昆明南連接線高速公路工程總體設計

宋 喬

（上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092）

1 概述

1.1 工程背景

南連接線高速公路位于昆明市西南滇池以北，為東西走向道路，東起于高岆立交，西止于民辦科技園，與昆玉、安晉、昆安高速公路直接串連，構成滇池環湖高速公路圈。南連接線沿線連接東連接線、昆玉高速公路、殘運會主干道、珥璣路、三環路延伸線、環湖東路、紅塔東路、廣福路等南北向干道，作為南片區一條東西向的通過性干道，同時又是構成“8”字繞城高速公路系統中“一橫”不可或缺的一部分，在南片區路網和繞城高速公路系統中起著十分重要的作用，交通區位較為明顯，南連接線也因而成為昆明綜合交通框架系統中的一個連接轉換線，對于優化路網結構有著重要的作用。

1.2 建設條件

該工程位于昆明市南片區，走向為南北向，地勢為西低東高，線路起點為滇池邊，地勢較低，海拔在1887 m左右，線路結尾位于山區段，海拔在1983 m左右，高差接近100 m，地形起伏較大。擬建場地地層均為第四紀沖、湖積地層。在地面下72.0 m深度范圍內地層除①層屬近代堆積形成外，主要由黏性土、粉砂、泥炭土與粉土組成，分布規律較為復雜，軟弱土性質比較特殊，泥炭質土層的厚度深，性質特別差。

1.3 工程規模

該工程為雙向6車道高速公路，設計速度100 km/h，路線全長25.12 km，路基全寬33.5 m。沿線共設置7座互通式立交及眾多跨河及主要道路的橋梁。

2 總體設計原則及技術指標的使用情況

2.1 總體設計思想

南連接線高速公路部分路段通過城市區，它的建設勢必對沿線兩側土地開發和居民出行及環境帶來影響。因此在設計中必須以服務于南連接線高速公路為重點，注重環境保護，采用新技術、新材料，堅持可持續發展的戰略方針?！敖煌〞惩?、環保優先、科技創新、經濟合理、持續發展”是該項目研究的總體設計思想。

2.2 總體設計原則

（1）在路線走向選擇上，根據路線總方向和公路等級及其在公路網中的作用，結合綜合運輸條件、城市規劃、社會發展需求、資源狀況與開發利用計劃、環境影響以及地形等自然條件綜合考慮，通過分析比選，最終確定推薦路線方案。

（2）在不過大增加工程量的前提下，盡量采用較高的技術指標。注意與農田基本建設的配合，少占耕地和高產田、經濟作物田、經濟林園，通過城鎮、名勝風景、古跡地區的路段注意與周圍環境自然景觀協調，適當照顧美觀，盡量減少拆遷量。綜合考慮處理好路、橋的關系。

（3）在路線勘選中盡量避免穿過不良地質地區，路線原則上不直接穿越不良地質地段，特別是較為嚴重的不良地質地段，對實在不能避讓的一般不良地質地段，在探明地質情況，采取有效的工程處理措施后通過。

2.3 技術指標的總體選用

根據《公路工程技術標準》（JTG B01—2003）、《公路路線設計規范》（JTG D20—2006），南連接線高速公路路線平縱面布設受地形和沿線規劃道路控制點（如立交、大橋等）制約較大，但從適應遠期交通量發展，保證交通安全，降低工程造價，增強項目效益方面考慮，結合道路通行能力與服務水平分析，該項目除草海隧道外，均采用100 km／h的設計速度。

草海隧道內設計車速采用80 km/h，一是考慮隧道西端連接的高峣立交草海A、B匝道設計車速為60～80 km/h，隧道設計車速應考慮與其協調匹配；二是穿跨越江海湖泊大型的橋隧經過全面論證后橋隧與兩端接線允許有設計車速的合理級差，以節省橋隧工程投資和確保運營安全。

平面指標選擇與實際情況相符合的平曲線半徑，豎曲線指標與平曲線相協調，平縱組合經透視圖檢驗視線良好，全線在平縱指標應用上基本均衡統一。

在具體指標選用上，平面盡量選擇較高的線形指標，同時注意指標應用的均衡連續性，縱斷面指標的應用在條件允許時一般不采用極限值，采用了大于一般值的豎曲線半徑。

立交區內，與主線相交的道路為公路的，匝道使用公路規范；與主線相交的道路為城市道路的，匝道原則上使用公路規范，在特定條件下可使用城市道路規范。

2.4 主要技術標準

（1）道路分類：高速公路。

（2）計算行車速度

主線：V=100 km/h（草海隧道段主線：V=80 km/h）；

匝道：V=40～50 km/h（根據被相交道路計算車速選?。?。

（3）橫斷面車道數

主線：雙向6車道

匝道：回轉匝道采用單車道，其它匝道根據交通量采用單車道或雙車道。

（4）正常路面橫坡度

橋面、地面道路均采用直線路拱；道路和橋梁的橫坡采用2.0%。

（5）路面

主線、匝道采用瀝青混凝土路面；收費站范圍內采用水泥混凝土路面。

（6）荷載標準

結構荷載：公路-Ⅰ級；

路面結構計算荷載：BZZ-100型標準車。

3 總體方案設計

3.1 公路功能定位

根據南連接線在規劃路網中的地位定性分析，以及南連接線交通量預測分析，可以確定南連接線的服務對象為：機動車以貨運車輛為主，兼有為長距出行的客運車輛服務。

3.2 公路等級及服務水平確定

（1）交通流量預測

交通量分布主要根據“現代新昆明”城市總體規劃，結合項目自身的地理位置及功能特點，研究區域公路網中該項目與周邊路網的關系與功能定位分析。采用“四階段法”，通過對區域交通量的分布及分配預測，并依據沿線互通式立交設置對交通流轉換的分析，得到未來各特征年昆明南連接線各路段交通量預測結果，見表1。

表1 昆明南繞城高速公路交通量預測結果（單位：pcu/d）

（2）公路等級確定

根據《公路工程技術標準》（JTG B01—2003）中關于公路等級劃分的規定，公路根據使用任務、功能和適應的交通量分為高速公路、一級公路、二級公路、三級公路、四級公路五個等級。各級公路遠景設計年限平均晝夜交通量見表2。

表2 各級公路交通量適應范圍表（單位：pcu/d）

根據項目所處地理位置和走廊帶內其他道路的等級情況，以及上述建設項目的性質和功能分析，高速公路為專供汽車分向、分車道行駛并應全部控制出入口的多車道公路。交通量預測結果表明，該項目遠景年全線各路段交通量均在50000 pcu/d以上，根據項目的實施對沿線城鎮組團的帶動作用明顯，且項目具有昆明二環龐大的過境車流和城市交通流，交通功能強大，故該項目公路等級宜定為高速公路。

（3）服務水平分析

經計算，服務水平評價期末年（項目遠景年2030年）該項目所有路段的服務水平均能維持在二級服務水平，在近期（2020年以前）大多數路段的服務水平均滿足一級服務水平行車條件，遠景年2030年該項目所有路段均可滿足六車道行車條件，該項目選定的設計技術標準是能夠滿足公路通行能力和服務水平的要求的。本著項目一次性實施原則，該項目推薦采用六車道規模，見表3。

表3 本項目服務水平評價表

3.3 總體方案的確定

3.3.1 路線總體方案

該工程線位起點為昆安高速公路高峣立交（該工程不含此立交），穿越草海后下穿滇池路，隨即經過大壩村、周家地村，在徐家堆處與規劃環湖公路、現狀廣福路構成樞紐立交，往東南行經趙家場、梁家村、龍馬西村、高廟后，在杜家營以南上跨昆玉高速公路，隨后路線折向東北方向經過云峰機械廠，跨越昆河鐵路和南昆鐵路，最終接入昆明東連接線既有主線收費站，終點里程為K24+998.258。該項目由于受規劃紅線控制，路線走向基本確定。

對與南昆鐵路、昆玉鐵路相交位置的局部路段進行比選。A線方案路線長度最短，投資也略低于K線方案，但A線方案存在兩處高邊坡，且最小圓曲線半徑為800 m，線形相對較差；B線方案雖然路線最長，但工程量最小，前期建設可節省大量投資，但下穿鐵路施工難度較大，對鐵路的影響最大；K線方案路線長度適中，由于橋梁工程量較大，故投資最高，上跨既有鐵路，對鐵路影響小。最終推薦采用K線方案，見圖1。

圖1 路線比選圖

3.3.2 工程總體方案

（1）穿越草海結構型式的選擇

穿越草海段對隧道方案和橋梁方案進行了論證比選。該項目所經滇池草海區域，位于著名的西山風景名勝區，山水相映成趣，在此建造橋梁雖然可能產生新的景觀，但對景觀的影響和破壞風險很大。隧道方案在生態環境、景觀效果、氣候適應性、航運影響、漁業影響、土地利用等多方面均優于橋梁方案，尤其是在滇池這一著名風景旅游區建設工程項目，其景觀效果和對生態環境的影響更應作為重點因素來考慮。最終穿越草海段采用隧道方案。

（2）草海隧道-徐家堆立交段總體方案

考慮到該工程在設計范圍內水系和橫向道路眾多，且該工程在設計范圍內大部分路段地質條件較差，而地基處理不僅工程沉降不易控制，且會對滇池水系的補水產生較大的影響，因此考慮不采用普通的填土路基形式，而采用與常規填土路基標高接近的低架橋的形式作為該工程主線的結構形式。

南連接線草海隧道敞開段結束后，以低架橋的形式跨越西壩河與船房河，主線下穿滇池路后即進入主線收費口，再以低架橋的形式向東至徐家堆立交，起坡接入立交中南連接主線高架。

（3）徐家堆立交-民辦科技園立交段總體方案

環湖路-殘運會主干路段采用低架橋形式，殘運會主干路-民辦科技園段為微丘地帶，采用路基形式。

3.4 公路橫斷面方案

（1）主線路基標準橫斷面

路基全寬33.5 m，其各部分組成見圖2，路面橫坡2.0%，土路肩橫坡4.0%。

圖2 道路橫斷面圖（單位：m）

（2）主線橋梁標準橫斷面

橋梁全寬33.5 m，其各部分組成見圖3，路面橫坡2.0%。

圖3 橋梁橫斷面圖（單位：mm）

（3）隧道暗埋段標準橫斷面

隧道暗埋段結構內徑寬度為29.20 m，高度為6.0 m（設有風機壁龕處為6.95 m），見圖4、圖5。

3.5 橫向道路及交叉設置情況

沿線立交形式以及匝道的布置方式具體形式見表4。

3.6 收費站點的布置

全線在起點終點各設置一個主線收費站，各互通設置匝道收費站及站房。

圖4 隧道暗埋段橫斷面圖（不設風機壁龕處）（單位：mm）

圖5 隧道暗埋段橫斷面圖（設風機壁龕處）（單位：mm）

表4 立交形式推薦表

3.7 路基路面排水設計

3.7.1 一般路基設計

路堤設計高度主要根據設計縱斷面的高程決定路堤的填土高度。該項目地表水體分布較多，除高架橋及橋臺段，一般路段的填土在2.5 m。路基設計寬度：本次道路橫斷面按照33.5 m實施，路基寬度根據橫斷面實施寬度加上兩側放坡寬度和軟土地基引起的路堤底面加寬的寬度。路堤邊坡坡率采用不陡于1∶1.5。

3.7.2 特殊路基處理

主要是隧道與橋梁分界位置及主線收費口段，以及立交中地面道路及匝道部分。地基處理基本采用CFG樁，部分地質情況較差路段，也采用碎石樁進行地基處理。

路面結構設計如下：

（1）新建主線行車道

4 cm細粒式瀝青瑪蹄脂SMA-13

6 cm中粒式密級配瀝青混凝土AC-20C(SBS改性瀝青)

8 cm粗粒式密級配瀝青混凝土(AC-25C)

36 cm 5%水泥穩定碎石

18 cm 3.5%水泥穩定碎石

15 cm級配碎石

（2）橋梁鋪裝結構

4 cm細粒式瀝青瑪蹄脂SMA-13

5 cm中粒式瀝青混凝土AC-16C（SBS改性瀝青）

防水粘結層

（3）隧道路面結構

4 cm瀝青馬蹄脂碎石（SMA-13）

6 cm中粒式瀝青混凝土（AC-20C）

12～25 cm C30混凝土鋪裝層

3.7.4 路基路面排水

中央分隔帶排水設置碎石盲溝排水。路面排水沿橫披至土路肩，橋頭范圍土路肩內側邊緣設置攔水帶，匯集后通過泄水口和急流槽排離路堤，其余采用坡面漫流。

路面內部排水，滲入路面結構內的水分，先沿路面結構層的層間空隙橫向流入由透水性材料組成的縱向集水溝，并匯流入溝中的帶孔(或槽口)集水管內，再由布設橫向出水管排引出路基。

路基排水，一般路段在路基兩側設置排水邊溝，路基邊溝坡度設置一般不小于0.3%。路塹地段邊溝采用矩形溝，地面橫坡較陡時塹頂設截水溝。截水溝、排水溝出口，引至路基以外，防止水流沖刷路基坡面。路堤、路塹邊坡采用多級時，平臺應設置截水溝。

3.8 橋梁工程

上部結構采用外形美觀，結構整體性較好，便于機械化施工，施工速度快的預制小箱梁結構。下部結構樁基針對工程地質區域的特性，分段采用鉆孔灌注樁和PHC管樁。橋梁墩柱采用群樁獨柱墩，主線加寬段采用雙柱墩，個別受布墩限制的主線墩和匝道墩采用門架墩。橋臺采用埋置式現澆鋼筋混凝土橋臺，控制臺厚填土高度不大于3.5 m，樁基采用樁徑1.2～1.5 m鉆孔灌注樁。

3.9 隧道工程

該隧道根據不同的功能要求，分為隧道暗埋段和隧道引道段（引道段內包括隧道光過渡段）。隧道采用兩孔一管廊、雙向6車道規模，明挖施工。變電所、雨水泵房合建設置于隧道洞口車道南側，為地下兩層，內部設有變電所、雨水泵房、消防泵房等。新河變電所、雨水泵房設置地面風口、出入口。隧道以及地下附屬用房、地面風口、出入口的耐火等級為一級，地面建筑防水等級為II級。

4 結語

昆明市南連接線高速公路的建設，將發揮高速公路網體系的整體效應，緩解道路交通壓力，改善城市景觀環境，對推進昆明南部地區開發及實施“一湖四環”、“一湖四片”戰略目標，促進昆明成為現代化的國際性城市，增強中心城市的綜合競爭力具有十分重要的意義。