山區高速公路路線設計要點分析

張亞偉

華設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210014

近年來，隨著西部崛起及“一帶一路”的強力推進，我國西部山區迎來歷史性的基礎設施建設期。對于公路建設者而言，廣袤的土地中不同地域的諸多因素帶來了不小的挑戰，而面對這些挑戰首要考慮的便是山區高速公路的路線設計。

1 山區高速公路路線設計的意義

山區選線較為困難，其中考慮的各種控制性因素所面臨的困難非常多，而成功的選線并優化設計能夠給項目本身增值。路線選線及設計不僅能控制高速公路的投資造價，為經濟社會提供巨大便利，更能為我國國土安全、文化發展帶來巨大推動力。判斷區域經濟的繁榮程度的一個重要指標便是交通便利的程度。因此，一條高速公路的建設意義是十分巨大的，而高速公路的重中之重便是路線設計[1]。

2 山區高速公路路線設計的影響因素

2.1 地形因素對路線設計的影響

在設計山區高速公路路線前，需獲取該走廊帶的地形及其他重要控制點的坐標及高程，一般以1：2000～1：500比例地形圖居多，根據不同程度的地形起伏變化測設不同的地形圖數據。在此數據的基礎上合理選擇合適線位，以達到填挖程度較小、橋梁跨度較小、土石方數量合適、高填深挖段落長度合適等最終效果。一般山區路線設計相比平原區，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，采用不同縱段面設計完成分離，然后考慮節約占地及工程造價等因素，在地形起伏程度較小的區域回歸至整體式路基布設。山區分離式路線如圖1所示。

圖1 山區分離式路線

2.2 采空區及喀斯特區對路線設計的影響

山區高速公路常見的一個地質控制性因素是采空區及喀斯特區。一般情況下，外漏部分采空區及喀斯特區可以通過不同方式的工程工法進行處置，但對于未揭露的采空區及喀斯特區，處理難度較大。因此，前期對地貌進行初勘或詳勘時要充分收集地方采空區資料，并通過現場發育情況對可疑地區進行選址鉆孔或者物探，通過對鉆孔及物探的分析和觀察得到對應采空區及喀斯特區位置。如果空腔不大，或者埋深較深，一般對項目影響不大；如果遇到較大溶洞或采空區，則一般采取路線避讓的方式。可見，地形地貌因素直接影響山區高速公路局部范圍內的路線走向。

2.3 崩塌、滑坡對路線設計的影響

在山區高速公路選線時，崩塌、滑坡地區的影響也不容小覷，如果處理不好會對運營期間的車輛行駛安全帶來嚴重的安全隱患。在易滑層分布區，坡體不僅由巖層組成，而且由于易滑層的分布，或地下水攜帶易滑巖土沿構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，在雨季也容易發生滑動。

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，應盡量避開大型滑坡地段和連續分布的滑坡地段，避開巖石層理地段和厚堆積地段，否則應采取預防措施。減重、反壓是治理滑坡的有效、經濟措施，但不適用于環保要求高的場所和重要建筑物，只能采取擋土墻和排水結合的措施。在地下水發育、分布良好的情況下，對滑坡體或隧道上部進行截水是有效的方式，但當地下水分布不均勻時，則只能采用斜孔排水方式，孔深應穿過滑動帶。當滑坡具有多層滑動面時，應采用抗滑樁進行支護，但當滑動面暴露在邊坡上時，抗滑樁的懸臂太高，成本上考慮不經濟，可采用錨索框架或與樁聯合支護的方式。

因此，在線位觸及滑坡體及崩塌體時，合理的線位選擇和設計能有效降低工程難度，減少工程造價，為日后的高速公路安全運營打下堅實基礎。

2.4 高填深挖路基對路線設計的影響

山區高速公路導致地面高程高差很大，使橋隧比例非常高，近年來我國西南地區的橋隧比均在50%以上，部分高速段橋隧比甚至高達80%，而與之伴行的是高填深挖段落長度較長。一般以土質路塹邊坡高度大于20m，石質路塹邊坡高度大于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行比選。這不僅是工程建設難度的問題，更是路塹邊坡穩定性、路堤沉降穩定性的不確定性問題，與行車安全密切相關。因此，在路線設計過程中，要詳細考慮高填深挖段的相關衍生問題。即使平縱指標得到了很大的緩解，工程建成初期問題并不一定能暴露出來，但經過長期的地質構造變化或者地質災害侵襲，高填深挖的養護問題還是比較突出的，故在設計路線的過程中應盡可能地降低高填深挖段的段落長度，在平縱設計上更是要做好配合設計[2]。

圖2 深挖路塹段

2.5 規劃及“三區三線”對路線設計的影響

“三區三線”中“三區”指的是城鎮空間、農業空間、生態空間三類空間，“三線”指的是根據城鎮空間、農業空間、生態空間劃定的城鎮開發邊界、永久基本農田和生態保護紅線三條控制線[3]。

因為國土范圍內并不是每一處土地都可以被高速公路的建設所劃占，所以考慮好“三區三線”的空間規劃，合理利用和申報土地指標尤為重要。在路線前期合理避讓“三區三線”規劃土地后，可以快速推進高速公路建設的進度，避免在與地方各部門接洽的過程中出現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，輕則造成設計的反復，重則影響部分平縱的指標及順暢，故應在設計過程中避免此類問題。

3 山區高速公路路線設計要點

3.1 平縱設計要素

不單是高速公路，各級公路都需要在現有規范的框架下調整平面及縱段面的設計指標，以達到行駛安全、舒適、順暢的公路建設目標。但山區高速公路卻難以保持高標準的各項指標進行設計，近年來的行業關注熱點“大長下坡”，就是眾多平縱指標設計困難的一個縮影，甚至有螺旋式橋梁、隧道下穿隧道等新型路線設計情況，在感嘆行業人員設計方案路線創新的同時，必須提高對路線的方案安全適用性的重視。

3.2 橫斷面設計要素

路線設計要考慮橫斷面設計實際情況，保證橫斷面設計的可行性及經濟性。山區的橫斷面布設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定性及路基沉降能否控制在合理合規區間內。此外，對支擋結構物的布設影響也十分巨大，過多過大的支擋結構物可以解決很多建設問題，但不斷地對平縱指標進行調試可以節約更多的工程造價及縮小建設規模。

3.3 構造物布設要素

結合山區部分高速公路的實際情況，路線設計方案下合理的構造物布設直接反映了該項目能否順利得到專家的認可和行業的認同。減少高墩及大跨徑橋梁，過長隧道的布設能夠顯著節約投資成本，縮短工期，減少不必要的浪費。

3.4 造價控制要素

實際工程建設過程中，工程造價對工程建設具有重要影響，控制造價在合理區間的能力，也側面反映出了山區路線設計的能力，一個優秀的設計人員需要提高對造價的敏感程度，如此才能在設計過程中為工程項目的建設奠定堅實的基礎。

4 結束語

山區高速公路路線設計直接影響工程建設的前中后期各個階段，如前期影響工程的推進速度，中期影響工程的施工難度，后期影響運營養護難度。為此，文章簡要分析了山區高速公路路線設計的部分影響因素及設計要點。在進行山區高速公路路線設計時，要多搜集、多分析、多研究，切莫在現代化科技及自我臆想中閉門造車，導致設計不合理。高速公路建設是百年大計，受影響的不只一代人，因此行業人員在投身公路建設事業的同時，要強化創新、鉆研意識，以嚴謹科學的態度建設百年工程。