山區(qū)高速公路路線設計思路及選線方法研究

段俊亮

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

關鍵詞 山區(qū)高速公路;路線設計;選線方法

中圖分類號 U412.366 文獻標識碼 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，山區(qū)高速公路往往需要面對復雜的生態(tài)環(huán)境，且地質(zhì)災害往往比較普遍。因此這就需要設計人員能夠結合建設地地形地勢、水文地質(zhì)，并秉承環(huán)保理念，對邊坡工程做出相應的要求[1]。山區(qū)高速公路的路線設計應當綜合考慮經(jīng)濟性、環(huán)保性、科學性等指標，密切聯(lián)系相關規(guī)范的技術要求。因此，對山區(qū)高速公路路線設計的研究具有顯著現(xiàn)實意義。

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)，項目起于太平溪新港，終點與滬蓉高速宜巴段相接，全長35.245 km，雙向四車道，全線設計速度80 km/h，路基寬度24.5 m。該項目是三峽翻壩運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，地形條件復雜，橋隧比高，工程規(guī)模大，施工條件差，環(huán)保景觀要求嚴格。

2 路線設計原則

結合該項目的地理位置、地形地貌、水文地質(zhì)和服務功能等因素，在滿足規(guī)范要求的前提下，應靈活掌握平縱面設計標準，盡可能減少對農(nóng)田的占用，同時控制房屋拆遷量，達到便捷群眾、保護環(huán)境的要求;借助地質(zhì)勘探明確建設沿線地質(zhì)條件，掌握當?shù)厮?、道路等的分布，在與當?shù)刂鞴懿块T進行充分溝通后選擇最佳的線形布置及斷面形式，合理設置構筑物，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;在有限的工程造價下，提升高速公路的綜合效益，并改善其服務質(zhì)量，充分發(fā)揮“經(jīng)濟、安全、環(huán)?！钡脑瓌t。

2.1 充分考慮項目功能和作用

在布置路線時應當考慮到當?shù)芈肪W(wǎng)建設及未來規(guī)劃，注重路線的連接，尤其需要關注村落、港口、城鎮(zhèn)等之間的路線設置[2]。對于路網(wǎng)中的重點城鎮(zhèn)、景區(qū)位置，可考慮設置路線交叉，提升對地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展、文化交流的促進作用，突出高速公路的社會意義。

2.2 重視公路安全

公路安全是路線設計需要考慮的重要因素，設計人員應當遵照運行速度的概念，針對公路設計中的平縱方案作出安全性評價，優(yōu)化超高、坡長等指標的選取，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)勘察是設計工作開展的基礎和依據(jù)，需要借助地質(zhì)普查來規(guī)避建設沿線的不良地質(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，選擇與之相應的施工方案。

2.4 環(huán)保理念

高速公路建設應當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，同時還要考慮到工程建設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，廢土處理也應納入設計方案中，防止水土流失的發(fā)生，從設計層面上突出環(huán)境友好的理念。

2.5 水土保持

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

3 路線方案的布設

該項目確定路線時以主要控制點為中心展開，密切聯(lián)系當?shù)厮牡刭|(zhì)、氣候條件等因素，考慮路網(wǎng)當前布局及未來規(guī)劃完成路線平縱面設計。從路線設計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之間的關系，保證工程建設與自然環(huán)境之間的和諧統(tǒng)一。

3.1 起點太平溪新港～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，同時縣道X206與該項目交叉。方案布設主要考慮隧道洞口選址、避讓電力設施、主線收費站、超限檢測站和沿線設施的布設。同時考慮該項目與港口連接線的銜接，以及該項目與規(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3個路線方案，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、線位適當走低，在下岸溪設置互通與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走高，主要考慮工程規(guī)模和平縱面指標。方案布設主要從工程規(guī)模及該項目與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，兩側山勢較陡，地方路下蓮路與該項目基本平行伴行，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，是控制路線布設的制約因素。該段共布設4個方案，分別是K線、B線、H線和F線。均為沿蓮沱河兩岸布設的比選方案。方案布設主要從工程規(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

4.1 明確地質(zhì)選線要點

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

在實際選線期間，要求設計人員科學確定出山區(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構，設計人員通過加強實地勘察能夠得知，影響高速公路安全運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質(zhì)量產(chǎn)生的影響，不斷提高山區(qū)高速公路建設的安全性。設計人員確定好公路路線走廊段之后，要科學制定路線設計方案，在全面了解該地區(qū)地形地貌的基礎上，盡可能繞避地質(zhì)條件比較復雜的區(qū)域，并且與實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)高速公路路線設計方案得到更好執(zhí)行，設計人員還要親自到建設場地進行勘察，并對各項勘察數(shù)據(jù)與資料進行合理的分析，并優(yōu)化既有的路線選線方案，在實際優(yōu)化的過程當中，要結合山區(qū)高速公路坡面特點，優(yōu)化平面設計方案，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，在選線的過程當中，若公路兩側溝道存在滑坡體，設計人員需要在滑坡對路線影響比較小的一面設置路線。

4.2 安全選線要點

（1）合理確定幾何線性指標。結合山區(qū)地形地貌情況，科學選擇幾何線性指標，并根據(jù)相鄰路段基數(shù)指標，以此為重要基礎，采取數(shù)字仿真技術和BIM技術，針對公路行車進行有效模擬，對公路路線的縱向指標進行全面檢驗，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計方案。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，還要設計避險車道與爬坡車道，在實際設計工作之中，通常需要將爬坡車道與避險車道設計在上下坡部位，并結合山區(qū)高速公路的交通能力，進行優(yōu)化計算，確保公路運行壽命符合規(guī)定標準要求，進一步提升山區(qū)高速公路的安全質(zhì)量與服務水平。

4.3 環(huán)境選線

為了降低不良地質(zhì)條件對公路建設的影響并減少開挖工程量，在開展整體設計時應當對建設地的地質(zhì)條件予以全面的考慮，將工程建設對環(huán)境的不利影響控制在可接受的范圍內(nèi)。同時，參建各單位在項目全過程中也應當樹立起環(huán)境保護理念，積極采用先進選線方法。同時，在選線過程中若不可避免地會對環(huán)境產(chǎn)生破壞，則應提前制定補償方案，譬如可安排綠化單位在工程建設的基礎上做美化處理，提升建設沿線的生態(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雜因素作用，因此在選線過程中若過于追求高指標，那么就會導致工程量隨之上升，工程造價也就會顯著提升，同時還會提升挖填工程量，導致自然環(huán)境的破壞。因此，在確定線路時設計人員應當順應既有地勢的變化，秉承“宜曲不宜直”的原則，提升對既有地形的利用，在適應建設法規(guī)及規(guī)范的基礎上，將工程與地形地貌結合在一起。

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，兩側山勢較陡，地方路下蓮路與該項目基本平行伴行，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，是控制路線布設的制約因素。方案布設主要從工程規(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4個方案，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東側山坡上的水電站引水渠，在該段沿蓮沱河西側的山坡布線，至聶家口后避讓唐家壩水電站及其引水渠轉向東北，沿蓮沱河東側山坡展線，與下蓮路并行，跨越蓮沱河后至橫溪。對應B線、H線段路線全長4.124 km，對應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置唐家壩隧道穿越山梁，在蓮沱河西側山坡上、唐家壩水電站引水渠下方布線，至唐家壩后轉向北，接上K線。路線終點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置橋梁或半路半橋的方案比選。項目組根據(jù)此意見進行了方案研究和現(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，局部路段適當走低，采用橋梁方案。路線終點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線為了避讓蓮沱河東側水電站引水渠，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)，提出在蓮沱河東側山坡上布線的F線。F線起點在牛溪口與K線順接，從吳家壩跨越蓮沱河后，在水電站引水渠東側沿山腰布線，至聶家口轉向東北接上K線。路線終點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，不可避免地會帶來深挖路段，高邊坡路段長達1 588 m，對環(huán)境的影響較大，相應的工程處置措施較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)了綠色公路的建設新理念。因此，設計推薦H線。

5 結語

總體來看，山區(qū)高速公路的設計應當對綜合考慮各項影響因素，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性。生態(tài)保護、自然災害對于路線設計的影響比較顯著，這就需要設計人員能夠結合地勘報告，協(xié)調(diào)不同指標之間的關系，優(yōu)化整體設計方案。

參考文獻

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