现状国道109北京段全长119km,公路等级和线形指标低、通行能力小,难以承担起首都西部出口及国道干线功能,需进行提级改建。但区内地形、工程地质和水文地质条件复杂,沿线河道、村镇、公路铁路、环境敏感点等制约因素多。本项目规模巨大,建设意义重大,环境影响敏感,施工条件困难。为实现“功能完善、安全舒适、环境友好、资源节约”建设目标需要在其路线规划中进行全面研究。主要研究方法和内容为:采用四阶段交通预测方法进行特征年交通组成和交通量预测;从路网功能、交通量、建设条件等方面,论证公路等级、设计速度及主要技术指标标准;优选设计走廊,采用国际主流勘测设计集成技术对路线进行优化规划;使用运行速度和三维视距计算方法的行车安全评估;根据工程数量和三维线形对环境影响和工程经济进行评价。主要研究成果包括:特征年预测交通量为30000～50000pcu/d,交通组成主要为小型客车;本次改建标准为六车道高速公路,设计时速80km/h;采用永定河和清水河河谷带为设计走廊;路线推荐方案的主要技术和经济指标是:路线总长66公里,圆形曲线最小半径700米,最大纵坡为3.6%,连续3公里最大纵坡为2.53%。路基土石方1014万方,桥隧比为56%,工程总造价149亿元,占地6630亩;路线行车安全性好,全线ΔV85<20km/h,线形指标均衡、连续,且行车视距条件优越;路线方案环境影响较小,约是同类工程的60%;工程造价较低,约是同类工程的70%,节约规划用地1170亩。通过研究得出以下认识,对我国山区公路设计具有参考意义:1)功能定位明确、交通量预测合理、建设条件分析透彻,是论证公路路线等级和主要技术指标的基础。2)对于山区高速公路,优选设计走廊是关键,建议按初步设计深度进行方案阶段的路线布局研究,并通过线形优化、灵活布置路幅、路基合理结构化、控制桥隧比等措施来降低环境影响和工程造价。3)基于勘测设计一体化平台,利用DTM、曲线型设计、道路空间线形实时关联优化、三维线形模拟评价等先进技术进行路线方案研究是实现山区公路建设全目标及贯彻“两型”社会发展理念的重要手段。