淺析祁離高速公路品質工程設計

游曉英

（山西省交通科學研究院，山西 太原 030006）

2018年4月，山西省交通運輸廳為了進一步推行現代工程管理，強化工程質量管理，全面提升質量水平，樹立涵蓋全壽命周期、可持續發展和適用服務等內容的“品質工程”新理念，提出了《山西省公路“品質工程”深化創建實施意見（試行）》。

品質工程涵蓋的范疇包括：項目規劃、設計、建設，到運營管理全壽命周期。其中公路設計是品質工程建設的龍頭，從源頭上把好項目前期工作和設計工作質量關，對創建品質工程起到了至關重要的作用。

1 項目概況

山西省祁縣至離石高速公路是山西省高速公路網規劃“三縱十二橫十二環”中第七橫的重要組成部分，東接榆祁高速（S60）及京昆高速（G5），西接呂梁環城高速進而連接青銀高速（G20），途經晉中市祁縣，呂梁市文水縣、交城縣、離石區。針對項目區地形地質復雜多變、自然風光特色鮮明等特點，在設計階段，項目組成員重點在“資源節約、生態環保、節能高效、服務提升”4個方面踐行品質工程設計理念，以控制資源占用、減少能源消耗、降低污染排放、保護生態環境、拓展公路功能、提升服務水平為具體抓手，全面提升公路品質工程建設。

2 總體及路線設計

2.1 總體設計思路

項目設計中項目組成員以以人為本、本質安全、全壽命周期管理、價值工程等建設思路，樹立精品工程意識，通過多方案比選論證，設計出了一條投資省、方案優、舒適性強、安全可靠的品質公路。

2.2 統籌資源利用，實現集約節約

a）推薦方案路線布設時考慮統籌利用運輸通道資源，貫家堡至武良平原區路段沿汾河干渠布設，盡量少切割村莊、少占經濟高產田；山嶺區地形復雜，通道資源緊缺，與S320、S219共用通道走廊布線，實現資源的集約。

b）文水縣開柵鎮路段受水泥廠、壓覆礦產、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模，減少施工期的能源消耗，實現綠色低碳。

c）祁離高速是山西省高速公路網規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，項目所選走廊帶順直便捷，建成后運營里程較目前青銀高速節省約23 km，運營期內將產生客觀的減碳量，實現綠色低碳及資源的節約。

2.3 加強生態保護，注重自然和諧

本項目途經關帝山、交城山森林公園，路線設計中強調生態環境保護，對生態環境最大限度地保護、最小程度地影響。

a）本項目西社至溫家莊路段地形復雜，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，生態環境較好。設計中布設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行比選，最終選擇了對生態環境影響小的特長隧道方案，并妥善解決了棄渣問題，實現公路與生態、社會的健康可持續發展。

b）本項目三道川路段位于關帝山森林公園規劃的三道川景區，景區河谷開闊，山清水秀，景色優美，設計中注重平面線形設計，采用低線位，沿河布線，大量運用曲線元素，隨彎就勢，與沿線自然景觀協調統一，使公路本身成為一道風景線，實現與自然景觀的融合。縱斷面設計注重填挖平衡，著力實現“零挖少填，零棄少借”，統籌土方調配，有效減少取、棄土場設置，進一步節約土地資源，保護沿線植被與自然環境，最大限度地降低對環境的影響。

2.4 注重安全運營，提升服務水平

踐行綠色公路理念，安全是前提，也是路線設計的重中之重。本項目設計中注重平面指標的選取，控制縱斷面指標的采用，關注指標的均衡性。

a）山嶺區地形復雜，平面設計應盡量利用地形，減小工程規模。在本項目選線設計中，從改善車輛行駛條件、提高服務水平角度出發，平面設計時平曲線半徑以滿足中央分隔帶的視距要求和滿足運行速度的要求選用合理值。

b）本項目呂梁山隧道至終點路段受自然地形及接線控制，存在長大縱坡路段，設計中進行了多方案綜合比選論證并結合運行速度分析，優選出了一條技術指標高、工程規模小，地質條件及環境保護均較好的路線方案，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，提高了運營期公路的安全性能及服務水平，降低了運營期成本。

3 路基與路面工程

3.1 路基取棄土場選擇與地方土地規劃相結合

本項目蒼兒會景區內風景優美、環境怡人，為避免隧道棄渣和路基棄方對環境造成破壞，對棄方處理進行方案比選。與地方政府溝通通過遠運棄土進行造田的方案既解決了風景區的路基棄方問題，又為地方緩解了耕地緊張的問題。

3.2 路基邊坡設計采用與周圍環境相融合的設計方案

在蒼兒會風景區內，路基邊坡采用以綠化為主的邊坡防護形式，使公路盡快與周圍環境相融合。出現挖方高邊坡時，優先選用“陡邊坡，強支護”的設計理念，減少土體開挖對環境的影響。

3.3 路面結構設計體現全壽命周期成本設計理念

路面結構設計時，根據項目交通組成特征，選擇了輕、重交通分幅設計的方法，節約了工程投資。路面結構材料選擇時選用瀝青瑪蹄脂（SMA）提高路面的耐久性，以降低后期維護費用。

4 橋梁工程

4.1 橋梁勘測階段的綠色設計

在初步設計外業勘測過程中，對推薦方案及比較方案上的每個橋位進行了地形、地貌、橋位地質的調繪，并收集了橋位處的水文地質資料，以便使橋梁方案選擇時更科學、更合理，達到橋梁施工及日后管理與維護的成本更低的目的。

4.2 橋梁設計階段的綠色設計

橋梁設計階段根據橋位處的現實條件有針對性地選擇橋梁工程的結構體系，為達到綠色設計的效果，依托概率性方法來分析研究不同橋梁的結構、設計問題等，從中找出不經濟、不環保的因素，保證橋梁結構的安全可靠、經濟耐用，并發揮良好的環境保護功能。

4.2.1 橋梁結構體系的選用

根據項目中橋位處地形、地貌、地質情況，全線橋梁上部結構形式簡單，主要為裝配式預制梁橋，下部結構多為柱式墩、矩形墩，柱式臺、肋板臺，結構構件實現標準化、統一化。同時，設計的工作任務量與施工的工作任務量都能得到有效控制，建設工期縮短，建材較省，工程質量得到有效保證。上跨等級路的跨線橋梁在跨徑組合設計中充分考慮到能夠為周邊道路的拓展、改造等提供有利的空間和條件，能夠實現橋梁自身功能與作用的持久、安全、穩定發揮，最終能夠為未來的交通運輸提供便利。

4.2.2 橋梁結構設計

a）綠色設計中以閉環作為主要的設計原則，通過詳細的計算得出具體的結構形式和承載性能，同時確保橋梁在整個使用過程中具有較高的穩定性和安全性。使橋梁結構具有可檢性、可修性、可換性、可強性、可控性及可持續性。

祁離高速項目區內水系發達，較大水系為文峪河水系、三道川水系、小東川水系等，考慮到地下水對橋梁結構的侵蝕，橋梁設置時充分考慮了橋梁結構的耐久性，對橋梁的混凝土、鋼筋、保護層均做了具體要求。避免因橋梁混凝土腐蝕而造成橋梁結構性能下降的情況。

b）綠色設計中考慮到能源的消耗和環境污染的問題，精確分析橋梁受力情況，同時計算橋梁最佳的結構尺寸以及配筋方案，以最小的投入獲得最高的經濟效益。

4.2.3 橋梁附屬設計

對于跨越國道、省道位置處的橋跨設置PVC材質的輸水管道，進行雨水集排。根據項目區的降水量等條件進行排水量的計算，選擇最佳的排水設計方案。

5 隧道工程

從設計、施工、運營3個方面對隧道綠色環保理念做了考慮。

a）為了避免出現隧道洞口水土流失和植被破壞的現象，隧道洞門設計嚴格貫徹“早進洞、晚出洞、零開挖進洞”理念。將隧道對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。對施工廢水進行了集中處理，避免造成環境污染，隧道出渣一部分作為路基填料使用，另一部分進行了集中堆放，并采用了種植土進行覆蓋及綠化等一系列處置措施。

c）優化通風照明設計，使隧道內的空氣質量、燈光環境達到環保、舒適的高標準要求。

6 生態防護與環保景觀工程

結合本項目實際特點及項目所處地理位置等因素，對項目生態防護及景觀工程進行詳細設計。

6.1 隧道口

每個隧道口根據其不同的周邊環境及實際情況進行不同的景觀主題設計，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

橋下綠地設計中心思想為“復綠”，把架橋期間遭到破壞的植被進行恢復。

6.3 立交橋區

立交采用自然恢復的設計手法進行恢復性設計，采用植物背景林對原有的植被進行補償與完善。

6.4 景觀綠化

本著“環保、自然、鄉土、融合”的設計理念，根據道路及環境條件的不同，選擇不同的景觀形式，通過植物種類的合理配置，體現植物在體態、色彩、質地以及季相等多方面的景觀變化。

7 結語

本文結合山西省祁縣至離石高速公路設計任務，將品質工程理念融入到高速公路設計工作中，將理論與實際工作相結合，為品質工程建設提供了現實依據，希望能為其他公路項目建設提供參考。