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焦作市位于河南省西北部，东连新乡，西接洛阳，南临黄河与省会郑州一衣带水，北依太行与晋东南一脉相连。焦作市是河南省交通发达地区之一，焦新、焦枝、焦太铁路穿境而过，东接京广、南连陇海、北达太原；焦郑、焦晋高速公路和焦作黄河大桥与国道融会贯通，与地方铁路网纵横交错，与省会郑州、中岳嵩山、古都洛阳、山西晋城之间的行程均在百公里以内。
济焦高速起于济源东，于207国道东侧600m，新济路南侧1km处接太澳高速，设济源互通式立交，同时作为两高速公路车辆交换的枢纽和济源市上下两高速公路的出入口。而后路线向东经西湖南、梨林镇南，于水东和薛庄之间跨济温地方铁路后，经史村北、宋庄南、柏香镇南，至大留村和谢庄之间与正在建设中的紫陵至温县黄河桥公路相交，设置柏香互通式立交，用以吸引紫陵、葛村、柏香、崇义等较大乡镇的车流。路线继续向东经郜两水南、东两水南、北吕庄南、西赵庄北、西渠沟北、中渠沟北、东渠沟北、曹村南，在沁阳市南部韩村北侧跨伏背涝河，与S238线洛常路相交，设互通式立交作为沁阳市的城市出入口，该立交距沁阳市规划区南边缘约1km。路线沿沁阳市规划区南侧继续向东，经西荒南、东荒南、伍王张庄北，于沁阳市规划区的东南角、王召镇西北侧跨沁温公路后，向北偏转，于西申召和东申召之间跨过济河，又于沁河南岸的西王召、东王召，北岸的留村和蒋村之间跨越沁河，桥位处为一险工河段。路线向东北方向经西界沟南、吴庄南，于界沟乡北侧跨博王公路（博爱至东王贺），设博爱互通式立交作为博爱城市出入口。此后，路线于圬庄北跨运粮河，至博爱东南金城乡西北侧先后跨S237线温博路和马河后，与焦温高速相交，设金城枢纽互通式立交。路线由此向东经侯卜昌南、车家作南、苏家作乡北、北石涧南、黄庄南、石庄南，于宁郭镇南先后跨焦作至小董公路和郑常公路，由张庄和大寨之间穿过，至南张村南侧至其终点，设互通式立交（分离式路基）接晋焦郑高速公路。路线全长52.2km。
项目所在区域位于河南省西北部中条山脉、太行山脉、黄土高原和华北平原的交界地带，区域内地貌复杂，北部山地属太行山余脉，地势起伏较大，自北向南呈阶梯状降低，山地受强烈侵蚀切割，地形破碎，山势较陡，土薄石厚，多深沟峡谷；南部平原属太行山前倾斜平原的组成部分，地势呈东南向倾斜，地形开阔，土层厚而肥沃。
路线经过区域南部的倾斜平原，其西段地形开阔，地势低平，为济源盆地的一部分。沁河自线路中部经过，沿河发育小型河谷冲洪积平原，东部地势较平，由西北向东南微微倾斜，为太行山前倾斜平原向黄河冲洪积平原过渡地带。济焦高速公路段土质较为单一，均属低液限黏土及亚黏土，地基承载力在120~140kPa之间。
项目所在区域位于暖温带大陆性气候区，总的特点是春季温暖多风，夏季炎热多雨，秋季秋高气爽，冬季干冷少雪。路区总体来说可分为平原区和丘陵区两种气候，其中平原区气候温和、湿润，寒暑变迁较慢，年平均气温14~15℃，全年无霜期215~230d，年平均降水量600~650mm；丘陵区气候干燥，四季交替明显，气温偏低，冬冷且长，年平均气温在14℃以下，无霜期在215d以下，年降雨量在620~1000mm之间，多集中在夏季，强度大且多为暴雨，冬、春季雨雪较少。
路区河渠纵横，地表水系发达，沁河以西区域属黄河水系，沁河以东区域属海河流域，沿线河沟多发源于西部、西北部山区，向东南汇入黄河或向东北流入卫河。区域内较大的河流有沁河、蟒河、济河、官路河、运粮河等，均常年有水，水量丰富，受当地制革业、造纸业等影响，部分河流水质有一定程度的污染，但随着近年来治理污染力度的加大，河流水质也在逐渐恢复。
路区地下水埋深变化较大，在0.8~15.5m之间，主要为松散层孔隙水，属潜水。地下水主要补给为降水和地表水，矿化度较高。项目区域内下部普遍存在承压水，其埋深70~130m，水量丰富。承压水水位一般埋深1~5m，在济源—柏香—沁阳一带为自流带，水头平均高出地面1~2m。项目区域内地下水对混凝土不具侵蚀性。
济源至焦作高速公路是晋煤外运的重要通道，重载交通量较大，根据2004年9月25日在郑州召开的“济焦高速公路路面结构优化专家论证会”的专家意见，河南省交通厅于2005年1月5日召开了济焦高速公路路面变更座谈会，会议决定同意对路面结构进行变更，将主线路面结构设计变更如下：
主线路面结构由5cmAC-16Ⅰ+6cmAC-20Ⅰ+7cmAC-25Ⅰ+34cm水泥稳定碎石+20cm石灰土变更为4cmSMA-13+6cmAC-20Ⅰ+13cmATB-25联结层+19cm水泥粉煤灰稳定碎石（3MPa）+30cm水泥粉煤灰稳定碎石（2.5MPa）。