淺析祁離高速公路品質(zhì)工程設(shè)計(jì)

游曉英

（山西省交通科學(xué)研究院，山西 太原 030006）

2018年4月，山西省交通運(yùn)輸廳為了進(jìn)一步推行現(xiàn)代工程管理，強(qiáng)化工程質(zhì)量管理，全面提升質(zhì)量水平，樹立涵蓋全壽命周期、可持續(xù)發(fā)展和適用服務(wù)等內(nèi)容的“品質(zhì)工程”新理念，提出了《山西省公路“品質(zhì)工程”深化創(chuàng)建實(shí)施意見（試行）》。

品質(zhì)工程涵蓋的范疇包括：項(xiàng)目規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)，到運(yùn)營管理全壽命周期。其中公路設(shè)計(jì)是品質(zhì)工程建設(shè)的龍頭，從源頭上把好項(xiàng)目前期工作和設(shè)計(jì)工作質(zhì)量關(guān)，對(duì)創(chuàng)建品質(zhì)工程起到了至關(guān)重要的作用。

1 項(xiàng)目概況

山西省祁縣至離石高速公路是山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃“三縱十二橫十二環(huán)”中第七橫的重要組成部分，東接榆祁高速（S60）及京昆高速（G5），西接呂梁環(huán)城高速進(jìn)而連接青銀高速（G20），途經(jīng)晉中市祁縣，呂梁市文水縣、交城縣、離石區(qū)。針對(duì)項(xiàng)目區(qū)地形地質(zhì)復(fù)雜多變、自然風(fēng)光特色鮮明等特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)階段，項(xiàng)目組成員重點(diǎn)在“資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效、服務(wù)提升”4個(gè)方面踐行品質(zhì)工程設(shè)計(jì)理念，以控制資源占用、減少能源消耗、降低污染排放、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、拓展公路功能、提升服務(wù)水平為具體抓手，全面提升公路品質(zhì)工程建設(shè)。

2 總體及路線設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)思路

項(xiàng)目設(shè)計(jì)中項(xiàng)目組成員以以人為本、本質(zhì)安全、全壽命周期管理、價(jià)值工程等建設(shè)思路，樹立精品工程意識(shí)，通過多方案比選論證，設(shè)計(jì)出了一條投資省、方案優(yōu)、舒適性強(qiáng)、安全可靠的品質(zhì)公路。

2.2 統(tǒng)籌資源利用，實(shí)現(xiàn)集約節(jié)約

a）推薦方案路線布設(shè)時(shí)考慮統(tǒng)籌利用運(yùn)輸通道資源，貫家堡至武良平原區(qū)路段沿汾河干渠布設(shè)，盡量少切割村莊、少占經(jīng)濟(jì)高產(chǎn)田；山嶺區(qū)地形復(fù)雜，通道資源緊缺，與S320、S219共用通道走廊布線，實(shí)現(xiàn)資源的集約。

b）文水縣開柵鎮(zhèn)路段受水泥廠、壓覆礦產(chǎn)、文峪河、村莊、采砂坑控制，路線方案選擇余地較小，推薦的開柵樞紐方案既避免了樞紐與隧道間距不足問題、提高了安全性，又避讓了采砂坑，降低了施工難度和工程規(guī)模，減少施工期的能源消耗，實(shí)現(xiàn)綠色低碳。

c）祁離高速是山西省高速公路網(wǎng)規(guī)劃的第七橫的重要組成部分，是新增的太原-呂梁高速主通道，項(xiàng)目所選走廊帶順直便捷，建成后運(yùn)營里程較目前青銀高速節(jié)省約23 km，運(yùn)營期內(nèi)將產(chǎn)生客觀的減碳量，實(shí)現(xiàn)綠色低碳及資源的節(jié)約。

2.3 加強(qiáng)生態(tài)保護(hù)，注重自然和諧

本項(xiàng)目途經(jīng)關(guān)帝山、交城山森林公園，路線設(shè)計(jì)中強(qiáng)調(diào)生態(tài)環(huán)境保護(hù)，對(duì)生態(tài)環(huán)境最大限度地保護(hù)、最小程度地影響。

a）本項(xiàng)目西社至溫家莊路段地形復(fù)雜，山高坡陡，河道曲折，是較為典型的峽谷地形，該段位于森林公園范圍，植被茂密，生態(tài)環(huán)境較好。設(shè)計(jì)中布設(shè)了以特長隧道為主的路線方案與以橋梁、中短隧道為主的路線方案進(jìn)行比選，最終選擇了對(duì)生態(tài)環(huán)境影響小的特長隧道方案，并妥善解決了棄渣問題，實(shí)現(xiàn)公路與生態(tài)、社會(huì)的健康可持續(xù)發(fā)展。

b）本項(xiàng)目三道川路段位于關(guān)帝山森林公園規(guī)劃的三道川景區(qū)，景區(qū)河谷開闊，山清水秀，景色優(yōu)美，設(shè)計(jì)中注重平面線形設(shè)計(jì)，采用低線位，沿河布線，大量運(yùn)用曲線元素，隨彎就勢，與沿線自然景觀協(xié)調(diào)統(tǒng)一，使公路本身成為一道風(fēng)景線，實(shí)現(xiàn)與自然景觀的融合?？v斷面設(shè)計(jì)注重填挖平衡，著力實(shí)現(xiàn)“零挖少填，零棄少借”，統(tǒng)籌土方調(diào)配，有效減少取、棄土場設(shè)置，進(jìn)一步節(jié)約土地資源，保護(hù)沿線植被與自然環(huán)境，最大限度地降低對(duì)環(huán)境的影響。

2.4 注重安全運(yùn)營，提升服務(wù)水平

踐行綠色公路理念，安全是前提，也是路線設(shè)計(jì)的重中之重。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中注重平面指標(biāo)的選取，控制縱斷面指標(biāo)的采用，關(guān)注指標(biāo)的均衡性。

a）山嶺區(qū)地形復(fù)雜，平面設(shè)計(jì)應(yīng)盡量利用地形，減小工程規(guī)模。在本項(xiàng)目選線設(shè)計(jì)中，從改善車輛行駛條件、提高服務(wù)水平角度出發(fā)，平面設(shè)計(jì)時(shí)平曲線半徑以滿足中央分隔帶的視距要求和滿足運(yùn)行速度的要求選用合理值。

b）本項(xiàng)目呂梁山隧道至終點(diǎn)路段受自然地形及接線控制，存在長大縱坡路段，設(shè)計(jì)中進(jìn)行了多方案綜合比選論證并結(jié)合運(yùn)行速度分析，優(yōu)選出了一條技術(shù)指標(biāo)高、工程規(guī)模小，地質(zhì)條件及環(huán)境保護(hù)均較好的路線方案，有效減少了長大縱坡長度，降低了平均坡率，從而有效降低車輛行駛在大縱坡路段引起的能源消耗和安全事故，提高了運(yùn)營期公路的安全性能及服務(wù)水平，降低了運(yùn)營期成本。

3 路基與路面工程

3.1 路基取棄土場選擇與地方土地規(guī)劃相結(jié)合

本項(xiàng)目蒼兒會(huì)景區(qū)內(nèi)風(fēng)景優(yōu)美、環(huán)境怡人，為避免隧道棄渣和路基棄方對(duì)環(huán)境造成破壞，對(duì)棄方處理進(jìn)行方案比選。與地方政府溝通通過遠(yuǎn)運(yùn)棄土進(jìn)行造田的方案既解決了風(fēng)景區(qū)的路基棄方問題，又為地方緩解了耕地緊張的問題。

3.2 路基邊坡設(shè)計(jì)采用與周圍環(huán)境相融合的設(shè)計(jì)方案

在蒼兒會(huì)風(fēng)景區(qū)內(nèi)，路基邊坡采用以綠化為主的邊坡防護(hù)形式，使公路盡快與周圍環(huán)境相融合。出現(xiàn)挖方高邊坡時(shí)，優(yōu)先選用“陡邊坡，強(qiáng)支護(hù)”的設(shè)計(jì)理念，減少土體開挖對(duì)環(huán)境的影響。

3.3 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體現(xiàn)全壽命周期成本設(shè)計(jì)理念

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)項(xiàng)目交通組成特征，選擇了輕、重交通分幅設(shè)計(jì)的方法，節(jié)約了工程投資。路面結(jié)構(gòu)材料選擇時(shí)選用瀝青瑪蹄脂（SMA）提高路面的耐久性，以降低后期維護(hù)費(fèi)用。

4 橋梁工程

4.1 橋梁勘測階段的綠色設(shè)計(jì)

在初步設(shè)計(jì)外業(yè)勘測過程中，對(duì)推薦方案及比較方案上的每個(gè)橋位進(jìn)行了地形、地貌、橋位地質(zhì)的調(diào)繪，并收集了橋位處的水文地質(zhì)資料，以便使橋梁方案選擇時(shí)更科學(xué)、更合理，達(dá)到橋梁施工及日后管理與維護(hù)的成本更低的目的。

4.2 橋梁設(shè)計(jì)階段的綠色設(shè)計(jì)

橋梁設(shè)計(jì)階段根據(jù)橋位處的現(xiàn)實(shí)條件有針對(duì)性地選擇橋梁工程的結(jié)構(gòu)體系，為達(dá)到綠色設(shè)計(jì)的效果，依托概率性方法來分析研究不同橋梁的結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)問題等，從中找出不經(jīng)濟(jì)、不環(huán)保的因素，保證橋梁結(jié)構(gòu)的安全可靠、經(jīng)濟(jì)耐用，并發(fā)揮良好的環(huán)境保護(hù)功能。

4.2.1 橋梁結(jié)構(gòu)體系的選用

根據(jù)項(xiàng)目中橋位處地形、地貌、地質(zhì)情況，全線橋梁上部結(jié)構(gòu)形式簡單，主要為裝配式預(yù)制梁橋，下部結(jié)構(gòu)多為柱式墩、矩形墩，柱式臺(tái)、肋板臺(tái)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化。同時(shí)，設(shè)計(jì)的工作任務(wù)量與施工的工作任務(wù)量都能得到有效控制，建設(shè)工期縮短，建材較省，工程質(zhì)量得到有效保證。上跨等級(jí)路的跨線橋梁在跨徑組合設(shè)計(jì)中充分考慮到能夠?yàn)橹苓叺缆返耐卣?、改造等提供有利的空間和條件，能夠?qū)崿F(xiàn)橋梁自身功能與作用的持久、安全、穩(wěn)定發(fā)揮，最終能夠?yàn)槲磥淼慕煌ㄟ\(yùn)輸提供便利。

4.2.2 橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

a）綠色設(shè)計(jì)中以閉環(huán)作為主要的設(shè)計(jì)原則，通過詳細(xì)的計(jì)算得出具體的結(jié)構(gòu)形式和承載性能，同時(shí)確保橋梁在整個(gè)使用過程中具有較高的穩(wěn)定性和安全性。使橋梁結(jié)構(gòu)具有可檢性、可修性、可換性、可強(qiáng)性、可控性及可持續(xù)性。

祁離高速項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水系發(fā)達(dá)，較大水系為文峪河水系、三道川水系、小東川水系等，考慮到地下水對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的侵蝕，橋梁設(shè)置時(shí)充分考慮了橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，對(duì)橋梁的混凝土、鋼筋、保護(hù)層均做了具體要求。避免因橋梁混凝土腐蝕而造成橋梁結(jié)構(gòu)性能下降的情況。

b）綠色設(shè)計(jì)中考慮到能源的消耗和環(huán)境污染的問題，精確分析橋梁受力情況，同時(shí)計(jì)算橋梁最佳的結(jié)構(gòu)尺寸以及配筋方案，以最小的投入獲得最高的經(jīng)濟(jì)效益。

4.2.3 橋梁附屬設(shè)計(jì)

對(duì)于跨越國道、省道位置處的橋跨設(shè)置PVC材質(zhì)的輸水管道，進(jìn)行雨水集排。根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的降水量等條件進(jìn)行排水量的計(jì)算，選擇最佳的排水設(shè)計(jì)方案。

5 隧道工程

從設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營3個(gè)方面對(duì)隧道綠色環(huán)保理念做了考慮。

a）為了避免出現(xiàn)隧道洞口水土流失和植被破壞的現(xiàn)象，隧道洞門設(shè)計(jì)嚴(yán)格貫徹“早進(jìn)洞、晚出洞、零開挖進(jìn)洞”理念。將隧道對(duì)山體有可能造成的水土流失和植被破壞控制到最低限度。

b）隧道廢渣、施工廢水等集中考慮處理方案。對(duì)施工廢水進(jìn)行了集中處理，避免造成環(huán)境污染，隧道出渣一部分作為路基填料使用，另一部分進(jìn)行了集中堆放，并采用了種植土進(jìn)行覆蓋及綠化等一系列處置措施。

c）優(yōu)化通風(fēng)照明設(shè)計(jì)，使隧道內(nèi)的空氣質(zhì)量、燈光環(huán)境達(dá)到環(huán)保、舒適的高標(biāo)準(zhǔn)要求。

6 生態(tài)防護(hù)與環(huán)保景觀工程

結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)及項(xiàng)目所處地理位置等因素，對(duì)項(xiàng)目生態(tài)防護(hù)及景觀工程進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。

6.1 隧道口

每個(gè)隧道口根據(jù)其不同的周邊環(huán)境及實(shí)際情況進(jìn)行不同的景觀主題設(shè)計(jì)，突出差異化的景觀特色，打造具有濃郁地方特色的洞門造型。

6.2 橋下綠地

橋下綠地設(shè)計(jì)中心思想為“復(fù)綠”，把架橋期間遭到破壞的植被進(jìn)行恢復(fù)。

6.3 立交橋區(qū)

立交采用自然恢復(fù)的設(shè)計(jì)手法進(jìn)行恢復(fù)性設(shè)計(jì)，采用植物背景林對(duì)原有的植被進(jìn)行補(bǔ)償與完善。

6.4 景觀綠化

本著“環(huán)保、自然、鄉(xiāng)土、融合”的設(shè)計(jì)理念，根據(jù)道路及環(huán)境條件的不同，選擇不同的景觀形式，通過植物種類的合理配置，體現(xiàn)植物在體態(tài)、色彩、質(zhì)地以及季相等多方面的景觀變化。

7 結(jié)語

本文結(jié)合山西省祁縣至離石高速公路設(shè)計(jì)任務(wù)，將品質(zhì)工程理念融入到高速公路設(shè)計(jì)工作中，將理論與實(shí)際工作相結(jié)合，為品質(zhì)工程建設(shè)提供了現(xiàn)實(shí)依據(jù)，希望能為其他公路項(xiàng)目建設(shè)提供參考。