淺談貴州山區(qū)高速公路的設(shè)計要點(diǎn)

◎ 張祚祥　中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司

淺談貴州山區(qū)高速公路的設(shè)計要點(diǎn)

◎ 張祚祥中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司

貴州省地形地貌條件比較復(fù)雜，交通基礎(chǔ)建設(shè)落后，嚴(yán)重限制了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。通過近些年西部大開發(fā)的國家宏觀政策的引導(dǎo)，西部交通建設(shè)有了突飛猛進(jìn)的增長，高速公路路網(wǎng)不斷完善，帶動了地方經(jīng)濟(jì)。但隨著貴州山區(qū)高速公路建設(shè)的推進(jìn)，設(shè)計中的不足逐漸暴露出來。本次研究，筆者結(jié)合自身參與的貴州高速公路設(shè)計項(xiàng)目及其后續(xù)服務(wù)工作，提出一點(diǎn)設(shè)計建議，以期能對后期的山區(qū)高速建設(shè)提供些許幫助。

貴州山區(qū)高速公路設(shè)計要點(diǎn)

貴州省是我國西部大省，自然資源豐富，但受制于交通基礎(chǔ)建設(shè)，其GDP一直在下游徘徊。為打破交通瓶頸，貴州省委、省政府于2012年12月8日作出決定，從2013年至2015年在全省范圍內(nèi)實(shí)施高速公路三年會戰(zhàn)。至2015年底，貴州高速公路通車?yán)锍掏黄?0000公里。大體量的工程規(guī)模和快節(jié)奏的施工進(jìn)度對高速公路參見單位提出了嚴(yán)峻考驗(yàn)。隨著三年會戰(zhàn)的深入開展，建設(shè)中的問題不斷涌現(xiàn)，山區(qū)高速公路設(shè)計應(yīng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提升質(zhì)量。本文將主要從設(shè)計如何與施工相結(jié)合的方面分析貴州山區(qū)高速的設(shè)計要點(diǎn)。

1.貴州山區(qū)高速公路建設(shè)的主要特點(diǎn)

（1）地形地貌復(fù)雜。貴州位于我國西南部高原山地，境內(nèi)地勢西高東低，自中部向北、東、南三面傾斜，平均海拔在1100米左右。高原山地居多，素有“地?zé)o三里平”之說。全省92.5%的面積為山地和丘陵。高速公路建設(shè)的基礎(chǔ)條件差。

（2）地質(zhì)條件復(fù)雜。貴州省有著典型的喀斯特地貌，巖溶、崩塌、滑坡、斷層等現(xiàn)象較為發(fā)育。對高速公路建設(shè)不利的巖土主要有紅粘土、泥巖、粉砂巖、泥灰?guī)r等。許多高速公路的地質(zhì)災(zāi)害一般多發(fā)于江河深切的斜坡地帶，以土質(zhì)坡垮塌、堆積體滑坡為主，其次為順層坡滑移、陡立巖石崩塌等。而營運(yùn)期降雨多成為地質(zhì)災(zāi)害的主要誘導(dǎo)原因。

（3）橋隧比較高。受路線線形指標(biāo)要求和地形限制，貴州山區(qū)高速公路跨越溝谷設(shè)置橋梁，穿過高山設(shè)置隧道的情況較多，橋隧比例大。

2.貴州山區(qū)高速公路設(shè)計要點(diǎn)

（1）應(yīng)重視地質(zhì)選線，并真正落到實(shí)處。受工可路線走廊帶控制，初設(shè)及施工圖設(shè)計路線調(diào)整幅度不會太大，主要是對平縱橫線形指標(biāo)、工程規(guī)模的綜合考量。山區(qū)高速高速公路的橋隧工程占比對建設(shè)成本影響非常大。因此在初設(shè)及詳設(shè)階段，設(shè)計單位受投資規(guī)模限制，多會通過降低縱面標(biāo)高、貼近山坡、避讓橫穿山體，減少橋隧比例，以期降低工程造價。由于貴州山區(qū)雞爪地形常見，這種路線選線勢必造成沿線邊坡頻出，特別是半填半挖的情況比較常見。若地勘深度不夠，或選線時拋開了地勘成果，將會為施工及公路營運(yùn)留下嚴(yán)重的安全隱患。

筆者以貴州道安高速K131～K133約2公里的路線為例。該段路線前后均為橋梁，為盡量減短橋長，線位靠近右側(cè)山體，產(chǎn)生11處邊坡，其中高邊坡5處，但路線選擇并未充分考慮沿線的地質(zhì)條件，對施工過程欠考慮。由于路線范圍內(nèi)泥巖、泥灰?guī)r發(fā)育，并且在K133附近有一處斷層，在施工中，11處邊坡均發(fā)生了不同程度的垮塌破壞。泥巖、泥灰?guī)r存在遇水軟化、接觸空氣日曬后風(fēng)化崩解的特點(diǎn)，盡管新鮮巖體強(qiáng)度較高。但是貴州山區(qū)潮濕多雨，施工中只要遇到降雨，已開挖成型的坡面均發(fā)生破壞。

本段路線范圍內(nèi)的邊坡大多數(shù)都發(fā)生了多次垮塌，由于邊坡施工存在周期，盡管嚴(yán)格按照施工一級防護(hù)一級的原則施做，但其間氣候條件影響非常大。其中K133+100～K133+384段邊坡由于處于斷層帶，抗滑樁支擋不能保證邊坡安全，最后變更成為明挖隧道。整個約2公里的路段，邊坡處治的增量變更費(fèi)用到達(dá)8000余萬，工期滯后約4個月。從整體經(jīng)濟(jì)效益評估及后期營運(yùn)安全、成本來看，如果設(shè)計中可以將線位偏離山體，減少挖方邊坡，適當(dāng)加大橋梁規(guī)模，應(yīng)該會更合理。

因此，筆者認(rèn)為貴州山區(qū)高速公路在路線設(shè)計時，一定要充分考慮沿線地質(zhì)條件對公路安全穩(wěn)定性的影響。地質(zhì)選線不應(yīng)該僅僅是一個口號，而是應(yīng)該認(rèn)真落實(shí)的原則。

（2）邊坡坡率及防護(hù)形式設(shè)計應(yīng)充分考慮施工過程。貴州山區(qū)石多土少，但土質(zhì)多以粘土、耕植土為主，加之地區(qū)多雨，此類土質(zhì)邊坡自穩(wěn)性非常差。設(shè)計人員往往生搬硬套規(guī)范指標(biāo)，對土質(zhì)邊坡坡率均采用1：0.75，坡面設(shè)置拱形骨架。在一般雨水較少的地區(qū)，這種設(shè)計實(shí)用性比較強(qiáng)，但貴州地區(qū)不太適宜。往往頂上一級土質(zhì)邊坡防護(hù)都已實(shí)施，受地下水或降雨影響，就會發(fā)生坡體垮塌。

施工中往往通過放緩坡率清方，調(diào)整坡面防護(hù)形式得以穩(wěn)定。因此，筆者建議貴州山區(qū)高速土質(zhì)邊坡，坡率至少放至1：1，同時坡頂截水溝必須設(shè)置，并加強(qiáng)坡體排水設(shè)計（如排水管、支撐滲溝等），以盡量保證施工過程中坡體自穩(wěn)。

貴州順層邊坡比較多，設(shè)計中路塹墻支擋坡腳的防護(hù)形式比較常見。從坡體穩(wěn)定性分析上可能通得過，但施工中擋墻基礎(chǔ)開挖勢必對順層坡坡腳進(jìn)行切割。對于巖層層厚較大的順層坡可能施工過程中的穩(wěn)定性比較好，但層厚小的順層坡，在切腳的情況下非常容易沿層面下滑失穩(wěn)。對順層坡防護(hù)設(shè)計，應(yīng)結(jié)合施工工序與工藝，建議盡量從坡腳直接順巖層層面清理，對坡面腰部視具體情況可以采用錨索或錨桿鎖固。

貴州道安高速K131～K133約2公里的路線

同樣，反傾邊坡也很常見。設(shè)計中常采取框架錨桿植草的防護(hù)形式。但這類邊坡常見的病害是，隨著邊坡開挖，不斷掉塊，無法形成平整光滑坡面，框架刻槽十分困難，且錨桿的錨孔施工非常容易堵塞。在施工防護(hù)多變更為掛網(wǎng)噴漿，或攀爬植物。因此此類邊坡建議盡量結(jié)合施工工藝，避免采用框架類防護(hù)形式。

（3）軟基處理方式應(yīng)結(jié)合施工場地優(yōu)化設(shè)計。常見的軟基處理形式有沖擊碾壓、強(qiáng)夯、換填、碎石樁等，其中沖碾及強(qiáng)夯需要用大型機(jī)械設(shè)備實(shí)施。但貴州山區(qū)原有交通條件差，施工便道線形指標(biāo)低，大型設(shè)備進(jìn)場非常困難。同時，山區(qū)公路填方路段長度不大，沖碾行程時間不夠，不能有效轉(zhuǎn)換勢能。近年，高速液壓夯實(shí)機(jī)等小型夯實(shí)設(shè)備被研發(fā)生產(chǎn)，并以期靈活性強(qiáng)，效率高迅速成為熱點(diǎn)。隨著工程應(yīng)用的不斷考驗(yàn)與積累，此類小型壓實(shí)設(shè)備也不斷完善改進(jìn)自身技術(shù)，使其更好的滿足工程質(zhì)量要求。因此，對于山區(qū)高速公路的軟基處理，筆者建議針對那些場地受限的工點(diǎn)，靈活選擇處理方式，便于施工。

（4）橋梁上、下構(gòu)應(yīng)結(jié)合施工工期、標(biāo)準(zhǔn)化盡量考慮統(tǒng)一尺寸。橋梁方案設(shè)計的基本原則是結(jié)合橋位地形、橋下地物、地質(zhì)條件，控制合理的高跨比，降低工程建設(shè)直接成本。同一施工標(biāo)段內(nèi)多種跨徑的裝配式橋梁、多種墩柱尺寸的下部構(gòu)造經(jīng)常出現(xiàn)。這種情況一方面增加了預(yù)制梁場進(jìn)度壓力、存梁壓力，另一方面增加了模板成本。有的施工單位寧可自己多花點(diǎn)直接費(fèi)用，把為個別跨徑的橋向普遍跨徑的橋變更，把個別小尺寸的下構(gòu)向多數(shù)的大尺寸下構(gòu)變更，其主要考慮的是進(jìn)度成本和模板成本。因此，筆者建議在施工標(biāo)段劃分基本確定的情況下，應(yīng)考慮同標(biāo)段橋梁上、下構(gòu)盡量統(tǒng)一，歸并少數(shù)尺寸。

3.總結(jié)

貴州山區(qū)獨(dú)特的地理環(huán)境條件，決定了其高速公路建設(shè)的特征。設(shè)計脫離了地區(qū)施工特點(diǎn)，只會給項(xiàng)目建設(shè)造成不必要損失。只有充分考慮貴州山區(qū)高速公路的施工過程及工藝，才能真正達(dá)到安全、經(jīng)濟(jì)、合理的根本目標(biāo)。

［1］鐘立力.地質(zhì)選線在山區(qū)高速公路設(shè)計中的作用［J］.交通世界（運(yùn)輸.車輛），2013，09：125-126.

［2］柏松平.山區(qū)高速公路上跨橋的設(shè)計與施工及橋型選擇［J］.云南交通科技，2003，03：20-24.