山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

張亞偉

華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014

近年來，隨著西部崛起及“一帶一路”的強(qiáng)力推進(jìn)，我國(guó)西部山區(qū)迎來歷史性的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)期。對(duì)于公路建設(shè)者而言，廣袤的土地中不同地域的諸多因素帶來了不小的挑戰(zhàn)，而面對(duì)這些挑戰(zhàn)首要考慮的便是山區(qū)高速公路的路線設(shè)計(jì)。

1 山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)的意義

山區(qū)選線較為困難，其中考慮的各種控制性因素所面臨的困難非常多，而成功的選線并優(yōu)化設(shè)計(jì)能夠給項(xiàng)目本身增值。路線選線及設(shè)計(jì)不僅能控制高速公路的投資造價(jià)，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)提供巨大便利，更能為我國(guó)國(guó)土安全、文化發(fā)展帶來巨大推動(dòng)力。判斷區(qū)域經(jīng)濟(jì)的繁榮程度的一個(gè)重要指標(biāo)便是交通便利的程度。因此，一條高速公路的建設(shè)意義是十分巨大的，而高速公路的重中之重便是路線設(shè)計(jì)[1]。

2 山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)的影響因素

2.1 地形因素對(duì)路線設(shè)計(jì)的影響

在設(shè)計(jì)山區(qū)高速公路路線前，需獲取該走廊帶的地形及其他重要控制點(diǎn)的坐標(biāo)及高程，一般以1：2000～1：500比例地形圖居多，根據(jù)不同程度的地形起伏變化測(cè)設(shè)不同的地形圖數(shù)據(jù)。在此數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上合理選擇合適線位，以達(dá)到填挖程度較小、橋梁跨度較小、土石方數(shù)量合適、高填深挖段落長(zhǎng)度合適等最終效果。一般山區(qū)路線設(shè)計(jì)相比平原區(qū)，以分離式路基布置得較多，一方面是因考慮橋梁墩高從而影響跨徑選取，另一方面是因隧道較為常見的是以分洞雙洞的形式通過山體，故路線一般平面分離后，采用不同縱段面設(shè)計(jì)完成分離，然后考慮節(jié)約占地及工程造價(jià)等因素，在地形起伏程度較小的區(qū)域回歸至整體式路基布設(shè)。山區(qū)分離式路線如圖1所示。

圖1 山區(qū)分離式路線

2.2 采空區(qū)及喀斯特區(qū)對(duì)路線設(shè)計(jì)的影響

山區(qū)高速公路常見的一個(gè)地質(zhì)控制性因素是采空區(qū)及喀斯特區(qū)。一般情況下，外漏部分采空區(qū)及喀斯特區(qū)可以通過不同方式的工程工法進(jìn)行處置，但對(duì)于未揭露的采空區(qū)及喀斯特區(qū)，處理難度較大。因此，前期對(duì)地貌進(jìn)行初勘或詳勘時(shí)要充分收集地方采空區(qū)資料，并通過現(xiàn)場(chǎng)發(fā)育情況對(duì)可疑地區(qū)進(jìn)行選址鉆孔或者物探，通過對(duì)鉆孔及物探的分析和觀察得到對(duì)應(yīng)采空區(qū)及喀斯特區(qū)位置。如果空腔不大，或者埋深較深，一般對(duì)項(xiàng)目影響不大；如果遇到較大溶洞或采空區(qū)，則一般采取路線避讓的方式?？梢?，地形地貌因素直接影響山區(qū)高速公路局部范圍內(nèi)的路線走向。

2.3 崩塌、滑坡對(duì)路線設(shè)計(jì)的影響

在山區(qū)高速公路選線時(shí)，崩塌、滑坡地區(qū)的影響也不容小覷，如果處理不好會(huì)對(duì)運(yùn)營(yíng)期間的車輛行駛安全帶來嚴(yán)重的安全隱患。在易滑層分布區(qū)，坡體不僅由巖層組成，而且由于易滑層的分布，或地下水?dāng)y帶易滑巖土沿構(gòu)造裂隙面富集而易滑，即使邊坡是這種巖層破壞形成的堆積物，由于含有大量易水化的巖土，在雨季也容易發(fā)生滑動(dòng)。

滑坡防治措施包括改線避滑、局部改變線路平面位置和縱坡位置、減輕重量、反壓、排水及擋土工程等。選線階段，應(yīng)盡量避開大型滑坡地段和連續(xù)分布的滑坡地段，避開巖石層理地段和厚堆積地段，否則應(yīng)采取預(yù)防措施。減重、反壓是治理滑坡的有效、經(jīng)濟(jì)措施，但不適用于環(huán)保要求高的場(chǎng)所和重要建筑物，只能采取擋土墻和排水結(jié)合的措施。在地下水發(fā)育、分布良好的情況下，對(duì)滑坡體或隧道上部進(jìn)行截水是有效的方式，但當(dāng)?shù)叵滤植疾痪鶆驎r(shí)，則只能采用斜孔排水方式，孔深應(yīng)穿過滑動(dòng)帶。當(dāng)滑坡具有多層滑動(dòng)面時(shí)，應(yīng)采用抗滑樁進(jìn)行支護(hù)，但當(dāng)滑動(dòng)面暴露在邊坡上時(shí)，抗滑樁的懸臂太高，成本上考慮不經(jīng)濟(jì)，可采用錨索框架或與樁聯(lián)合支護(hù)的方式。

因此，在線位觸及滑坡體及崩塌體時(shí)，合理的線位選擇和設(shè)計(jì)能有效降低工程難度，減少工程造價(jià)，為日后的高速公路安全運(yùn)營(yíng)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2.4 高填深挖路基對(duì)路線設(shè)計(jì)的影響

山區(qū)高速公路導(dǎo)致地面高程高差很大，使橋隧比例非常高，近年來我國(guó)西南地區(qū)的橋隧比均在50%以上，部分高速段橋隧比甚至高達(dá)80%，而與之伴行的是高填深挖段落長(zhǎng)度較長(zhǎng)。一般以土質(zhì)路塹邊坡高度大于20m，石質(zhì)路塹邊坡高度大于30m為深挖路塹段，深挖路塹如圖2所示。填方邊坡高度大于20m的稱為高填方路基，原則上填高較高的高填段路基需要與橋梁做比選方案，而深挖過深的路塹段，也需要與其他方案進(jìn)行比選。這不僅是工程建設(shè)難度的問題，更是路塹邊坡穩(wěn)定性、路堤沉降穩(wěn)定性的不確定性問題，與行車安全密切相關(guān)。因此，在路線設(shè)計(jì)過程中，要詳細(xì)考慮高填深挖段的相關(guān)衍生問題。即使平縱指標(biāo)得到了很大的緩解，工程建成初期問題并不一定能暴露出來，但經(jīng)過長(zhǎng)期的地質(zhì)構(gòu)造變化或者地質(zhì)災(zāi)害侵襲，高填深挖的養(yǎng)護(hù)問題還是比較突出的，故在設(shè)計(jì)路線的過程中應(yīng)盡可能地降低高填深挖段的段落長(zhǎng)度，在平縱設(shè)計(jì)上更是要做好配合設(shè)計(jì)[2]。

圖2 深挖路塹段

2.5 規(guī)劃及“三區(qū)三線”對(duì)路線設(shè)計(jì)的影響

“三區(qū)三線”中“三區(qū)”指的是城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間、生態(tài)空間三類空間，“三線”指的是根據(jù)城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間、生態(tài)空間劃定的城鎮(zhèn)開發(fā)邊界、永久基本農(nóng)田和生態(tài)保護(hù)紅線三條控制線[3]。

因?yàn)閲?guó)土范圍內(nèi)并不是每一處土地都可以被高速公路的建設(shè)所劃占，所以考慮好“三區(qū)三線”的空間規(guī)劃，合理利用和申報(bào)土地指標(biāo)尤為重要。在路線前期合理避讓“三區(qū)三線”規(guī)劃土地后，可以快速推進(jìn)高速公路建設(shè)的進(jìn)度，避免在與地方各部門接洽的過程中出現(xiàn)新的及其衍生的各類問題。例如，在不確定的情況下侵占部分無法劃占的土地，輕則造成設(shè)計(jì)的反復(fù)，重則影響部分平縱的指標(biāo)及順暢，故應(yīng)在設(shè)計(jì)過程中避免此類問題。

3 山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 平縱設(shè)計(jì)要素

不單是高速公路，各級(jí)公路都需要在現(xiàn)有規(guī)范的框架下調(diào)整平面及縱段面的設(shè)計(jì)指標(biāo)，以達(dá)到行駛安全、舒適、順暢的公路建設(shè)目標(biāo)。但山區(qū)高速公路卻難以保持高標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)，近年來的行業(yè)關(guān)注熱點(diǎn)“大長(zhǎng)下坡”，就是眾多平縱指標(biāo)設(shè)計(jì)困難的一個(gè)縮影，甚至有螺旋式橋梁、隧道下穿隧道等新型路線設(shè)計(jì)情況，在感嘆行業(yè)人員設(shè)計(jì)方案路線創(chuàng)新的同時(shí)，必須提高對(duì)路線的方案安全適用性的重視。

3.2 橫斷面設(shè)計(jì)要素

路線設(shè)計(jì)要考慮橫斷面設(shè)計(jì)實(shí)際情況，保證橫斷面設(shè)計(jì)的可行性及經(jīng)濟(jì)性。山區(qū)的橫斷面布設(shè)在部分地段也是比較困難的，比如較多的陡坡路基，及橫向填挖交界、縱向填挖交界等，主要涉及路基邊坡穩(wěn)定性及路基沉降能否控制在合理合規(guī)區(qū)間內(nèi)。此外，對(duì)支擋結(jié)構(gòu)物的布設(shè)影響也十分巨大，過多過大的支擋結(jié)構(gòu)物可以解決很多建設(shè)問題，但不斷地對(duì)平縱指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試可以節(jié)約更多的工程造價(jià)及縮小建設(shè)規(guī)模。

3.3 構(gòu)造物布設(shè)要素

結(jié)合山區(qū)部分高速公路的實(shí)際情況，路線設(shè)計(jì)方案下合理的構(gòu)造物布設(shè)直接反映了該項(xiàng)目能否順利得到專家的認(rèn)可和行業(yè)的認(rèn)同。減少高墩及大跨徑橋梁，過長(zhǎng)隧道的布設(shè)能夠顯著節(jié)約投資成本，縮短工期，減少不必要的浪費(fèi)。

3.4 造價(jià)控制要素

實(shí)際工程建設(shè)過程中，工程造價(jià)對(duì)工程建設(shè)具有重要影響，控制造價(jià)在合理區(qū)間的能力，也側(cè)面反映出了山區(qū)路線設(shè)計(jì)的能力，一個(gè)優(yōu)秀的設(shè)計(jì)人員需要提高對(duì)造價(jià)的敏感程度，如此才能在設(shè)計(jì)過程中為工程項(xiàng)目的建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)束語

山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)直接影響工程建設(shè)的前中后期各個(gè)階段，如前期影響工程的推進(jìn)速度，中期影響工程的施工難度，后期影響運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)難度。為此，文章簡(jiǎn)要分析了山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)的部分影響因素及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。在進(jìn)行山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)時(shí)，要多搜集、多分析、多研究，切莫在現(xiàn)代化科技及自我臆想中閉門造車，導(dǎo)致設(shè)計(jì)不合理。高速公路建設(shè)是百年大計(jì)，受影響的不只一代人，因此行業(yè)人員在投身公路建設(shè)事業(yè)的同時(shí)，要強(qiáng)化創(chuàng)新、鉆研意識(shí)，以嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的態(tài)度建設(shè)百年工程。