山區高速公路路線設計影響因素分析

李培榕

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

山區地貌特殊，陡坡溝壑紛亂交錯，地形復雜，山嶺縱橫，巖石結構差異性大，地質結構條件特殊，山區高速公路建設難度大[1-3]。影響山區高速公路路線設計的因素眾多，該文分析了地形、地質、環保、規劃、工程造價等因素對某山區高速公路路線設計的影響，探討山區高速公路路線設計優化的有效措施。

1 地形對山區高速公路路線設計影響分析

1.1 橫向地形對山區高速公路路線設計影響分析

山區高速公路具有地形陡峭、結構復雜、縱坡橫坡交錯等特點，如圖1 所示為某高速公路橫斷面圖。

圖1 某高速公路橫斷面

山區高速公路常見的橫向橫坡坡度包括1 ∶4、1 ∶2和1 ∶1，地形條件越復雜，橫向地面坡度越高，為提高高速公路穩定性，需要配備的路基防護措施越多，常見的增加山區高速公路穩定性的防護措施包括設計寬平臺、路基加筋、原地面開挖臺階、路基支擋結構等[4-6]。山區高速公路路段橋梁樁基設置和立柱施工存在較大難度，因此在路線設計環節需通過優化方案設計，盡量避開橫向陡峭地形，如果無法避免則應進行橋梁加固，同時進行項目可行性分析，選擇最佳施工方案降低項目支出。

1.2 縱向地形對山區高速公路路線設計影響分析

山區高速公路縱向地形存在較大落差且結構變化復雜，圖2 所示為某高速公路橫縱面圖。針對山區高速公路路線設計方面應當結合路段特征、地質條件、通車要求等因素綜合分析，在路基和橋梁方案設計時可對多方案優化，提高項目路段穩定性和經濟性，通過方案優化提高工程項目安全性。

圖2 某高速公路縱斷面

2 不良地質對山區高速公路路線設計影響分析

2.1 斷裂構造對山區高速公路路線設計影響分析

斷裂構造可導致巖體破碎降低其強度、承載力及穩定性，根據實際情況可將斷裂構造分為斷層、節理和裂隙三種類型。該高速公路項目區域內有明顯的北向東走向的斷裂構造且規模較大，遙感圖形中清晰可見[7]。

（1）該高速公路沿線斷裂構造明顯，斷裂褶皺帶、斷裂帶覆蓋里程超過山區路段線路80%，斷裂構造導致山體邊緣土體破裂、分解，斷裂構造所致次生斷裂使邊坡巖體傾斜。工作區域內巖石存在節理裂隙發育，多3-4組節理裂隙，裂隙以閉合裂縫為主或偶見少量裂隙微張，裂隙密度約為2～6 條每米，巖體破碎處裂隙深且長。斷裂結構導致巖體被切割成多邊形、菱形、矩形、不規則形等碎塊，山體完整性被破壞，穩定性不佳，巖體強度稍低。

（2）節理、裂隙構造的存在，會導致巖石破碎，降低巖體強度、穩定性、承載力等指標，同時導致地下水出露，不利于路基穩定，導致路基填充中機械振動擾動斷層結構，進一步降低地基穩定性，甚至可能誘發更嚴重的地質災害。節理、裂隙構造影響下，巖層承載力不足，導致樁基摩擦力降低，不適合作為橋梁承樁基[8]。

（3）區域斷裂結構以節理、裂隙構造為主，降低隧道圍巖完整性及承載力，導致地基摩擦力不足，同時誘發地下水滲漏，施工過程中若未能及時發現斷裂結構，可能導致隧道坍塌。

（4）路基填筑后，路基加載作用下易導致斷裂構造區域地基不均勻沉降和路面開裂。斷裂結構區域隧道圍巖需加強防護措施，導致工程造價升高。路線設計階段應當對路基、橋梁、隧道穩定性、工程造價等因素綜合分析，合理規劃并對多方案調整，盡量避開斷裂構造區域。

（5）斷裂構造因素導致路段邊坡滑動，降低巖石承載力，導致裂隙發育增加陡坡路塹邊坡崩塌風險，在夾層或路段地質軟硬均勻性差區域更為常見。

2.2 巖溶對山區高速公路路線設計影響分析

巖溶是以化學溶蝕為主的流水沖蝕、坍塌、潛蝕等地質作用和上述作用共同作用的現象的統稱，也被稱為喀斯特地貌。根據巖溶出露情況，可將其分為裸露巖溶和隱伏巖溶，山區高速公路路線設計時，應當結合地質情況合理優化，路段線路應盡量避讓裸露巖溶。

隱伏巖溶廣泛存在于路基且難以確定其分布狀況，該現象的存在，對項目工程產生了巨大危害，尤其是在廣西、湖南、貴州、江西等地高速公路項目建設中均出現過巖溶塌陷現象，嚴重威脅路基、橋梁、隧道安全，導致巨大的經濟損失。由此可見，在山區高速公路路線設計中應當加強路基勘測，避免沿線出現巖溶路段帶來潛在安全風險。圖3 為某高速公路暗河分布平面示意圖。

圖3 某高速公路暗河分布平面示意圖

2.3 崩塌對山區高速公路路線設計影響分析

巖石存在節理裂隙，會導致其抗風化能力降低、承載力水平降低、易碎性升高，淺變質巖區、碎屑巖區巖石結構復雜，多軟硬不均或薄層軟弱且存在夾層，軟弱層浸水后強度降低、易碎程度升高，而硬質巖節理裂隙發育后穩定性不足，遭遇強烈震動或強降雨等特殊情況時會增加塌方風險。

高邊坡或陡坡區域巖石層次結構復雜，地形變化明顯，巖層強度低且易破碎，區域巖石多為軟硬間質，人工開挖過程中易出現邊坡失穩和坍塌現象，導致地質不良現象發生，影響項目進展和工程質量。花崗巖分布區域，風化層較為明顯，巖體強度降低，降雨作用下易出現坡頂塌落，故在山區高速公路路線設計時，需明確高邊坡工程與坍塌災害之間的內在關聯，盡量避讓坍塌路段或存在坍塌風險的線路，確實難以避免的則應采取高填路基或深挖路塹等方式加固，提高路段穩定性[9]。

2.4 高液限土對山區高速公路路線設計影響分析

現行公路路基設計規范指出，路堤填料不得選用塑性指數高于26 和液限指數高于50 的細粒土，也不得使用高液限土作為路堤填料，路堤填料選用高液限土，應進行合理處置，使其符合規范后方可應用。

（1）高液限土一般不用于常規路基填筑，其含水量高、強度低、容量輕，需要采用特殊工藝進行處置后，方可達到施工設計規范要求，處理不當就會出現“彈簧”現象影響施工質量，威脅道路安全。從性價比的角度分析，高液限土的綜合處理費用遠遠高于普通路基填方，高液限土處置費用約為每立方米12 元，遠高于普通路基填方，而將其作為廢方處理則會增加棄土場防護和排水工程支出。由此可見，相比于一般路基填土，高液限土不論是特殊處理填充路基，還是作棄方處理其造價均較高。

（2）高液限土含水量高且強度低，采用高液限土作為路基填方，降雨過大時會導致高液限土水飽和，若于高液限土路段設置路塹，易引發道路路塹邊坡滑塌影響道路安全。由此可見，山區高速公路路線設計階段，應當加強地質探測，盡可能避讓高液限土路段或者結合項目實際情況綜合分析，參考多重方案，考量高液限土應用的可行性。

3 環保對山區高速公路路線設計影響分析

經濟的高速發展離不開道路暢通，近些年來山區高速公路項目建設的腳步越來越快，高速公路的快速發展促進了經濟進步，為山區帶來了活力。但是與此同時，道路開發也帶來了生態破壞、地貌改變、水土流失、土壤侵襲、地質災害等一系列問題。因此，山區高速公路建設中如何針對生態敏感區或環境脆弱區做好生態環境保護成為首要問題[10]。

（1）山區高速公路路線設計環節需結合實際情況合理優化路線，堅定環保理念，道路建設秉承“安全、環保、舒適、和諧”的目標，盡最大努力降低公路項目對環境的破壞，堅持以人為本的核心理念，促進道路建設與生態環境協調，助力于山區經濟發展的同時保護當地自然生態，實現人與自然和諧共生，形成綠色發展的良性格局。

（2）堅持綠色環保理念，施工建設過程中嚴格落實，有效保護沿線生態，踐行綠色科技助力生態恢復。山區公路路線設計需注重連續性，使區域歷史、文化、自然、環境、建筑等相關要素和諧統一，使山區公路項目與周圍環境融為一體。

4 地方規劃對山區高速公路路線設計影響分析

高速公路的連通作用，對促進區域經濟發展至關重要，可發揮地區輻射優勢促進產業轉移和行業分工，是實現全面建成小康社會目標、縮小區域經濟發展差距的重要措施。

（1）地區城鎮規劃、工業園區規劃、先行區規劃、農業示范區規劃、科技示范園規劃等均會對高速公路路線設計產生影響。

（2）高速公路項目建設，應結合區域特點和地域交通情況，還應結合城鎮發展趨勢合理規劃，如果地區規劃不合理，將會限制高速公路路線設計的科學性，并影響項目進展。

5 工程造價對山區高速公路路線設計影響分析

山區高速公路地形復雜，相比于普通路橋建設需要更多的土方、石料、鋼筋等原材料，工程造價遠遠高于常規公路隧道項目。

因此，在山區高速公路路線設計時應當結合地區需求、地質特征合理選擇方案，不可為降低工程造價而降低路線的安全性。

6 結論

地形、地質、環保、規劃、工程造價等因素均會對山區高速公路路線設計產生影響，該文對上述因素在山區高速公路路線設計階段的作用進行了系統性分析，為高速公路路線方案的合理選擇提供了參考。基于此，通過對上述因素的合理控制，結合工程造價、工程規模、工期要求、公路線型等特征提高山區高速公路路線設計的科學性、可行性。