山区高速公路设计理念及重难点浅析

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摘要：山区地形地貌特殊，其高速公路的设计应当坚持生态选线、资源节约、技术先进等理念，不仅要面对复杂地形地质问题、连续长下坡路段运营安全设计问题、桥梁选型施工问题，还要面对高桥隧比路段运营安全问题以及互通选址、选型问题。设计中必须对这些重难点提出应对的技术手段，应该根据与之相应的设计要点及行业规范，密切联系项目实际条件，明确项目开展的关键问题及主要制约因素，采取切实有效的措施降低工程建设可能产生的环境破坏程度，通过全面优化设计实现综合成本、质量、周期、生态等多项指标达到优秀。

关键词：山区高速公路；设计理念；设计重难点；技术对策

0引言

G4216线屏山新市至金阳段高速公路工程位于川、滇两省省界金沙江一带，起于宜宾市屏山县新市镇，经雷波，止于金阳，路线全长约167.8km。该项目是《国家公路网规划（2013年-2030年）》中G4216线成都至丽江高速公路重要组成部分，亦为《四川省高速公路网规划（2019-2035）》中“宜宾-雷波-金阳-宁南-攀枝花”高速公路的重要路段。项目全线按双向四车道高速公路标准建设，设计速度采用80km/h，路基宽度25.5m，桥涵设计荷载采用公路-Ⅰ级。本文主要从山区高速公路设计所遵循的基本理念出发，结合工程实例分析设计工作的重难点，并提出与之相应的策略，以期能够为我国基础工程建设提供理论参考。

1设计理念

由于山区地形地貌的特殊性，山区高速公路的设计应坚持生态选线、资源节约、技术先进等理念，实现尊重、保护、恢复自然的公路建设生态目标。

1.1坚持生态选线理念

高速公路施工不可避免地会对建设范围内原有的生态产生扰动，使其自然平衡发生变化，同时改变地区土地配置情况。对于敏感地带的路段设计，还应当考虑生物多样性的基本原则，适当采取避让、跨越的方式来降低对地区生态的不利影响[1]。在生态敏感地带的公路选线，应当力图避免该地区敏感区的破碎化，尽可能保证其具备足够的整体性，以此为基础提出相应的布线方法：敏感区边缘法布线、最大斑块法布线等。并且应当从选线、设计、施工等环节入手做到避让农田林地、生态保护区，借助生态选线、生态防护等方式来控制线路选择导致的土地资源占用。对于项目建设沿线存在自然保护区、风景名胜的，路线应当遵照环保的基本原则，通过避让的方式来降低扰动。对于部分难以通过避让达到效果的，也可通过无害化穿越的方式来减弱由此导致的敏感点扰动，可借助方案比选来确定最佳线路。

1.2坚持资源节约理念

公路建设应当尽可能做到对土地资源的保护，积极响应我国节能减排及清洁能源的号召，不断推进废弃材料的循环再利用。土地资源是我国经济发展的重要因素，也是关切民生的重要大事，因此在设计时就需要贯彻落实“节约用地”的原则，并在施工过程中采取多样化的措施来提升土地利用率。路基土方工程是公路建设的基础，同时也是影响环境生态的关键工序，其不仅主导着项目整体的造价及工艺技术的选择，同时还可能导致周边环境劣化以后需环境治理的风险。在具体高速公路项目中，弃渣是一项比较突出的隐患，常常会导致生态破坏及安全隐患，弃渣的治理被看作是表征项目综合绿化水平的指标。一方面，以土方平衡的原则需要借助路线优化来减少不必要的挖填不平衡问题，以此来控制弃渣量；同时，还应考虑到弃渣的合理循环，将其用于地方土建、反压护道等工程建设中，提升其循环效率。需要注意的是，弃渣的循环应当严格遵照“三级筛选”来进行筛分，其筛选得到的循环料主要以就地破碎的形式制备成可再利用的材料，而其中的优质碎石还可用作隧道衬砌的混凝土骨料，次级碎石能够被用作碎石垫层，其他的一般用作路基填筑[2]。挖填方是决定土地利用率的关键环节，也是影响环境保护的主要因素。该项目按照“零借方、少弃方”的理D念，强化生态保护的力度，力图提升自然和谐的水平。

1.3坚持技术先进理念

合理确定互通式立交的型式及位置：基于当地交通运输量及地形地势变化，对立交设计参数进行适当的调整，一般可降低其平纵面指标的选择，并尽可能提升立交与当地地质、地形之间的适应性，以此来起到控制土方工程量的目的。同时，服务区的选址也是一项重要因素：充分考虑立交的设计位置，依托当地地形地势来选择最佳的服务区位置，在保证服务区场地平整的基础上减少高填深挖发生的风险，使得立交能够与周边自然环境形成良好的视觉组合，并且考虑到立交与主线的连接。应当尽可能利用已有自然环境，使其能够吸引乘客，集成休息服务、观光旅游等多项功能于一体。对以上设计利用BIM技术，为公路建设提供了全新的思路，能够对各项环节进行动态专业设计[3]。此外，交通安全的创新：譬如借助先进反光材料来警示司机，为其提供醒目的指引。在隧道口位置应当充分重视生态修复工作，秉承绿色、环保的基本理念，从零开挖、景观绿化等层面入手进行深化设计[4]。一般而言，隧道口的景观绿化应当涵盖中央三角区、洞口上方及附近边坡，可借助灌木乔木进行自然裁种，同时在其间点缀适当景观小品，以此来提升隧道口绿化的层次，保证其生动自然。

2设计重难点及对策分析

2.1复杂地形地质问题

（1）复杂地质情况的隧道。对于山区高速公路建设涉及到的特长隧道等影响因素较为复杂的路段，受到地质条件的制约，其构造变异性往往也较为突出。该情况需要结合初步地质勘察得到的结果进一步深化平面地质调绘，同时结合实地调研与走访来完善地质数据；此外，还可借助音频大地电磁法、高密度电法等方法来进行物探，但其一般需要按照纵向进行布置，并以此为基础采取钻孔取样的方式来辅助验证。钻孔取芯一般需要基于当地地质条件及地形地势来布置孔位，同时强化对孔内状态的监测，借助地应力测试、声波测井等方法来综合评价当地地质情况。（2）水库塌岸。对于该项目而言，水库塌岸问题主要会对路基、桥梁产生突出的不良影响，通过初步勘察能够大致确定其稳定性评价结果，而在后续勘察工作中还应当深入研究重点位置的稳定性发展情况，尤其是需要关注塌岸影响范围内桥墩的状态，评估其边坡及隧道口位置的情况，有针对性地调查取样获得相应的数据，并可借助库岸垂直方向上的勘探剖面来描述其构造状态，结合原位测试及室内试验结果得出量化结果，提出与之相应的措施。（3）隧道路段的地质环境中存在大量的灰岩。在该项目中针对岩溶路段的勘察借鉴了大量已有工程经验，同时结合地质测绘来选择最佳的物探方法。在该工程的勘察方案中主要包括了高密度电法及弹性波CT等，同时基于不同构造面的特点来确定与之相应的物探技术，如有必要可综合使用多种物探技术，并在此基础上解释钻孔取芯的分析结果。若岩溶发育程度较深，则还应当做相应的水文地质勘察。

2.2连续长下坡路段运营安全设计

可在设计中的适当位置增设工程量来平衡各路段的纵坡，使得纵坡坡度被控制在合理范围内，保障行车过程的安全性。此外，还可超前检测运行速度，并在纵坡的上端设置服务区，该服务区应不仅能够为过往车辆提供制动检查服务外，还能够为司机提供后续路况信息，建立起集检查、休息、加油等多项功能为一体的服务区。如有必要，服务区还应当对特殊条件下的驾车风险及避险车道进行预告，帮助行车人员提供信息服务。充分基于当地地形地势分布，在长纵坡的坡底位置布置避险车道，以此来为行车提供避险空间。研究表明，设置适当的避险车道，不仅能够起到分隔车流的作用，减少失控车辆对正常车流的安全危害，还能够对驶入避险车道的车辆起到减速、减伤的作用。路侧护栏的设置应当密切联系具体交通布置及路侧地质条件来确定，并选择最佳的护栏型式及防撞等级。

2.3桥梁选型、设计及施工问题

桥梁型式的选择往往直接决定着其设计方案的合理性、施工过程的可行性以及项目整体的经济性。（1）制定合适的桥型方案：桥型应当基于工程实际条件及建设需求来确定，充分发挥因地制宜的理念，并考虑到施工过程可能出现的各类问题，综合提升施工的经济性、安全性等，使得桥型能够满足多项工程基本要求。（2）避绕地质灾害：对于存在不良地质条件的区域，一般可借助大跨度桥梁、隧道等来跨越，其不仅能够避免由此可能产生的结构损坏，同时还能缓解工程建设对环境的扰动。（3）选择适当的下部结构：为了适应不同地形条件，降低施工难度，对于简支体系一般可采取以下三种方式进行处理：首先可以适当缩小桥墩间距，这不仅能够降低桩基之间的相互影响，减弱由此导致的环境破坏，同时还有助于加快施工效率，提升项目整体经济效益；其次，可以优先选用扁墩设计，以此来降低开挖工程量，并提升桥梁外部造型的美观性；此外，还可以选用整幅双柱结构，减少对原有地形的开挖，适应不同地形条件。一般桥梁在设计时大多依据标准化、固定化的结构而展开。而该项目的设计则应当密切联系项目当地的地形地势特点、附近构筑物分布，来对桥梁跨径、尺寸进行深化分析。其上部结构应当优先选用装配预制式结构，以此来改善项目整体的效率。借助工厂批量生产能够实现对构件的快速成型，而现浇部分也可通过工厂半预制的方式来改善施工质量[5]。

2.4高桥隧比路段运营安全问题

在该项目中，隧道总里程的占比较高，就很容易导致行车人员产生焦虑情绪，影响正常行车。此外，若隧道内发生安全事故，救援工作的开展也将面对较大的难度。可采取以下措施来改善隧道运营安全性：尽可能扩大隧道的边界，以此来缓解狭窄空间带来的不安感，同时也为救援工作的开展提供足够空间；在隧道内加设紧急停车带，且其长度不应小于100m，在其间每隔适当距离设置加长停车带。强化安全标识布置，通过设置具有诱导作用的标识牌来警示行车人员。

2.5互通选址、选型问题

在互通选址时，受到山区复杂地形的限制，同时隧道、桥梁分布较为复杂，这就导致互通的布置难度较大，大部分互通交通存在高差高、地质条件恶劣的缺陷。所以互通选址应当密切联系当地实际条件来确定，同时应当尽可能减小对附近居民及环境的影响，控制对农田耕地的占用，选用合适的平纵线形指标。该项目充分考虑实际交通量、长期规划、视觉美观、工程造价等因素，最终选定为互通式。在山区高速公路中选用互通式，应当重视匝道的技术指标，使其能够满足交通需求及场地条件。若互通式连接主要连接乡镇与县城，则其需要适当提高指标选择的标准，确保其功能的可靠性。

3结束语

总体来看，山区高速公路应当确定与之相应的设计要点及行业规范，密切联系项目实际条件，优先选用先进理念，明确项目开展的关键问题及主要制约因素，采取切实有效的措施降低工程建设可能产生的环境破坏程度，通过全面优化设计实现综合成本、质量、周期、生态等多项指标达到优秀。

参考文献

[1]张彩霞.山区公路设计问题浅析[J].公路交通科技（应用技术版）,2016,12(7):72-73.

[2]胡炫.对山区公路设计中应注意的问题与设计策略研究[J].四川水泥,2018(1):66.

[3]焦北辰,万义良.山区公路设计中应注意的问题[J].交通世界（中旬刊）,2017(2):56-57.

[4]许波.对山区高速公路设计与环境保护问题的探讨[J].城市建筑,2016(33):281.

[5]杨逊,刘双林.山区公路设计中应注意的问题[J].工程技术研究,2018(7):199-200.

作者:蒲俊霏 单位:四川沿江宜金高速公路有限公司