山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)中土石方對(duì)路線方案的影響

薛福堂，李闖

（中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，北京100088）

1 引言

山區(qū)高速公路初步設(shè)計(jì)方案比選時(shí)，設(shè)計(jì)人員習(xí)慣把特大橋、特長隧道、互通立交、收費(fèi)站、軍用設(shè)施、自然保護(hù)區(qū)、斷裂滑坡等大規(guī)模不良地質(zhì)作為影響路線方案的控制因素，避免高墩橋、淺埋偏壓隧道，盡量不占高產(chǎn)農(nóng)田，避免與區(qū)域性斷裂小角度近距離平行，對(duì)大規(guī)模的滑坡、崩塌、泥石流、巖堆、軟基采用“避讓為主、治理為輔”的原則，對(duì)無法避讓或成本太高的不良地質(zhì)，選擇有利位置，減少擾動(dòng)范圍，保證路線平縱指標(biāo)的前提下，優(yōu)化工程規(guī)模，降低造價(jià)[1]。

但在方案比選過程中容易忽視土石方對(duì)路線方案的影響，一般不把調(diào)配后準(zhǔn)確的填挖棄借土石方量納入路線方案比選的控制因素，只是粗略估計(jì)一下土石方，其結(jié)果誤差往往很大。在施工圖詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，準(zhǔn)確計(jì)算土石方后發(fā)現(xiàn)一些段落土石方量過大，導(dǎo)致原來的推薦方案不盡合理，就非常被動(dòng)。

本文旨在通過分析云南地區(qū)某高速設(shè)計(jì)過程中對(duì)土石方的重視不足，導(dǎo)致起點(diǎn)段棄方無地可棄，中間段需要大量借方，終點(diǎn)段互通挖方量巨大，闡述了土石方對(duì)路線方案的影響，以及棄土場設(shè)置原則，土石方調(diào)配注意事項(xiàng)。在方案比選時(shí)，應(yīng)把準(zhǔn)確的土石方作為控制因素之一，綜合考慮地質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保、路線指標(biāo)等因素，形成合理的路線方案，使高速公路的投資建設(shè)取得最大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，更好地服務(wù)地方與國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展[2]。

2 土石方對(duì)路線方案的影響

云南省某高速公路施工圖設(shè)計(jì)方案優(yōu)化時(shí)，沒有把調(diào)配計(jì)算后準(zhǔn)確的石方量納入控制因素。起點(diǎn)段（K0～K4+500）取消了的一座隧道，采用挖方路塹方案；主線收費(fèi)站位于中間填方段（K4+500～K5+500），終點(diǎn)段（K7～K9）通過調(diào)整互通方案把原有小半徑高墩橋調(diào)整為路塹方案。

完成施工設(shè)計(jì)時(shí)才發(fā)現(xiàn)以下的問題：①起點(diǎn)段增加了52萬挖方，63萬棄方，并且起點(diǎn)段的棄方由于村莊密集沒條件拉到中間的填方路段去。同時(shí)，起點(diǎn)段溝谷下游村莊密布，沒有地方可以作為棄土場，消化63萬棄方變得非常困難；②中間段右幅設(shè)置了收費(fèi)站，左幅設(shè)了治超站，路基填筑寬度達(dá)230m，需要借方48萬方；③終點(diǎn)段互通挖方571萬方，棄方523萬方。

本路段石方比例較高，挖方過大會(huì)大幅提高造價(jià)，相比橋隧造價(jià)沒有優(yōu)勢。比如互通區(qū)土石成分石方居多，挖方523萬方造價(jià)約1.5億，這使互通的造價(jià)相比初步設(shè)計(jì)沒有減少，反而有一定幅度的增加。

部分段落填方過大，附近的棄方不夠填筑，需要借方時(shí)，開挖山體取土造成的地表植被破壞將長時(shí)間難以恢復(fù)。

通過上述分析，未充分重視土石方因素確定的路線方案可能會(huì)不合理，施工圖完成后才暴露出問題，往往讓設(shè)計(jì)方很被動(dòng)，因此，在山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)方案比選時(shí)，要充分考慮準(zhǔn)確土石方量與具有可行性的棄土方案，綜合確定路線方案才更合理。

3 棄土場設(shè)置原則

高速公路的設(shè)計(jì)都建立在對(duì)其地質(zhì)條件的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)之上，路線方案的選擇與棄土場的設(shè)置也不例外。要想形成較為合理的設(shè)計(jì)方案，首先需要客觀、準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)其路線走廊帶的地質(zhì)條件。

認(rèn)識(shí)地質(zhì)條件包括間接認(rèn)識(shí)與直接認(rèn)識(shí)，間接認(rèn)識(shí)需要區(qū)域水文、地震安評(píng)、工可報(bào)告、勘察報(bào)告等前期研究成果。別人的認(rèn)識(shí)與表達(dá)往往存在偏差，這就需要設(shè)計(jì)人員自己實(shí)地踏勘，詳細(xì)查明項(xiàng)目區(qū)的地形地貌、水文地質(zhì)、房屋、公路、鐵路等既有建筑物等。

設(shè)計(jì)外業(yè)調(diào)查過程中，根據(jù)前期形成的初步方案，除了查明沿線的地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)、水文地質(zhì)、既有建筑等信息外，還要為挖方、隧道棄渣找好棄土場，并圈定范圍、允許填高，計(jì)算可填方量。如此，才能較為準(zhǔn)確地調(diào)配土石方，為方案比選提供準(zhǔn)確可行的土石方方案。受各種因素的制約，棄土場的設(shè)置應(yīng)遵循以下原則：①棄土場一般設(shè)置的溝谷、河谷低洼地帶，廢棄的礦坑、采石場形成的空洞。不能占用農(nóng)田耕地。②棄土場一般應(yīng)設(shè)置在行車視線范圍之外，不能設(shè)在行車視線以內(nèi)，否則會(huì)影響高速公路的景觀效果。③不能設(shè)在橋梁的上游，防止將來?xiàng)壨粱瑒?dòng)剪斷橋墩，威脅橋梁安全。④不能設(shè)在村莊的上游，防止對(duì)居民房屋造成潛在的威脅。

4 土石方調(diào)配注意事項(xiàng)

土石方的數(shù)量是高速公路的一項(xiàng)主要工程，是評(píng)價(jià)路線方案的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一。土石方的調(diào)配過程中，要注意以下幾點(diǎn)：第一，土石比例要根據(jù)《公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范》的劃分標(biāo)準(zhǔn)與地勘提供的柱狀圖分段準(zhǔn)確計(jì)算，因?yàn)橥谑脚c土方的單價(jià)差距較大，土石比將影響路基的造價(jià)。第二，土石方調(diào)配方案要合理，用于填方的挖方要確保有路可以拉過去，且不能對(duì)當(dāng)?shù)氐拇迩f造成較大的影響。棄方要有地可棄，運(yùn)距不宜大于5km。納入調(diào)配方案的棄土場要準(zhǔn)確圈定棄土范圍、高度，計(jì)算出最大能容納的棄方量。第三，全線的填、挖、棄要平衡，包括主線路基、互通、治超站、收費(fèi)站的土石方，以及隧道棄渣。不同性質(zhì)的土石方應(yīng)分別調(diào)配，優(yōu)先使用土方，石方除特殊情況外，一般不做縱向調(diào)配。第四，盡量避免借方，因?yàn)閺娜⊥翀鼋柰帘冗h(yuǎn)運(yùn)利用多了一次挖方的費(fèi)用，并且取土坑破壞了山體的自然生態(tài)，地表植被長期難以恢復(fù)。所以在考慮經(jīng)濟(jì)運(yùn)距的基礎(chǔ)上，盡量遠(yuǎn)運(yùn)利用土石方。

綜上所述，在路線方案比選時(shí)，除了考慮特大橋、特長隧道、互通立交、收費(fèi)站、軍用設(shè)施、自然保護(hù)區(qū)、斷裂滑坡泥石流等大規(guī)模不良地質(zhì)等控制因素，還應(yīng)充分考慮土石方因素。

首先，選線時(shí)盡可能避免大填大挖，減少對(duì)自然環(huán)境的破壞。其次，在難以避免深挖高填時(shí)，要盡量實(shí)現(xiàn)在各段落內(nèi)填挖平衡，避免遠(yuǎn)距離運(yùn)輸渣土，減少棄方，棄土場的遠(yuǎn)距不宜超過5km。再次，當(dāng)受其他因素制約，實(shí)在難以填挖平衡的情況下，要考慮附近是否有地方作為棄土場，有地可棄，有路可去。保證棄土方案的可行性，是否有路可以到達(dá)計(jì)劃的棄土場，現(xiàn)有道路不能滿足需要的，是否有條件現(xiàn)修施工便道，需要修多長，造價(jià)多少，這些都需在比選時(shí)列出。最后，當(dāng)附近無法棄土，也沒有道路或者無條件現(xiàn)修施工便道以運(yùn)到較遠(yuǎn)的棄土場時(shí)，就需要調(diào)整路線平縱，減少挖方，或者設(shè)置填平區(qū)、填平部分橋梁，以隧道方案代替深挖路塹等方式控制挖方，減少棄方，實(shí)現(xiàn)填挖平衡，優(yōu)化路線方案[3]。

5 結(jié)論

在高速公路勘察設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)在充分認(rèn)識(shí)地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上，把準(zhǔn)確的土石方、具有可行性的棄土方案作為影響路線方案的控制因素之一，綜合考慮橋隧構(gòu)筑物，不良地質(zhì)、自然環(huán)境等因素，以及當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)規(guī)劃、交通規(guī)劃、城鎮(zhèn)規(guī)劃、旅游規(guī)劃，使平縱指標(biāo)在滿足規(guī)范與功能需求前提下，盡可能與地形地貌相結(jié)合，保證線形舒緩平順，行車安全，盡量填挖平衡少棄方，避免造成人為的地質(zhì)災(zāi)害，有些段落無法填挖平衡的，保證棄土有地可棄，有路可去，獲得最優(yōu)的路線方案，使高速公路建設(shè)與運(yùn)營安全、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，人與自然和諧發(fā)展，使高速公路的投資獲得最大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益，更好地促進(jìn)地方與國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展[4]。