山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)思路及選線方法研究

段俊亮

摘要 文章對目前我國山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)工作主要存在的問題，譬如地質(zhì)條件復(fù)雜、影響因素繁雜展開分析，同時(shí)結(jié)合具體工程實(shí)例，簡單介紹公路路線設(shè)計(jì)思路，提出高速公路路線選線要點(diǎn)，能夠確保該山區(qū)高速公路安全運(yùn)行，顯著減少公路內(nèi)部的安全隱患，提升山區(qū)高速公路的建設(shè)質(zhì)量，旨在為類似項(xiàng)目提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞 山區(qū)高速公路;路線設(shè)計(jì);選線方法

中圖分類號 U412.366 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）05-0031-03

0 引言

不同于普通環(huán)境下的工程建設(shè)，山區(qū)高速公路往往需要面對復(fù)雜的生態(tài)環(huán)境，且地質(zhì)災(zāi)害往往比較普遍。因此這就需要設(shè)計(jì)人員能夠結(jié)合建設(shè)地地形地勢、水文地質(zhì)，并秉承環(huán)保理念，對邊坡工程做出相應(yīng)的要求[1]。山區(qū)高速公路的路線設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)綜合考慮經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、科學(xué)性等指標(biāo)，密切聯(lián)系相關(guān)規(guī)范的技術(shù)要求。因此，對山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)的研究具有顯著現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

三峽翻壩江北高速公路位于湖北省宜昌市夷陵區(qū)境內(nèi)，項(xiàng)目起于太平溪新港，終點(diǎn)與滬蓉高速宜巴段相接，全長35.245 km，雙向四車道，全線設(shè)計(jì)速度80 km/h，路基寬度24.5 m。該項(xiàng)目是三峽翻壩運(yùn)輸體系的重要組成部分，是連接太平溪港與滬蓉高速唯一的高速通道，公路路線的設(shè)置受到規(guī)劃路線地形變化、耕地林場、江河湖泊等的影響，控制因素多，地形條件復(fù)雜，橋隧比高，工程規(guī)模大，施工條件差，環(huán)保景觀要求嚴(yán)格。

2 路線設(shè)計(jì)原則

結(jié)合該項(xiàng)目的地理位置、地形地貌、水文地質(zhì)和服務(wù)功能等因素，在滿足規(guī)范要求的前提下，應(yīng)靈活掌握平縱面設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，盡可能減少對農(nóng)田的占用，同時(shí)控制房屋拆遷量，達(dá)到便捷群眾、保護(hù)環(huán)境的要求;借助地質(zhì)勘探明確建設(shè)沿線地質(zhì)條件，掌握當(dāng)?shù)厮?、道路等的分布，在與當(dāng)?shù)刂鞴懿块T進(jìn)行充分溝通后選擇最佳的線形布置及斷面形式，合理設(shè)置構(gòu)筑物，將路基填挖高度控制在合理的范圍內(nèi);盡可能提升平縱面線形的流暢性，并維持工程建設(shè)與既有自然環(huán)境之間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一;在有限的工程造價(jià)下，提升高速公路的綜合效益，并改善其服務(wù)質(zhì)量，充分發(fā)揮“經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)?！钡脑瓌t。

2.1 充分考慮項(xiàng)目功能和作用

在布置路線時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮到當(dāng)?shù)芈肪W(wǎng)建設(shè)及未來規(guī)劃，注重路線的連接，尤其需要關(guān)注村落、港口、城鎮(zhèn)等之間的路線設(shè)置[2]。對于路網(wǎng)中的重點(diǎn)城鎮(zhèn)、景區(qū)位置，可考慮設(shè)置路線交叉，提升對地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、文化交流的促進(jìn)作用，突出高速公路的社會(huì)意義。

2.2 重視公路安全

公路安全是路線設(shè)計(jì)需要考慮的重要因素，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)遵照運(yùn)行速度的概念，針對公路設(shè)計(jì)中的平縱方案作出安全性評價(jià)，優(yōu)化超高、坡長等指標(biāo)的選取，確保工程始終處于相對可靠的狀態(tài)下，能夠保障車輛、行人的安全。

2.3 地質(zhì)比選

地質(zhì)勘察是設(shè)計(jì)工作開展的基礎(chǔ)和依據(jù)，需要借助地質(zhì)普查來規(guī)避建設(shè)沿線的不良地質(zhì)因素。如有必要，可借助綜合地質(zhì)勘察來提升勘察效果，明確隧道、橋梁等位置的地質(zhì)條件，選擇與之相應(yīng)的施工方案。

2.4 環(huán)保理念

高速公路建設(shè)應(yīng)當(dāng)盡可能減少對原有環(huán)境的破壞，首先須減少對農(nóng)田的占用，避免在環(huán)境敏感地帶開展工程建設(shè)，同時(shí)還要考慮到工程建設(shè)對附近居民生活的影響。在對這些因素作出全面考慮后，比對不同選址方案，確定造地還田、居民拆遷的具體方案。此外，廢土處理也應(yīng)納入設(shè)計(jì)方案中，防止水土流失的發(fā)生，從設(shè)計(jì)層面上突出環(huán)境友好的理念。

2.5 水土保持

水土的保持須從地表水系、水利構(gòu)筑物等因素出發(fā)，從設(shè)計(jì)上重視自然水系的保護(hù)，規(guī)避可能產(chǎn)生的污染問題，并保證水利構(gòu)筑物功能的正常實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)化水土保持效果。

3 路線方案的布設(shè)

該項(xiàng)目確定路線時(shí)以主要控制點(diǎn)為中心展開，密切聯(lián)系當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)、氣候條件等因素，考慮路網(wǎng)當(dāng)前布局及未來規(guī)劃完成路線平縱面設(shè)計(jì)。從路線設(shè)計(jì)的整體視角作出要求，減少農(nóng)田占用、房屋拆遷，并盡可能避開地質(zhì)敏感地帶，秉承環(huán)境友好理念，從源頭上控制噪聲、廢棄等污染的產(chǎn)生[3]。平衡好不同路線指標(biāo)之間的關(guān)系，保證工程建設(shè)與自然環(huán)境之間的和諧統(tǒng)一。

3.1 起點(diǎn)太平溪新港～路溪坪段（K0～K6）

該段路線所經(jīng)區(qū)域地勢起伏較大，在起點(diǎn)段規(guī)劃有太坪溪港和江北翻壩鐵路，沿線分布有高壓輸電線路，同時(shí)縣道X206與該項(xiàng)目交叉。方案布設(shè)主要考慮隧道洞口選址、避讓電力設(shè)施、主線收費(fèi)站、超限檢測站和沿線設(shè)施的布設(shè)。同時(shí)考慮該項(xiàng)目與港口連接線的銜接，以及該項(xiàng)目與規(guī)劃江北翻壩鐵路的協(xié)調(diào)。

3.2 路溪坪～牛溪口段（K6～K17）

該段地形復(fù)雜，路線需穿越山梁、跨越溝谷。沿線分布有高壓輸電線路、樂天溪小型水電站、樂天溪村水廠和原三峽大壩工程下岸溪料場。該段共布設(shè)3個(gè)路線方案，分別是K線、D線和E線。K線方案為明線方案，跨越樂天溪后盡量采用明線、線位適當(dāng)走低，在下岸溪設(shè)置互通與G348宜巴公路連通;D線為高線方案、以隧道為主，跨越樂天溪后采用較為順直的橋隧方案，在覃家臺子設(shè)置互通與下蓮路連通;E線為K線局部研究方案，在樂天溪至下岸溪段路線適當(dāng)走高，主要考慮工程規(guī)模和平縱面指標(biāo)。方案布設(shè)主要從工程規(guī)模及該項(xiàng)目與G348宜巴公路、三峽專用高速公路的銜接角度考慮，盡量避讓沿線村莊和高壓輸電線路，達(dá)到線位的最優(yōu)。

3.3 牛溪口～橫溪段（K17～K21）

該段位于河谷地帶，蓮沱河河道曲折，兩側(cè)山勢較陡，地方路下蓮路與該項(xiàng)目基本平行伴行，局部路段沖溝分布較多，沿線分布有唐家壩小型水電站和水電站引水渠，是控制路線布設(shè)的制約因素。該段共布設(shè)4個(gè)方案，分別是K線、B線、H線和F線。均為沿蓮沱河兩岸布設(shè)的比選方案。方案布設(shè)主要從工程規(guī)模、地質(zhì)情況、與地方路下蓮路的干擾、環(huán)保及房屋電力拆遷等方面綜合考慮。

4 路線選線方法及要點(diǎn)

4.1 明確地質(zhì)選線要點(diǎn)

在此山區(qū)高速公路項(xiàng)目之中，結(jié)合公路選線特點(diǎn)能夠得知，設(shè)計(jì)人員通過采用地質(zhì)選線方式，可以確保公路建設(shè)成本得到更好控制。通過采用地質(zhì)選線模式，并結(jié)合山區(qū)高速公路項(xiàng)目所在地區(qū)的地質(zhì)條件，加強(qiáng)公路路線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而制定出更加完善的設(shè)計(jì)方案。同時(shí)，采取地質(zhì)選線方式，可以顯著降低公路項(xiàng)目的建設(shè)成本，確保公路工程造價(jià)得到更好控制。

在實(shí)際選線期間，要求設(shè)計(jì)人員科學(xué)確定出山區(qū)公路走廊帶，由于公路所在地區(qū)的地形起伏比較大，存在較多的陡峭邊坡結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)人員通過加強(qiáng)實(shí)地勘察能夠得知，影響高速公路安全運(yùn)行的主要因素是滑坡，通過采取繞避或者處治的方式，減小滑坡對公路建設(shè)質(zhì)量產(chǎn)生的影響，不斷提高山區(qū)高速公路建設(shè)的安全性。設(shè)計(jì)人員確定好公路路線走廊段之后，要科學(xué)制定路線設(shè)計(jì)方案，在全面了解該地區(qū)地形地貌的基礎(chǔ)上，盡可能繞避地質(zhì)條件比較復(fù)雜的區(qū)域，并且與實(shí)地的地形條件相契合，降低高速公路工程規(guī)模。

為了確保山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)方案得到更好執(zhí)行，設(shè)計(jì)人員還要親自到建設(shè)場地進(jìn)行勘察，并對各項(xiàng)勘察數(shù)據(jù)與資料進(jìn)行合理的分析，并優(yōu)化既有的路線選線方案，在實(shí)際優(yōu)化的過程當(dāng)中，要結(jié)合山區(qū)高速公路坡面特點(diǎn)，優(yōu)化平面設(shè)計(jì)方案，盡可能避開滑坡地區(qū)，防止山區(qū)滑坡出現(xiàn)大面積坍塌[4]。同時(shí)，在選線的過程當(dāng)中，若公路兩側(cè)溝道存在滑坡體，設(shè)計(jì)人員需要在滑坡對路線影響比較小的一面設(shè)置路線。

4.2 安全選線要點(diǎn)

（1）合理確定幾何線性指標(biāo)。結(jié)合山區(qū)地形地貌情況，科學(xué)選擇幾何線性指標(biāo)，并根據(jù)相鄰路段基數(shù)指標(biāo)，以此為重要基礎(chǔ)，采取數(shù)字仿真技術(shù)和BIM技術(shù)，針對公路行車進(jìn)行有效模擬，對公路路線的縱向指標(biāo)進(jìn)行全面檢驗(yàn)，從而確保高速公路車輛行駛更加舒適。

（2）優(yōu)化山區(qū)高速公路路線的縱面設(shè)計(jì)方案。為了更好地避開陡峭邊坡，在公路路線選線環(huán)節(jié)，若遇到連續(xù)上坡或者連續(xù)下坡，還要設(shè)計(jì)避險(xiǎn)車道與爬坡車道，在實(shí)際設(shè)計(jì)工作之中，通常需要將爬坡車道與避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)在上下坡部位，并結(jié)合山區(qū)高速公路的交通能力，進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，確保公路運(yùn)行壽命符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)要求，進(jìn)一步提升山區(qū)高速公路的安全質(zhì)量與服務(wù)水平。

4.3 環(huán)境選線

為了降低不良地質(zhì)條件對公路建設(shè)的影響并減少開挖工程量，在開展整體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)對建設(shè)地的地質(zhì)條件予以全面的考慮，將工程建設(shè)對環(huán)境的不利影響控制在可接受的范圍內(nèi)。同時(shí)，參建各單位在項(xiàng)目全過程中也應(yīng)當(dāng)樹立起環(huán)境保護(hù)理念，積極采用先進(jìn)選線方法。同時(shí)，在選線過程中若不可避免地會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生破壞，則應(yīng)提前制定補(bǔ)償方案，譬如可安排綠化單位在工程建設(shè)的基礎(chǔ)上做美化處理，提升建設(shè)沿線的生態(tài)效益。一般來說，受到地質(zhì)條件等的影響，山區(qū)高速公路往往需要考慮復(fù)雜因素作用，因此在選線過程中若過于追求高指標(biāo)，那么就會(huì)導(dǎo)致工程量隨之上升，工程造價(jià)也就會(huì)顯著提升，同時(shí)還會(huì)提升挖填工程量，導(dǎo)致自然環(huán)境的破壞。因此，在確定線路時(shí)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)順應(yīng)既有地勢的變化，秉承“宜曲不宜直”的原則，提升對既有地形的利用，在適應(yīng)建設(shè)法規(guī)及規(guī)范的基礎(chǔ)上，將工程與地形地貌結(jié)合在一起。

以牛溪口～橫溪段（YK15+000～K20+750）為例，該段位于河谷地帶，蓮沱河河道曲折，兩側(cè)山勢較陡，地方路下蓮路與該項(xiàng)目基本平行伴行，局部路段沖溝分布較多，沿線分布有唐家壩小型水電站和水電站引水渠，是控制路線布設(shè)的制約因素。方案布設(shè)主要從工程規(guī)模、地質(zhì)情況、與地方路下蓮路的干擾及房屋電力拆遷等方面綜合考慮。該段共布設(shè)4個(gè)方案，分別是K線、B線、H線和F線，如圖1所示。

4.3.1 K線

K線從牛溪口為避讓覃家臺子至聶家口段蓮沱河?xùn)|側(cè)山坡上的水電站引水渠，在該段沿蓮沱河西側(cè)的山坡布線，至聶家口后避讓唐家壩水電站及其引水渠轉(zhuǎn)向東北，沿蓮沱河?xùn)|側(cè)山坡展線，與下蓮路并行，跨越蓮沱河后至橫溪。對應(yīng)B線、H線段路線全長4.124 km，對應(yīng)F線段路線全長3.300 km。

4.3.2 B線

B線在覃家臺子順接K線，沿蓮沱河布線，而后避讓唐家壩水電站并設(shè)置唐家壩隧道穿越山梁，在蓮沱河西側(cè)山坡上、唐家壩水電站引水渠下方布線，至唐家壩后轉(zhuǎn)向北，接上K線。路線終點(diǎn)BK20+598.103接K線K20+750，路線全長3.972 km，較K線短151.897 m。

4.3.3 H線

初測外業(yè)驗(yàn)收階段，專家組根據(jù)現(xiàn)場看線情況提出：BK18+000～BK20+000段增加將主線右移設(shè)置橋梁或半路半橋的方案比選。項(xiàng)目組根據(jù)此意見進(jìn)行了方案研究和現(xiàn)場踏勘，擬定了H線方案。該方案從環(huán)保角度考慮，減少深路塹、避讓唐家壩水電站引水渠。路線走向與B線一致，局部路段適當(dāng)走低，采用橋梁方案。路線終點(diǎn)HK20+596.957接K線K20+750，路線全長3.971 km，較K線短153.043 m。

4.3.4 F線

K線為了避讓蓮沱河?xùn)|側(cè)水電站引水渠，在覃家臺子至聶家口段多次跨越蓮沱河，為了減少跨越次數(shù)，提出在蓮沱河?xùn)|側(cè)山坡上布線的F線。F線起點(diǎn)在牛溪口與K線順接，從吳家壩跨越蓮沱河后，在水電站引水渠東側(cè)沿山腰布線，至聶家口轉(zhuǎn)向東北接上K線。路線終點(diǎn)FK18+334.422接K線K18+300，路線全長3.334 km，較K線長34.422 m。

K方案與F方案比較而言，F(xiàn)線工程規(guī)模較大、與小型水電站引水渠有干擾，另外山坡上多處發(fā)育的小型泥石流對工程及后期運(yùn)營存在安全隱患。所以直接采用K線方案。

K方案與B方案比較而言，由于K線沿線山勢較陡，不可避免地會(huì)帶來深挖路段，高邊坡路段長達(dá)1 588 m，對環(huán)境的影響較大，相應(yīng)的工程處置措施較B線要大。由于B線在工程規(guī)模、工程地質(zhì)、與周邊控制因素的協(xié)調(diào)性和環(huán)保等方面具有優(yōu)勢，兩者比較推薦B線。

B方案與H方案比較而言，由于B線沿山腰布線，不可避免地會(huì)帶來深挖路段，高邊坡路段長1 177 m，對環(huán)境的影響較大，相應(yīng)的工程處置措施較大;而H線采用橋梁方案，盡量規(guī)避了上述問題。因此，從環(huán)保方面比較，H線較優(yōu)。雖然H線橋梁規(guī)模較大，但其盡可能避讓了不良地質(zhì)，大范圍減少了高填深挖，拆遷少、防護(hù)排水圬工少，工程安全隱患小，在與周邊控制因素的協(xié)調(diào)性和環(huán)保等方面具有優(yōu)勢，體現(xiàn)了綠色公路的建設(shè)新理念。因此，設(shè)計(jì)推薦H線。

5 結(jié)語

總體來看，山區(qū)高速公路的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)對綜合考慮各項(xiàng)影響因素，從水文地質(zhì)、環(huán)境友好等方面入手，優(yōu)化路線選擇的合理性與科學(xué)性。生態(tài)保護(hù)、自然災(zāi)害對于路線設(shè)計(jì)的影響比較顯著，這就需要設(shè)計(jì)人員能夠結(jié)合地勘報(bào)告，協(xié)調(diào)不同指標(biāo)之間的關(guān)系，優(yōu)化整體設(shè)計(jì)方案。

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