhèn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，且總造價(jià)較低。但該方案最主要的制約因素為穿越部隊(duì)軍用碼頭用地，故經(jīng)地方政府與部隊(duì)多次協(xié)商溝通，在給予土地和經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償后同意線路從軍用碼頭穿越。因此，預(yù)可行性研究結(jié)論推薦采用YK線方案[7]。

預(yù)可行性研究審查會(huì)專家組認(rèn)為，2個(gè)方案路線里程、工程規(guī)模及總造價(jià)均相差不大，YK線方案避開(kāi)了和平鎮(zhèn)的開(kāi)發(fā)區(qū)，對(duì)沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的不利影響小，基本贊同推薦YK線方案?？紤]到Y(jié)B線里程較短，所穿過(guò)的長(zhǎng)興縣和平鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)區(qū)處為規(guī)劃綠地走廊帶，對(duì)沿線規(guī)劃開(kāi)發(fā)區(qū)的影響有限，建議下階段對(duì)2個(gè)方案作進(jìn)一步研究比選。

4.2存在的主要問(wèn)題

1) 路線繞行距離長(zhǎng)。由于和平鎮(zhèn)以南已無(wú)重要鄉(xiāng)鎮(zhèn)，因此前期規(guī)劃時(shí)僅從帶動(dòng)長(zhǎng)興縣區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度出發(fā)，規(guī)劃線位往北于和平鎮(zhèn)北側(cè)繞行，以期能帶動(dòng)北部更多鄉(xiāng)鎮(zhèn)的發(fā)展，從而導(dǎo)致路線繞行達(dá)3 km以上。

2) 受洪水位影響路基填筑高。沿線大部分路段為西苕溪及其支流組成的水網(wǎng)地帶，而西苕溪是受雨季影響較大的山區(qū)性河流。調(diào)查范圍內(nèi)特別是沿西苕溪路段，100年一遇洪水位標(biāo)高較水田高出 3～4 m，因此，將導(dǎo)致高速公路路基大幅抬高。

3) 占用基本農(nóng)田多。和平鎮(zhèn)和梅溪鎮(zhèn)北側(cè)大部分是基本農(nóng)田為主的平原區(qū)，路線所經(jīng)路段基本農(nóng)田比例達(dá)到80%以上。由于路基高，占用基本農(nóng)田數(shù)量大，與國(guó)土部門(mén)初步溝通后發(fā)現(xiàn)，基本無(wú)法達(dá)到“占補(bǔ)平衡”“占優(yōu)補(bǔ)優(yōu)”“占水田補(bǔ)水田”的要求。

4) 跨越航道多，橋梁規(guī)模大。路線需多跨越2條Ⅴ級(jí)和1條Ⅵ級(jí)航道，且受水網(wǎng)地帶、洪水位的影響，橋梁占總長(zhǎng)度的比例達(dá)到34%。

5) 占用部隊(duì)軍用碼頭用地。受西苕溪制約，路線無(wú)法避讓軍用碼頭，雖然通過(guò)補(bǔ)償后部隊(duì)同意線路穿越軍用碼頭，但仍需上報(bào)上級(jí)機(jī)構(gòu)。另外，橋梁跨越后將對(duì)部隊(duì)內(nèi)部設(shè)施的保密性產(chǎn)生影響，因此該方案依舊存在一定不確定性。

4.3工程可行性研究線位方案優(yōu)化

根據(jù)上述研究成果、新調(diào)整的相關(guān)規(guī)劃和洪水位調(diào)查等資料，工程可行性研究階段大幅優(yōu)化了線位方案，給出了GK、GB和GA三個(gè)路線方案，如圖3所示。

圖3　工程可行性研究路線方案示意

GK線方案起于避村北側(cè)，經(jīng)湖州農(nóng)墾場(chǎng)向西跨過(guò)306省道，進(jìn)入長(zhǎng)興縣境后經(jīng)平橋水庫(kù)南側(cè)、毛家山、長(zhǎng)興茶場(chǎng)，然后沿和平鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)區(qū)南側(cè)邊緣布線，穿特長(zhǎng)隧道進(jìn)入安吉境內(nèi)，下穿1條1 000 kV特高壓線后沿梅溪鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)區(qū)南側(cè)山腳往西，再跨306省道，終于杭長(zhǎng)高速公路東側(cè)的桃花山。線路全長(zhǎng)31.467 km。

GB線方案起于避村北側(cè)，經(jīng)湖州農(nóng)墾場(chǎng)往西北偏轉(zhuǎn)，進(jìn)入長(zhǎng)興境后經(jīng)許家橋村跨和平港Ⅴ級(jí)航道及長(zhǎng)和公路，然后沿山腳向西于吳山邊村設(shè)高架橋并跨軍用碼頭和紅山港Ⅴ級(jí)航道，折向西南下穿1條1 000 kV及2條800 kV特高壓線后進(jìn)入安吉境內(nèi)并穿過(guò)梅溪鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)區(qū)，跨Ⅵ級(jí)航道后沿西苕溪東側(cè)布線，終于桃花山。線路全長(zhǎng)34.539 km。

GA線方案采用GB線方案至軍用碼頭后沿山腳布線，往南跨紅山港Ⅴ級(jí)航道和306省道后穿過(guò)青山隧道，然后下穿2條800 kV特高壓線后進(jìn)入安吉境內(nèi)，再下穿1條1 000 kV特高壓線后接GK線方案，終于桃花山。線路全長(zhǎng)35.195 km。

3個(gè)路線方案具體技術(shù)指標(biāo)比較見(jiàn)表1。

表1　路線方案比較一覽

綜合比選認(rèn)為，GK線方案雖然隧道規(guī)模最大，沿南側(cè)山腰布線的地質(zhì)條件較差，路基挖方較大，但該方案路線里程約短3 km，路基標(biāo)高不受西苕溪水位制約，占用基本農(nóng)田最少。另外，線路從和平鎮(zhèn)與梅溪鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)的南側(cè)外圍經(jīng)過(guò)，更有利于地方拓展遠(yuǎn)期發(fā)展空間，且該路段內(nèi)無(wú)需跨越航道，橋梁規(guī)模最小，總投資最省。因此，工程可行性研究結(jié)論推薦GK線方案[8]。

工程可行性研究審查會(huì)專家組認(rèn)為，經(jīng)設(shè)計(jì)優(yōu)化后的GK線方案基本避開(kāi)了和平、梅溪規(guī)劃開(kāi)發(fā)區(qū)。與GB線方案和GA線方案相比，其具有路線較順直，總里程短，對(duì)沿線城鎮(zhèn)發(fā)展及開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)影響較小，遠(yuǎn)離軍事設(shè)施，橋梁工程規(guī)模和征遷數(shù)量均較低，建安費(fèi)和總投資均較少等優(yōu)勢(shì)。因此，專家組基本贊同推薦GK線方案。

5結(jié)束語(yǔ)

路線方案的選擇和優(yōu)化關(guān)系到技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行性、社會(huì)效益長(zhǎng)久性、財(cái)務(wù)效益合理性、工程安全可靠性以及項(xiàng)目可實(shí)施性等重大問(wèn)題，因此，進(jìn)行路線方案研究時(shí)，不必拘泥于地方前期明確的規(guī)劃方案，而是應(yīng)從項(xiàng)目本身出發(fā)，實(shí)事求是地進(jìn)行研究與論證，綜合考慮完善路網(wǎng)布局、吸引交通量，帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、符合沿線城鄉(xiāng)規(guī)劃等因素，并基于此提出相對(duì)合理的推薦方案，以達(dá)到節(jié)約社會(huì)資源、降低工程造價(jià)的目的[9]。

申嘉湖高速公路西延線鹿安段經(jīng)過(guò)工程可行性研究階段深入調(diào)查和大范圍的路線方案研究和比選，最終否定了前期規(guī)劃的推薦方案，統(tǒng)一了意見(jiàn)，且后續(xù)開(kāi)展的初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)也驗(yàn)證了工程可行性研究推薦方案的正確性。

參 考 文 獻(xiàn)

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Research on Optimization of Schemes for Lu'an Section in Western Extension Line of Shanghai—Jiaxing—Huzhou Expressway

ZHANG Haizhong, YIN Jia

Abstract:The western extension line of Shanghai—Jiaxing—Huzhou Expressway is located in Huzhou, Zhejiang by way of Huzhou Development Zone, Wuxing District, Changxing County and Anji County. The rural towns along the line are planned perfectly. Many factors, such as the fact that different regions have different demands and positionings for expressways, differences in terrain conditions, and restraint from flood level, etc., can affect selection of route schemes directly. This paper introduces the process of research and optimization for the route scheme in this project, and finally determines to adopt a scheme inconsistent with the planning for the purposes of saving social resources and reducing project cost.

Keywords:expressway; restraint; route scheme; optimization

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.03.004

收稿日期：2016-01-25

作者簡(jiǎn)介：張海忠(1978-)，男，浙江省海寧市人，本科，高工。

文章編號(hào)：1009-6477(2016)03-0015-04中圖分類號(hào)：U412.36+6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B