后套地區公路工程特點及設計要點

路均林 石二姣

（1.中交通力建設股份有限公司，陜西 西安 710000；2.西安建工二建工程建設有限公司，陜西 西安 710000）

0 引言

“黃河百害，唯富一套”、“三十年河東、三十年河西”都是對后套地區的真實寫照，歷史上黃河在后套地區經常發生游蕩、遷移，加之解放以后水利設施的大力發展，使得后套地區有其獨特的工程特點[1]。為提高對后套地區公路工程建設特點的認識，加強對后套地區公路設計要點的把握，結合后套地區的實際情況有針對性地進行公路設計，避免由于忽視后套地區的特殊要求造成工程返工，影響施工進度，結合G110線黃羊木頭至磴口段公路工程外業踏勘、實地鉆探、內業設計過程中總結、提煉出的經驗，查閱相關文獻、資料，總結了后套地區公路工程的建設特點，并給出了后套地區公路設計的建議，可供后套地區公路設計人員參考借鑒。

1 后套地區公路工程建設及地質環境特點

后套地區是指從巴彥淖爾市磴口縣至包頭市東的這一段黃河沖積平原[2]。G110線黃羊木頭至磴口段公路工程位于巴彥淖爾市臨河區,項目起點與已建成的G110臨河繞城段相接，終點位于磴口縣巴彥高勒鎮，與擬建的磴口黃河大橋工程相接，該工程全線均位于后套地區，項目勘察設計階段對沿線的地形、地貌、水文、地質等情況做了大量的調查研究，結合調查研究結果，查閱了大量文獻、資料，經過綜合分析，得出后套地區公路工程及地質環境特點。

1.1 地形平坦、耕地遍布、路網發達

后套地區作為河套平原的一部分，其地勢平坦、開闊，地面起伏變化較小。G110線黃羊木頭至磴口段公路工程位于后套地區的中東腹地，項目路線全長52.943km，但其地面高程變化范圍介于1042～1060m之間，變化幅度僅為18m，可見后套地區地形平坦、地面起伏變化不大。

后套地區雖然地處內蒙古高原，具有降水稀少，蒸發強烈，干燥多風的特點[3]，但在黃河的灌溉作用下，形成了千畝良田，耕地遍布的景象，成為了西北干旱地區商品糧基地中的重要組成部分。G110線黃羊木頭至磴口段公路工程新增占地2886.5畝，其中耕地1189.0畝，耕地占新增占地的比例達41.2%，可見后套地區耕地分布較多。

后套地區自古便是漢族與北方游牧民族的必爭之地，并在漢武帝元朔二年建立朔方郡，開始管轄后套地區，建立城鎮，開始農耕作業，建設道路[4]。近年來，隨著現代農業、美麗鄉村的建設，后套地區形成了完善的路網關系，交通便利，路網發達，G110線黃羊木頭至磴口段公路工程共設平面交叉26處，其中與二級公路交叉7處，與三級公路交叉2處，與四級公路交叉4處，與等外路交叉13處；此外還設置平交接入點49處。平均每公里1.4處，可見，后套地區路網發達，交通便利。

1.2 排灌系統發達、鹽漬土嚴重

為了充分利用這塊肥沃的土地，從古至今勤勞的人們一直都在想方設法地利用黃河這條母親河，修建了很多水利設施，尤其是在新中國成立以后，在后套地區形成了以三盛公黃河水利樞紐工程為主體的完整的引黃灌溉系統和以總排干溝及紅圪卜揚水站為骨干的排水系統，各類干、支、斗、毛渠等灌溉渠道及干、支等排堿渠遍布整個后套地區，灌溉系統異常發達[5]。

由于后套地區屬于河湖相沉積，土壤母質本來就含有較多的鹽分。此外，后套地區灌溉水量大，地下水位高，排水系統部分堵塞，排水不暢，灌溉水在低洼處聚集，加之后套地區蒸發強烈，降水稀少，多年平均降水量為162.9mm，多年平均蒸發量為2094.7mm，蒸發量遠大于降水量，導致水中鹽分的積累、析出，形成鹽漬土[6]。G110線黃羊木頭至磴口段公路工程路線全長52.943km，其中鹽漬土段落共16段，長度19.575km，鹽漬土段落的比例達到了37.3%，可見后套地區土地鹽堿化比較嚴重。

1.3 地下水位埋深較淺，海子、湖泊較多

后套地區降水稀少，屬于無灌溉就無農業的地區，農業用水主要是通過各種灌渠將黃河水引至農田中進行灌溉，而后套地區水利設施發達，灌溉渠及排堿渠較多，引入的黃河水在澆灌農田的同時也提高了地下水位，導致后套地區的地下水位與農業用水息息相關，產生了春秋灌溉時地下水位埋深較淺，而夏季及冬季非灌溉時期地下水位埋深較深的季節性變化現象[7]。春秋灌溉期地下水位在低洼坑地出漏，形成了大小不等的海子、湖泊，而到了冬夏兩季海子、湖泊中的水又用來補給地下水，導致部分海子干涸。G110線黃羊木頭至磴口段公路工程項目沿線就分布有小沙湖、三海子、人工湖等三個較大的湖泊，此外還有一些無名的海子、水泡共計8個?？梢娛艿叵滤坏挠绊?，后套地區海子、湖泊分布較多。

1.4 季節性凍土地區溫差較大

后套地區屬溫帶大陸性干旱、半干旱氣候區。具有寒暑差異大，晝夜溫差大，日照時間長等氣候特征，多年最高氣溫平均為37.4℃，最低氣溫平均為-31.20℃；歷史最大凍結深度為1.73m[8]。根據《季節性凍土地區公路設計與施工技術規范》附圖A-1可知后套地區凍結指數介于800～1200℃·d之間，屬于季節性凍土區的中凍區。

2 后套地區公路設計要點

綜合后套地區公路工程建設和地質環境特點，并根據G110線黃羊木頭至磴口段公路工程勘察設計過程中總結出的經驗，對后套地區公路設計提出幾點建議。

2.1 充分利用舊路，合理選擇路線縱坡，盡可能地少占耕地

在設計階段貫徹綠色公路設計理念，本著生態環保、節能高效的設計原則，加強對舊路的檢測，查明舊路的技術狀況，盡可能地多利用舊路，以達到節約用地，保護耕地，減少新增占地的目的。對于無法直接利用的原有構造物也應考慮將其進行改造或破碎之后，應用到地方道路或施工便道的涵洞和路面基層中去，以便達到廢物的重復利用，減少建筑垃圾。

河套地區地形平坦，地面起伏變化不大，故在進行路線縱斷設計時，應合理選擇路線縱坡，在局部困難路段，可以適當突破路線最小縱坡的限制，采用平坡，利用路面橫坡來排除路面積水，避免由于過分追求路線最小縱坡的要求，而導致路線出現波浪型的縱斷面[9]，影響行車安全。

在縱斷面設計時應結合地方道路功能，合理設置交叉形式。低等級路與地方道路的交叉宜采用平交形式，在確保路基的最小填土高度之后盡可能地降低路基縱斷面設計高程，以便減少主線與地方道路的高差，方便平交口設計，同時也可以達到減少占地的目的。一級公路與地方道路交叉時，除了與地方等級路交叉采用渠化平面交叉形式外，其余交叉建議采用立交或接入點的方式，在采用接入點的方式進行平交設計時，中央分隔帶不開口，地方道路進入主線，只能右轉，需要左轉時，可以在駛入主線之后先行右轉，而后在合適的位置掉頭，駛入對向車道，采用分離式立交上跨地方道路時，應注意根據道路的功能選擇合適的凈高，可以通過讓大型車輛在接入點或渠化平交口進行繞行的方式，來降低通道凈高，進而降低路基的填土高度；高速公路與地方道路交叉時，可以按地方道路的使用功能，對地方道路進行適當歸并，根據地方道路的通行需求，選擇不同的凈高，達到降低全線平均填高的目的，進而達到減少占地的目標。

2.2 適當歸并橋梁孔跨，注意結構耐久性設計

后套地區的排灌系統主要分為灌溉系統和排堿系統兩大類，灌溉渠道大多采用膜袋混凝土進行硬化處理，寬度較寬，而排堿渠道一般不進行硬化，寬度較窄。為方便輸水、排堿，對于大多數排灌渠道不宜在渠道中間立墩，不宜壓縮渠道斷面，盡量采用一孔跨越，但此時會導致橋梁斜角角度及橋梁跨徑種類偏多，不利于標準化施工，故在選擇橋跨結構時可以采用左右幅分幅設計，并使得橋梁跨徑適當富裕，從而達到減少橋梁跨徑種類及斜角角度的目的，以實現工廠預制、標準化施工的目標。

后套地區鹽漬土分布廣泛，為防止公路橋涵構造物及路基出現鹽脹、翻漿、淋溶等病害[10]。在進行構造物設計時要根據測得的易溶鹽含量、構件類型選擇合適的混凝土標號及保護層厚度，此外，在進行路基填筑時要注意將鹽漬土清除干凈，不可將鹽漬土作為路基填料進行填筑，最后還要根據鹽漬土的強弱程度決定是否設置隔斷層，確定合適的路基填土高度,進而確保路基不受鹽漬土影響。

2.3 綜合考慮路基填土高度，做好路基防水

后套地區地下水位埋深較淺，容易發生翻漿、濕陷、凍脹、鹽漬化等病害，更有甚者會使整個路基產生滑移，對路基造成毀滅性的病害[11]，為防止地下水位對路基的影響，一方面要選擇合適的路基填土高度，適當抬高路基，確保路床不受地下水的侵擾；另一方面也要選擇砂礫土等透水性填料，從而阻斷地下水的毛細上升作用。但后套地區由于耕地較多，較高的路基填土高度又會引起占地的增加，故應注意做好防止地下水的影響與合理控制占地的統一。若地下水位埋深過淺，而路基填高受限無法抬高時，也可以在路基兩側設置較深的邊溝，用來阻斷地下水橫向進入路基的通道，從而確保路床處于干燥狀態，進而確保路基的安全穩定。

2.4 選擇合適的橋涵結構形式，確保構造物基礎埋深

季節性凍土地區公路病害，主要是由于水體結冰膨脹之后引起的，溫差差異越大，水位變化約大，凍融循環次數越多，則引起的公路病害越嚴重[12]。河套地區由于地下水位變化較大，且晝夜、寒暑溫差也較大，故對于路基段落應結合地下水位變化情況控制好路基填土高度，做好地下水的隔斷措施。對于橋涵構筑物，其上部結構宜選擇沒有空腔的實心板、矮T梁、T梁等實心結構，避免雨水在結構內部結冰膨脹，將橋涵上部結構脹裂。

在確定橋涵基礎及路基擋墻基礎埋深之前，應先調查清楚擬建場區的最大凍深，并計算出設計凍深，根據設計凍深確定基底埋置深度，確?；A安全穩定。

3 結束語

綜上所述，在正式開展公路設計之前，通過實地調查、沿線踏勘、實地鉆探、搜集前期資料等各種方式來獲取項目區的工程特點，然后根據項目區的工程特點制定符合項目實際的設計方案至關重要。希望本文能夠為后套地區的公路設計人員提供參考借鑒，通過更多成功的設計實例來豐富后套地區公路工程設計與建設，為做好河套地區公路工程建設發揮力量。