華西雨屏地區(qū)山區(qū)公路設(shè)計

衡喜山

中鐵二院工程有限責任公司 四川 成都 610031

華西雨屏帶是指位于我國四川省西部地區(qū)的一個多雨帶，地處成都平原與川西高原的過渡地帶，主要的范圍包括也就是在綿陽市、德陽市、成都市、眉山市和樂山市以西，岷山、邛崍山、大雪山、夾金山、大小相嶺和大涼山一線以東的地區(qū)。華西雨屏帶是一個東西寬度大約為50至70km，南北延伸大約為400至450km，總面積約為2.5萬km2的狹長區(qū)域。從地形區(qū)來看，這一地區(qū)主要地處我國的橫斷山脈地區(qū)，由于地形落差巨大，從而對于來自太平洋的東南季風和來自印度洋的西南季風，起到了明顯的阻擋作用，從而形成了一個降水豐富多雨霧的地區(qū)。該地區(qū)的年降水量在1200mm至2000mm之間，是我國年均降雨量最大，日照時間最短的地區(qū)，可以說是我國的“雨霧之極”[1]。

圖1 華西雨屏帶位置及公路項目地理位置

1 洪雅至峨眉山公路項目概況

洪雅至峨眉山公路新建工程（柳江至終點段）項目（以下簡稱“項目”）位于眉山市洪雅縣，設(shè)計起點位于柳江鎮(zhèn)以東，終點位于洪雅與峨眉山市界處。路線總體呈南北走向，路線起點出發(fā)后一路爬坡，部分路段結(jié)合地形采用分離式路基，其中大包山路段，以橋代隧，沿大包山西側(cè)和南側(cè)環(huán)形布設(shè)，再穿馮灣隧道；右線連續(xù)設(shè)置王灣隧道、馮灣隧道出洞后左線匯合后繼續(xù)前行，沿袁坪壩繞行，經(jīng)三江口隧道至門坎沱附近與待建的川零公路平面交叉，最終到達本項目的終點，洪雅縣與峨眉山市縣界處。

項目全長21.8km，雙向四車道，路基寬度21m，公路I級荷載標準。全線共設(shè)置橋梁31座，總長7659m；隧道4座，總長1650.5m；橋隧比：42.7%。控制性工程為陡沖子大橋（2*83m預(yù)應(yīng)力T構(gòu)梁橋），大巴山特大橋（全長1030m），王灣隧道（全長999m）。項目計劃建設(shè)工期36個月，實際工期58個月。

2 華西雨屏帶公路建設(shè)項目特點

項目位于四川盆地與橫斷山脈交接處，周圍峨眉山、瓦屋山環(huán)繞，是典型的西南山區(qū)公路[2]。項目起點和終點高差大，全線平均縱坡3.3%。沿線地形陡峭，溝壑縱橫，不良地質(zhì)多，特別是項目位于華西雨屏降雨帶上，項目建設(shè)期統(tǒng)計顯示，平均降雨量接近2000mm，高于四川盆地平均值100%（圖2），陰雨天時間占全年75%（圖3），給項目建設(shè)帶來諸多挑戰(zhàn)。

圖2 建成后項目近景

圖3 項目建設(shè)期洪雅縣當?shù)亟邓浚╩m）

圖4 項目建設(shè)期洪雅縣當?shù)赜晁欤ㄌ欤?/p>

從以上圖表可以看出，該區(qū)域由于降雨充足，降雨時間長，降雨特點不僅有瞬時特大暴雨，也有持續(xù)中等強度中雨，還有規(guī)律性間歇式降雨，空氣中掛滿小水珠的煙霧式降雨也是這個地區(qū)常見天氣，范圍覆蓋整個公路建設(shè)地段。該地區(qū)降雨具有明顯的垂直差異（立體氣候），起點柳江鎮(zhèn)海拔低，終點高廟鎮(zhèn)海拔高。氣溫隨海拔的升高而下降，海拔每增加100m，氣溫下降0.66℃；降雨量隨海拔的增高而增大，具有海拔越高，氣溫越低，降雨偏多的氣候特點。這些降雨導(dǎo)致地表土壤含水量大，道路施工對土壤的擾動就會帶來一系列次生破壞，比如表面坍滑，滑坡，疊加該區(qū)域特殊的山區(qū)地形，表層土壤覆蓋層薄，順層工點多，局部坍滑常常會牽引周圍土壤擴大化。由于土壤含水量大，導(dǎo)致挖土方無法直接作為路基填料鋪筑，一般處理措施無法降低其含水量（翻曬、避雨期施工），而需要對不合格填料進行改良處理，依據(jù)改良土實驗的結(jié)果，調(diào)整合適的填土方含水量以達到道路路基填筑標準。項目經(jīng)過山腰平緩路段，常遇見軟土地質(zhì)，部分軟土四周無排水通道且補水量較大，采用填土路基通過會導(dǎo)致沉降值超限，如果該路段改為橋梁工程通過又會增加項目工程預(yù)算。正是以上各種不利因素，導(dǎo)致工期延長。

3 華西雨屏帶公路建設(shè)規(guī)律分析

華西雨屏帶整體處于我國第一級階梯和第二級階梯過度地段，地形起伏大，地質(zhì)活動劇烈，溝壑縱橫，疊加本區(qū)域降水量充沛，對公路工程建設(shè)不利。收集最近幾年在本區(qū)域公路建設(shè)經(jīng)驗，從投資、造價、建設(shè)規(guī)模、技術(shù)特點、工期等方面分析[3]。

項目一：洪雅至峨眉山公路新建工程（柳江至終點段）

項目二：瓦屋山快速通道

項目三：洪雅七里坪連接線

表1 華西雨屏山區(qū)公路分析表

抽取三個近些年在該地區(qū)公路項目進行分析，項目一是作者所經(jīng)歷的項目，位于華西雨屏山區(qū)核心區(qū)，道路等級為公路I級；項目二緊鄰項目一，道路等級為公路I級；項目三為景區(qū)連接線，道路等級為公路II級。三個項目各個指標平均值作為華西雨屏帶公路樣本同四川盆地內(nèi)公路樣本做對比。可以得到以下圖表：

由上圖可知，同等建設(shè)規(guī)模下，華西雨屏山區(qū)公路在每公里造價、橋隧比、工期都高于四川盆地內(nèi)公路項目。進一步對比分析，公路工程由于橋隧比高導(dǎo)致的每公里造價偏高是正?，F(xiàn)象，可是工期偏高60%值得引起注意。根據(jù)對本項目的深入調(diào)查，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致工期增加的主要原因就是降雨量和降雨天數(shù)遠遠大于盆地內(nèi)工程項目，適合施工的天氣偏少，次要原因是大量雨水導(dǎo)致的工程次生問題，比如滑坡、坍塌、填料含水量高等，這樣也就解釋了為什么在華西雨屏山區(qū)公路建設(shè)工期偏長的原因[4]。

4 華西雨屏帶公路建設(shè)經(jīng)驗總結(jié)

本項目已于2021年底建成通車，比設(shè)計工期晚了近兩年，總結(jié)設(shè)計施工經(jīng)驗得出以下需要注意的問題：

1）重視雨水天氣對施工帶來的影響，適當增加利用挖方改良土比例

面對華西雨屏地帶大量的雨水天氣，設(shè)計中部分的以挖做填土石方施工往往受氣候、工期、山區(qū)地形及其它不利施工條件的影響，不能按設(shè)計施工。需要對可以利用的挖方進行土體改良，改善土方含水量，進而進行路基填方施工，因此在設(shè)計中需要增加改良土設(shè)計。從該地區(qū)項目統(tǒng)計表可以看出改良土比例在20%左右，改良合格后的土方才能作為路基填料使用。

表2 項目實際利用挖方和改良土比例表

2）公路路線走向依山形地勢而行，適當增加橋梁工程比例，減少路基工程比例

增加橋梁工程占比會導(dǎo)致項目整體造價提高，但是帶來的好處也是顯而易見的的。根據(jù)我國公路設(shè)計土石平衡的原則，挖出的土方量盡量作為填筑路基的填方量，然而本地區(qū)的特殊性，大量設(shè)計中可以利用的土方需要經(jīng)過改良才能利用，部分受氣候、工期及地形的影響不能利用。因此適當減少路基工程，不僅減少了土石方總量的開挖，避免了挖土方不能利用的情況，也減少了棄土方，客觀上維持了項目所在地原生態(tài)，保護了自然環(huán)境。其次橋梁工程的增加，減少了開挖山體邊坡產(chǎn)生的地質(zhì)次生災(zāi)害的問題，通過橋梁工程跨越巖堆體、順層地質(zhì)區(qū)、易塌方區(qū)，保證了施工安全，也提高了工程質(zhì)量，工期更有保障。

3）提高排水設(shè)計標準，增加各類排水設(shè)施

根據(jù)本項目施工期間暴雨強度等級和降雨量，建議路基段無論填挖高度全線設(shè)置截水溝，平臺截水溝，邊坡急流槽等排水設(shè)施[5]。四川地區(qū)邊坡截水溝通常采用漿砌片石作為材料，遇到暴雨密集期，洪水掏蝕后邊溝容易開裂、漏水。項目后期改為C30素混凝土，提高了排水設(shè)施等級。做好涵洞進出口順接設(shè)計，引導(dǎo)山體集水快速通過公路范圍。

4）注重景觀設(shè)計，讓公路工程同自然景色和諧共處

華西雨屏地帶降雨量豐沛，降水多也造成了該地區(qū)豐富的自然景觀，滿眼望去大地鋪滿了綠色植被，高低錯落的地勢會在某些路段創(chuàng)造出很多別致的景觀，設(shè)計時堅持因地制宜、融入自然的原則，讓每一條公路都成為景觀大道。具體措施有增加觀景停車區(qū)，挖掘人文景色；在公路兩旁設(shè)置1m高景觀碎落臺并進行綠化等。

5）多措并舉，保證道路行車安全

位于華西雨屏帶的公路縱坡大，道路濕滑。工程除了采用一般的交通工程保證安全以外，還需要針對自身特點沿路幅標志標線處設(shè)置反光突起標志，增加夜晚行車視線。在下坡彎道處設(shè)置減速帶，在雨大、霧多、冰雪覆蓋路段的兩側(cè)防撞墻和護欄上設(shè)置黃閃燈，作為極端天氣時引導(dǎo)行車的重要輔助手段，保證道路安全。

5 結(jié)語

在華西雨屏帶建設(shè)公路工程面臨著諸多特點，總結(jié)為多陰雨天、地形陡峭、地質(zhì)復(fù)雜、土壤含水量偏高、生態(tài)多樣性豐富，環(huán)保要求高等。通過優(yōu)化公路線性設(shè)計，增大橋梁工程比重，提高改良土比列，增強交通安全設(shè)施和加強景觀設(shè)計，貫徹了公路工程“安全、環(huán)保、經(jīng)濟、合理、和諧”的理念，為后續(xù)工程提供寶貴的建設(shè)經(jīng)驗。