論山區(qū)高速路線設(shè)計(jì)影響因素

馬洪江

摘要 山區(qū)高速公路作為國家公路網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分，在山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮著極為關(guān)鍵的作用。但由于山區(qū)地形復(fù)雜，地質(zhì)構(gòu)造變化較大，給山區(qū)高速線路設(shè)計(jì)帶來較大困難。為有效提高山區(qū)線路設(shè)計(jì)合理性，充分發(fā)揮道路使用功能，并保證山區(qū)高速公路安全穩(wěn)定運(yùn)營，該文章根據(jù)山區(qū)地形特征及生態(tài)發(fā)展要求，分別從地形地貌特征、地質(zhì)構(gòu)造、環(huán)境保護(hù)、區(qū)域規(guī)劃及造價(jià)五個(gè)方面分析了對道路線路設(shè)計(jì)的具體影響，并提出了科學(xué)合理的設(shè)計(jì)優(yōu)化建議，以期能有效確保山區(qū)公路設(shè)計(jì)的合理性，提高山區(qū)公路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保及社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞 山區(qū)高速公路項(xiàng)目；路線設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)因素分析

中圖分類號U412.366文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號 2096-8949（2024）07-0043-03

0 引言

山區(qū)地形條件復(fù)雜多變，地勢起伏較大且溝谷河流分布眾多，在進(jìn)行高速公路設(shè)計(jì)時(shí)需考慮的因素較多，如地形地貌特征、地質(zhì)條件、生態(tài)保護(hù)、投資成本等，任何方面考慮不到位，都會(huì)在一定程度上降低高速路線設(shè)計(jì)的整體效果，影響公路建設(shè)的綜合效益。為此，為提高山區(qū)高速路線設(shè)計(jì)水平，保證山區(qū)公路建設(shè)的順利實(shí)施，該文系統(tǒng)分析了山區(qū)高速路線設(shè)計(jì)的影響因素，并提出了設(shè)計(jì)優(yōu)化建議，具有重要意義。

1 地形地貌因素對山區(qū)道路線路設(shè)計(jì)影響

1.1 縱向地形因素影響

山區(qū)公路沿道路縱向地勢起伏大，并且構(gòu)造形式不同，其縱斷面示意，如圖1所示。對于山區(qū)高速公路項(xiàng)目，在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)提前做好山區(qū)地形勘查工作，根據(jù)地形特征、地質(zhì)構(gòu)造、交通需求等各方面因素進(jìn)行統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，以有效提升公路設(shè)計(jì)安全性、經(jīng)濟(jì)性[1]。

1.2 橫向地形因素影響

山區(qū)地勢陡峻，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜多變，高速公路路線具有落差大、縱橫向坡度相互交錯(cuò)等特征，其橫斷面示意，如圖2所示。

山區(qū)公路設(shè)計(jì)時(shí)，道路橫坡主要包含1∶1、1∶2及1∶4三種形式，通常對于地形變化較大路段，其道路橫坡較大，為保證道路安全性、可靠性，需采取必要的路基加固措施，如增大路基邊坡平臺(tái)寬度、階梯開挖、設(shè)置擋墻等。對于地形落差較大部位，需通過橋梁進(jìn)行路線過渡，但其樁基及墩臺(tái)施工較為困難，所以山區(qū)線路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡可能繞避橫坡較大地段，若難以繞避，需對橋梁實(shí)施加固處理，并對設(shè)計(jì)方案的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性實(shí)施分析，從而確定出經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案[2]。

2 地質(zhì)因素對山區(qū)道路線路設(shè)計(jì)影響

2.1 斷裂構(gòu)造因素影響

斷裂構(gòu)造為典型的不良地質(zhì)條件，在斷裂構(gòu)造作用下圍巖會(huì)產(chǎn)生破裂，強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性顯著下降，極易引發(fā)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。按照圍巖破裂基本特征，斷裂構(gòu)造主要包括斷層、節(jié)理及裂隙三種形式。通過現(xiàn)場勘查，該山區(qū)公路沿線存在由南向西的斷裂構(gòu)造，并且分布范圍較大。

（1）該山區(qū)公路場區(qū)內(nèi)斷裂帶分布廣泛，占道路整體長度的80%，周邊巖體裂解、破碎，并出現(xiàn)圍巖偏斜現(xiàn)象。圍巖呈現(xiàn)明顯的節(jié)理特征，以3～4節(jié)理裂隙為主，并且大部分裂縫呈封閉狀態(tài)，局部裂縫呈現(xiàn)擴(kuò)張狀態(tài)，裂縫分布較為密集，每延米大約2～6條，其中圍巖破裂區(qū)域裂縫長度較長。斷裂構(gòu)造使得圍巖破裂為形狀不一的碎塊，嚴(yán)重破壞巖體整體性，降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載能力[3]。

（2）節(jié)理裂隙發(fā)育加速圍巖結(jié)構(gòu)碎裂，顯著降低結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并導(dǎo)致地下水滲透，對周邊圍巖造成浸蝕破壞；加之路基開挖影響，導(dǎo)致路基邊坡穩(wěn)定性急劇下降，從而引發(fā)更加嚴(yán)重的災(zāi)害。同時(shí)，節(jié)理裂隙作用下，圍巖強(qiáng)度顯著降低，造成樁基摩阻力不足，不宜進(jìn)行樁基施作。

（3）場區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要為節(jié)理、裂隙，會(huì)在一定程度上影響隧道巖體穩(wěn)定性，并且引發(fā)地下水滲透，隧道開挖階段如果處治不到位，極易引發(fā)洞體垮塌問題。

（4）路基施工完成后，在結(jié)構(gòu)自重影響下，斷裂構(gòu)造部位將會(huì)產(chǎn)生路面裂縫及差異性沉降等問題，需對圍巖實(shí)施加固處理，從而造成施工成本增加。因此，在進(jìn)行公路設(shè)計(jì)時(shí)，綜合考慮圍巖穩(wěn)定性及成本等各方面因素影響，科學(xué)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，盡可能繞避斷裂地段[4]。

（5）斷裂構(gòu)造造成圍巖結(jié)構(gòu)開裂，顯著降低圍巖強(qiáng)度，極易引發(fā)邊坡滑坡、垮塌災(zāi)害，尤其對于地質(zhì)軟硬不一地段滑坡風(fēng)險(xiǎn)更高。

2.2 巖溶因素影響

巖溶又稱“喀斯特地貌”，主要是在地表及地下水流持續(xù)沖刷、浸蝕作用下形成的地貌類型。按照巖溶發(fā)育形態(tài)，主要包括地表巖溶與地下巖溶兩大類，在進(jìn)行山區(qū)公路設(shè)計(jì)時(shí)，需充分根據(jù)場區(qū)內(nèi)地形地貌特征科學(xué)規(guī)劃道路線形，盡可能繞避地表巖溶區(qū)域[5]。

地下巖溶具有較強(qiáng)的隱蔽性，通過常規(guī)調(diào)查手段通常無法準(zhǔn)確了解其分布位置，給山區(qū)公路建設(shè)帶來較大風(fēng)險(xiǎn)，特別是桂、湘、贛等地區(qū)地下溶洞分布廣泛，高速公路樁基施工中極易出現(xiàn)溶洞坍塌現(xiàn)象，影響公路橋梁建設(shè)安全，并造成較大嚴(yán)重?fù)p失。因此，山區(qū)公路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)強(qiáng)化地質(zhì)勘探，采用先進(jìn)技術(shù)手段對沿線地形、地質(zhì)條件實(shí)施全方位調(diào)查，以有效繞避地下溶洞區(qū)域，提高公路建設(shè)安全，降低工程造價(jià)[6]。某山區(qū)公路地下暗河分布圖，如圖3所示。

2.3 崩塌因素影響

節(jié)理裂隙使圍巖強(qiáng)度降低，承載性能顯著下降，在外部荷載及自身重力作用下容易破碎。尤其對于軟硬不一地層，在雨水滲透浸蝕后，軟巖層發(fā)生裂化，容易出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象，而硬巖層由于節(jié)理裂隙存在，穩(wěn)定性急速下降，在施工干擾及持續(xù)性降雨影響下，極易產(chǎn)生崩塌災(zāi)害。

高陡邊坡地帶巖層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，層間構(gòu)造差異性較大，圍巖完整性較差，在路基邊坡開挖時(shí)容易產(chǎn)生邊坡垮塌現(xiàn)象，導(dǎo)致工程建設(shè)無法順利開展。而對于花崗巖地段，風(fēng)化程度較高，圍巖穩(wěn)定性下降，在持續(xù)性強(qiáng)降雨影響下，邊坡容易產(chǎn)生滑坡、崩塌問題。因此，在山區(qū)公路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分了解高陡邊坡崩塌產(chǎn)生機(jī)理，盡可能繞避崩塌地段，當(dāng)必須經(jīng)過崩塌地段時(shí)需采取科學(xué)有效的措施對邊坡實(shí)施補(bǔ)強(qiáng)加固，以有效提升邊坡整體穩(wěn)定性，保證山區(qū)公路建設(shè)及運(yùn)營安全[7]。

2.4 高液限土因素影響

根據(jù)最新《公路項(xiàng)目路基設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，路基填筑材料液、塑性指數(shù)分別不得超過50IP和26IP，并嚴(yán)禁采用高液限土進(jìn)行填筑，當(dāng)必須采用高液限土作為路基填料時(shí)，應(yīng)對其實(shí)施改良處理，待其性能滿足要求后方能用于路基填筑施工。

（1）高液限土濕度大、強(qiáng)度低，承載性能較差，通常不能直接用作路基填料，必須經(jīng)過改良處理后，才能滿足使用要求，否則將會(huì)形成“彈簧土”，降低路基填筑質(zhì)量，影響道路運(yùn)營安全。從工程造價(jià)方面來看，相較于常規(guī)填方路堤，高液限土路基整體成本較高，其改良處理成本為12元/m3，但若將其棄之不用，將會(huì)增大防護(hù)及環(huán)保費(fèi)用，并會(huì)對生態(tài)環(huán)境造成一定破壞。因此，與普通填料相比，高液限土無論是改良處理，或是棄之不用其綜合成本均會(huì)較大。

（2）高液限土壓縮模量較大，含水率高，在降雨作用下容易達(dá)到飽和狀態(tài)，如果在高液限土區(qū)域開挖路塹，容易造成邊坡滑坡災(zāi)害，威脅道路使用安全。因此，在進(jìn)行山區(qū)公路設(shè)計(jì)時(shí)，需強(qiáng)化地質(zhì)勘查，充分了解沿線地質(zhì)條件，以有效避開高液限土地段。當(dāng)無法避開時(shí)，應(yīng)采取科學(xué)方法對高液限土實(shí)施改良處理，確保滿足使用性能。

3 環(huán)境保護(hù)因素對山區(qū)道路線路設(shè)計(jì)影響

山區(qū)公路建設(shè)極大地方便了山區(qū)人們的生產(chǎn)生活，并有效推動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但同時(shí)也對生態(tài)環(huán)境造成了一定程度的破壞，導(dǎo)致水土流失、山體滑坡、泥石流等諸多災(zāi)害。所以，在山區(qū)公路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮生態(tài)環(huán)境保護(hù)問題，最大限度降低對環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

（1）在山區(qū)公路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分做好現(xiàn)場調(diào)查工作，全面了解生態(tài)環(huán)境分布特征，堅(jiān)持綠色環(huán)保設(shè)計(jì)理念，合理規(guī)劃線路布局，從而有效減少對沿線生態(tài)環(huán)境的破壞，推動(dòng)山區(qū)公路建設(shè)和山區(qū)環(huán)境的和諧發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的局面。

（2）山區(qū)公路設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循“綠色環(huán)?！钡脑O(shè)計(jì)理念，并在施工階段全面落實(shí)，科學(xué)做好各項(xiàng)環(huán)境保護(hù)工作，減少對生態(tài)環(huán)境的不良影響。同時(shí)，在山區(qū)公路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合地域元素，科學(xué)融入當(dāng)?shù)匚幕厣⒈ＷC設(shè)計(jì)連續(xù)性，將地域文化、環(huán)境、人文特色等各項(xiàng)元素有機(jī)融合在一起，實(shí)現(xiàn)山區(qū)公路與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

4 區(qū)域規(guī)劃因素對山區(qū)道路線路設(shè)計(jì)影響

山區(qū)公路連通性對推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分關(guān)鍵的作用，能有效促進(jìn)山區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的全方位發(fā)展。

（1）山區(qū)公路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合城區(qū)、工業(yè)區(qū)及重點(diǎn)農(nóng)業(yè)區(qū)分布特征，合理規(guī)劃線路布局，盡可能使山區(qū)公路經(jīng)過或接近上述區(qū)域，為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供便利，并降低各區(qū)域之間的沖突，保證山區(qū)公路建設(shè)的順利開展。

（2）山區(qū)公路設(shè)計(jì)須根據(jù)區(qū)域規(guī)劃及當(dāng)?shù)亟煌顩r進(jìn)行合理選線，若線路布置不合理，會(huì)嚴(yán)重影響公路使用價(jià)值，降低項(xiàng)目建設(shè)的綜合效益。

5 造價(jià)因素對山區(qū)道路線路設(shè)計(jì)影響

山區(qū)地形較為復(fù)雜，在進(jìn)行高速公路建設(shè)時(shí)，所需建筑材料較多，并且施工難度較大，需采取的安全、技術(shù)等各方面措施較多，顯著增大工程建設(shè)成本。所以，在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)山區(qū)地形、地質(zhì)及實(shí)際交通需要，科學(xué)進(jìn)行線路設(shè)計(jì)，在保證路線安全、合理的前提下，最大限度降低造價(jià)。

6 結(jié)論

綜上所述，山區(qū)地形條件復(fù)雜多變，地勢起伏較大且溝谷河流分布眾多，高速公路建設(shè)難度較大，山區(qū)地形條件、地質(zhì)構(gòu)造、區(qū)域規(guī)劃及工程造價(jià)等各方面因素，均會(huì)對公路建設(shè)造成不利影響。因此，在進(jìn)行高速線路設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮地形、地質(zhì)、環(huán)保、造價(jià)等因素的影響，根據(jù)山區(qū)實(shí)際情況，合理規(guī)劃線路布局，最大限度提高路線設(shè)計(jì)合理性，確保道路使用功能得到充分發(fā)揮，從而提高公路建設(shè)的綜合效益，推動(dòng)山區(qū)經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]李泓韋. 山區(qū)高速公路設(shè)計(jì)中土石方對路線方案的影響分析[J]. 工程技術(shù)研究， 2023（21）： 169-171.

[2]王維濤. 山區(qū)高速線路設(shè)計(jì)的常見問題及解決對策初探[J]. 交通建設(shè)與管理， 2023（1）： 134-135.

[3]王永峰， 王濤， 王佐， 等. 山區(qū)高速公路路線選線及橋梁設(shè)計(jì)考慮因素[J]. 公路， 2022（5）： 42-45.

[4]蔡素軍， 李華. 生態(tài)環(huán)境在路線設(shè)計(jì)中的影響因素分析[J]. 公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版）， 2018（12）： 288-290.

[5]王志儒， 葉婭麗. 關(guān)于高速路線設(shè)計(jì)交通安全影響因素的研究[J]. 黑龍江交通科技， 2020（10）： 38+40.

[6]石立峰， 歐陽堯， 李程， 等. BIM技術(shù)在提升市政道路設(shè)計(jì)方法中的應(yīng)用研究[C]. 2023年全國工程建設(shè)行業(yè)施工技術(shù)交流會(huì)論文集（下冊）. 施工技術(shù)編輯部， 2023： 388-389.

[7]夏寧. 計(jì)算機(jī)輔助合成路線設(shè)計(jì)的現(xiàn)狀和未來展望[C]. 2019中國化學(xué)會(huì)第十五屆全國計(jì)算（機(jī)）化學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集， 中國化學(xué)會(huì)， 2019： 144.