河谷階地及低中山地區高速公路設計
——以洛盧高速公路為例

王超

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710000）

0 引言

在公路交通網絡建設中，高速公路建設是其中不可或缺的重要部分，其蓬勃發展促使河谷階地及低中山地區高速公路的建設水平不斷提高。在建設過程中，由于河谷階地及低中山地區跨越的地形條件較為復雜，易發生地震、崩塌和巖溶，因此進行河谷階地及低中山地區高速公路設計研究意義重大。本文在已有研究成果的基礎上，以洛盧高速公路為例，介紹工程概況，詳細分析高速公路總體設計原則，闡述其項目特點，并提出了工程總體設計方案。與一般地區相比，河谷階地及低中山地區高速公路工程存在一定的差異和特殊性，因此，深入探討河谷階地及低中山地區高速公路設計，對于社會發展以及民眾出行是十分必要的。

1 工程概況

本文以河谷階地及低中山地區高速公路——洛盧高速公路為研究對象，分析其設計要點。工程位于洛南縣以東，是商洛地區與中原地區東西向連接的通道，整體起伏較大，河谷階地連續性差，多呈“梁”狀分布，其中山區山勢較低，斜坡破壞較嚴重。路線建成有助于改善洛南地區交通環境，吸納關中經濟區的經濟外溢效應，加快洛南縣、商洛市乃至陜西省的旅游資源開發。路線起點位于崔塬，接線點位置樁號K22+000，平面坐標為N3778198.719、E432726.777，右線終點樁號YK55+439.603，坐標為N3768999.729、E461369.558，左線終點樁號ZK55+467.839，坐標為N3769018.946、E461396.587。

2 總體設計原則

2.1 項目特點

第一，項目區生態環境好，路線沿洛河布設，并穿越洛南大鯢省級自然保護區，環保設計是項目難點；第二，項目棄方量大，特別是洛南大鯢省級自然保護區路段，減少棄方量是設計重點，棄土處理需妥善對待；第三，沿線村莊較多，房屋、人口密集，路線應盡量避繞、減少拆遷；第四，沿線農田數量大、分布廣，應節約用地，少占、避免分割農田。

2.2 總體設計原則

2.2.1 加強總體設計、樹立創作理念

該項目地形復雜多變、地質條件不佳、工程任務艱巨，總體設計尤為重要。應準確把握項目的特點、難點，做好前期策劃工作，認真勘察、精心設計，把公路建設作為和所處的自然環境再融合的過程，體現細節設計，變設計為創作，提升工程品質。

2.2.2 堅持環保選線的原則

項目經過洛南大鯢省級自然保護區，路線布設時應充分考慮對該自然保護區的影響，堅持環保選線原則，以生態公路建設理念為指導。

2.2.3 堅持地質選線、安全選線的原則

項目沿線地形復雜，崩塌較發育。路線布設要充分考慮不良地質對公路穩定性和行車安全的影響，在條件允許的情況下盡量避繞不良地質路段，受條件限制非通過不可時，采取必要的工程措施進行處理，做到安全選線。

2.2.4 堅持服務地方的原則

該項目經過洛南縣柏峪寺鎮和靈口鎮，總體設計應盡量方便城鎮居民出行，使高速公路建設帶動地方經濟。

3 總體設計方案

3.1 方案比選

方案主要圍繞路線跨越洛河位置、與沿線村莊相對位置關系、沿線地形地質情況、工程規模等因素分別布設K 線方案和B2 線方案，并對其進行比選，具體方案如圖1所示。

圖1 路線方案圖

初定的兩種方案，K 方案起于崔塬村南側坡面，路線向東延伸經過石塬村北側坡面后，設橋跨越洛河，利用嶺底村南側山梁布設路基，之后再次跨河轉向東南沿張灣村北側坡面行進至薛灣村，最后設橋跨河，經過張河村，終于東高村北側坡地，路線起訖點為：K22+000—K27+800。方案二起于崔塬村南側坡面，向東南方向行進，穿越石塬村村莊后設橋跨越洛河，之后沿洛河南岸坡地以路基形式通過該段，行至張河村后再次設橋跨越洛河，終于東高村北側坡地，與方案一相接，路線起訖點為B2K22+000—B2K27+800。通過路線長度、路線指標、路基工程、橋梁工程和跨越洛河次數比選，方案一多沿洛河河谷低階地設線，全段位于陽坡坡面，拆遷數量相對較小，對環境影響小，總體工程規模較小，故推薦方案一。

3.2 詳細設計

該方案初步設計階段，路線在柏峪寺鎮、靈口鎮轄區沿洛河及其階地布設。根據各路段的控制因素和實際地形、地質情況，進行詳細方案設計。

項目地貌主要為河谷階地區和低中山區，地形起伏較大，橋、隧比例較大，立交、服務區布設條件較為緊張。路線布設的控制因素較多，且沿線生態環境好，環保要求高，初步設計重點考慮以下七個方面：

第一，路線布設應完全符合洛南大鯢省級自然保護區規劃；第二，路線應盡量避免對文物保護區的干擾；第三，避繞不良地質；第四，合理選擇互通區位置；第五，控制占用農田規模，減少拆遷；第六，降低工程規模、降低土方量；第七，減少跨越洛河次數，做好環保設計。

3.2.1 橫斷面設計

針對地區的復雜地形和工程地質條件，路基橫斷面設計要符合洛南大鯢省級自然保護區規劃，預測遠景交通量，分離或合龍上、下行線，順應自然環境，進一步控制路面結構整體剛度，防止路面結構出現顯著變形。根據《公路工程技術標準》（JTG B01—2014）的相關技術指標，該段公路橫斷面布設情況中，一般路段如圖2所示。

圖2 一般路段整體式路基橫斷面(單位：cm)

整體式寬度26.0m，其中中央分隔帶2m，左側路緣帶0.75m，硬路肩3.0m（含路緣帶0.75m），土路肩0.75m。特殊路段分離式路基寬13.0m，其中右側硬路肩3.0m（包括路緣帶0.75m），左側硬路肩1.0m，土路肩2×0.75m。

3.2.2 隧道設計

針對地質因素與地形因素，隧道設計在結構力學特性及經濟性的考量下，秉持安全設計理念，合理選擇互通區位置，設計分離的左右兩座隧道。在相鄰雙孔隧道之間設置行人橫洞及行車橫洞，供交通人員巡查和特殊情況下的救援使用，行人橫洞間距200m，行車橫洞間距400m。為方便施工，行人橫洞底面平行于人行道，其中心線與隧道中心線交角為90。為方便車輛掉頭，行車橫洞兩端設置轉彎喇叭口，其中心線與隧道中心線的交角為60，如圖3所示。

圖3 行車橫洞結構設計示意圖

為解決因設置橫洞增加的隧道通風費用，可在橫洞口兩端設置鐵門，僅在緊急時刻打開。同時，隧道結構設計中還應注重其他應急設施的設置，在隧道襯砌內預埋構件，與總控室相連，最大程度地規避交通事故的發生。

3.2.3 橋梁設計

河谷階地及低中山地區高速公路橋梁建設時，要充分考慮當地地形條件與橋梁細部構造之間的關系。山區高速公路橋梁上部設計依照我國橋梁常用標準跨徑（見表1）。

表1 橋梁標準跨徑

根據橋梁常用標準跨徑，為減少路線跨河次數、降低對河道的干擾、優化工程規模，全線設置特大橋1座，設置大中橋45 座，采用預制小箱梁結構，橋梁跨徑25～35m，在陡坡地形中，陡坡地基基礎示意如圖4所示。

圖4 陡坡地基基礎示意

由于地質的多變性和地形的復雜性，橋梁基礎設計在合理選用樁基礎的同時，根據計算選擇擴大基礎，依照非巖石河床橋梁墩臺基底埋深安全值，同時參考凍脹土層時橋涵墩臺基礎的基底埋置深度，確定墩臺擴大基礎埋置深度。陡坡地基基礎中，墩臺擴大基礎應滿足式（1）規定，注意巖層傾向及穩定性。

式（1）中：為基礎埋置深度（m）；為基礎直徑（m）；為坡度。陡坡地基基礎深度與坡度呈正相關關系，確保擴大基礎的合理選用，增強工程的穩定性。

4 結語

以洛盧高速公路為例，就河谷階地及低中山地區高速公路設計進行了探討，首先介紹項目工程概況并分析河谷及低地中山地區高速公路總體設計原則，隨后對河谷及低地中山地區高速公路總體設計進行了分析。相關單位和設計人員在河谷及低地中山地區高速公路設計中，要根據實際情況，結合當地地形、地質、水文等條件，在保證交通安全、暢通的前提下，詳細分析公路橫斷面、隧道以及橋梁設計，提升工程效率，延長高速公路的使用壽命。