華西雨屏地區山區公路設計

衡喜山

中鐵二院工程有限責任公司 四川 成都 610031

華西雨屏帶是指位于我國四川省西部地區的一個多雨帶，地處成都平原與川西高原的過渡地帶，主要的范圍包括也就是在綿陽市、德陽市、成都市、眉山市和樂山市以西，岷山、邛崍山、大雪山、夾金山、大小相嶺和大涼山一線以東的地區。華西雨屏帶是一個東西寬度大約為50至70km，南北延伸大約為400至450km，總面積約為2.5萬km2的狹長區域。從地形區來看，這一地區主要地處我國的橫斷山脈地區，由于地形落差巨大，從而對于來自太平洋的東南季風和來自印度洋的西南季風，起到了明顯的阻擋作用，從而形成了一個降水豐富多雨霧的地區。該地區的年降水量在1200mm至2000mm之間，是我國年均降雨量最大，日照時間最短的地區，可以說是我國的“雨霧之極”[1]。

圖1 華西雨屏帶位置及公路項目地理位置

1 洪雅至峨眉山公路項目概況

洪雅至峨眉山公路新建工程（柳江至終點段）項目（以下簡稱“項目”）位于眉山市洪雅縣，設計起點位于柳江鎮以東，終點位于洪雅與峨眉山市界處。路線總體呈南北走向，路線起點出發后一路爬坡，部分路段結合地形采用分離式路基，其中大包山路段，以橋代隧，沿大包山西側和南側環形布設，再穿馮灣隧道；右線連續設置王灣隧道、馮灣隧道出洞后左線匯合后繼續前行，沿袁坪壩繞行，經三江口隧道至門坎沱附近與待建的川零公路平面交叉，最終到達本項目的終點，洪雅縣與峨眉山市縣界處。

項目全長21.8km，雙向四車道，路基寬度21m，公路I級荷載標準。全線共設置橋梁31座，總長7659m；隧道4座，總長1650.5m；橋隧比：42.7%。控制性工程為陡沖子大橋（2*83m預應力T構梁橋），大巴山特大橋（全長1030m），王灣隧道（全長999m）。項目計劃建設工期36個月，實際工期58個月。

2 華西雨屏帶公路建設項目特點

項目位于四川盆地與橫斷山脈交接處，周圍峨眉山、瓦屋山環繞，是典型的西南山區公路[2]。項目起點和終點高差大，全線平均縱坡3.3%。沿線地形陡峭，溝壑縱橫，不良地質多，特別是項目位于華西雨屏降雨帶上，項目建設期統計顯示，平均降雨量接近2000mm，高于四川盆地平均值100%（圖2），陰雨天時間占全年75%（圖3），給項目建設帶來諸多挑戰。

圖2 建成后項目近景

圖3 項目建設期洪雅縣當地降水量（mm）

圖4 項目建設期洪雅縣當地雨水天（天）

從以上圖表可以看出，該區域由于降雨充足，降雨時間長，降雨特點不僅有瞬時特大暴雨，也有持續中等強度中雨，還有規律性間歇式降雨，空氣中掛滿小水珠的煙霧式降雨也是這個地區常見天氣，范圍覆蓋整個公路建設地段。該地區降雨具有明顯的垂直差異（立體氣候），起點柳江鎮海拔低，終點高廟鎮海拔高。氣溫隨海拔的升高而下降，海拔每增加100m，氣溫下降0.66℃；降雨量隨海拔的增高而增大，具有海拔越高，氣溫越低，降雨偏多的氣候特點。這些降雨導致地表土壤含水量大，道路施工對土壤的擾動就會帶來一系列次生破壞，比如表面坍滑，滑坡，疊加該區域特殊的山區地形，表層土壤覆蓋層薄，順層工點多，局部坍滑常常會牽引周圍土壤擴大化。由于土壤含水量大，導致挖土方無法直接作為路基填料鋪筑，一般處理措施無法降低其含水量（翻曬、避雨期施工），而需要對不合格填料進行改良處理，依據改良土實驗的結果，調整合適的填土方含水量以達到道路路基填筑標準。項目經過山腰平緩路段，常遇見軟土地質，部分軟土四周無排水通道且補水量較大，采用填土路基通過會導致沉降值超限，如果該路段改為橋梁工程通過又會增加項目工程預算。正是以上各種不利因素，導致工期延長。

3 華西雨屏帶公路建設規律分析

華西雨屏帶整體處于我國第一級階梯和第二級階梯過度地段，地形起伏大，地質活動劇烈，溝壑縱橫，疊加本區域降水量充沛，對公路工程建設不利。收集最近幾年在本區域公路建設經驗，從投資、造價、建設規模、技術特點、工期等方面分析[3]。

項目一：洪雅至峨眉山公路新建工程（柳江至終點段）

項目二：瓦屋山快速通道

項目三：洪雅七里坪連接線

表1 華西雨屏山區公路分析表

抽取三個近些年在該地區公路項目進行分析，項目一是作者所經歷的項目，位于華西雨屏山區核心區，道路等級為公路I級；項目二緊鄰項目一，道路等級為公路I級；項目三為景區連接線，道路等級為公路II級。三個項目各個指標平均值作為華西雨屏帶公路樣本同四川盆地內公路樣本做對比。可以得到以下圖表：

由上圖可知，同等建設規模下，華西雨屏山區公路在每公里造價、橋隧比、工期都高于四川盆地內公路項目。進一步對比分析，公路工程由于橋隧比高導致的每公里造價偏高是正常現象，可是工期偏高60%值得引起注意。根據對本項目的深入調查，發現導致工期增加的主要原因就是降雨量和降雨天數遠遠大于盆地內工程項目，適合施工的天氣偏少，次要原因是大量雨水導致的工程次生問題，比如滑坡、坍塌、填料含水量高等，這樣也就解釋了為什么在華西雨屏山區公路建設工期偏長的原因[4]。

4 華西雨屏帶公路建設經驗總結

本項目已于2021年底建成通車，比設計工期晚了近兩年，總結設計施工經驗得出以下需要注意的問題：

1）重視雨水天氣對施工帶來的影響，適當增加利用挖方改良土比例

面對華西雨屏地帶大量的雨水天氣，設計中部分的以挖做填土石方施工往往受氣候、工期、山區地形及其它不利施工條件的影響，不能按設計施工。需要對可以利用的挖方進行土體改良，改善土方含水量，進而進行路基填方施工，因此在設計中需要增加改良土設計。從該地區項目統計表可以看出改良土比例在20%左右，改良合格后的土方才能作為路基填料使用。

表2 項目實際利用挖方和改良土比例表

2）公路路線走向依山形地勢而行，適當增加橋梁工程比例，減少路基工程比例

增加橋梁工程占比會導致項目整體造價提高，但是帶來的好處也是顯而易見的的。根據我國公路設計土石平衡的原則，挖出的土方量盡量作為填筑路基的填方量，然而本地區的特殊性，大量設計中可以利用的土方需要經過改良才能利用，部分受氣候、工期及地形的影響不能利用。因此適當減少路基工程，不僅減少了土石方總量的開挖，避免了挖土方不能利用的情況，也減少了棄土方，客觀上維持了項目所在地原生態，保護了自然環境。其次橋梁工程的增加，減少了開挖山體邊坡產生的地質次生災害的問題，通過橋梁工程跨越巖堆體、順層地質區、易塌方區，保證了施工安全，也提高了工程質量，工期更有保障。

3）提高排水設計標準，增加各類排水設施

根據本項目施工期間暴雨強度等級和降雨量，建議路基段無論填挖高度全線設置截水溝，平臺截水溝，邊坡急流槽等排水設施[5]。四川地區邊坡截水溝通常采用漿砌片石作為材料，遇到暴雨密集期，洪水掏蝕后邊溝容易開裂、漏水。項目后期改為C30素混凝土，提高了排水設施等級。做好涵洞進出口順接設計，引導山體集水快速通過公路范圍。

4）注重景觀設計，讓公路工程同自然景色和諧共處

華西雨屏地帶降雨量豐沛，降水多也造成了該地區豐富的自然景觀，滿眼望去大地鋪滿了綠色植被，高低錯落的地勢會在某些路段創造出很多別致的景觀，設計時堅持因地制宜、融入自然的原則，讓每一條公路都成為景觀大道。具體措施有增加觀景停車區，挖掘人文景色；在公路兩旁設置1m高景觀碎落臺并進行綠化等。

5）多措并舉，保證道路行車安全

位于華西雨屏帶的公路縱坡大，道路濕滑。工程除了采用一般的交通工程保證安全以外，還需要針對自身特點沿路幅標志標線處設置反光突起標志，增加夜晚行車視線。在下坡彎道處設置減速帶，在雨大、霧多、冰雪覆蓋路段的兩側防撞墻和護欄上設置黃閃燈，作為極端天氣時引導行車的重要輔助手段，保證道路安全。

5 結語

在華西雨屏帶建設公路工程面臨著諸多特點，總結為多陰雨天、地形陡峭、地質復雜、土壤含水量偏高、生態多樣性豐富，環保要求高等。通過優化公路線性設計，增大橋梁工程比重，提高改良土比列，增強交通安全設施和加強景觀設計，貫徹了公路工程“安全、環保、經濟、合理、和諧”的理念，為后續工程提供寶貴的建設經驗。