山區(qū)高速公路的設(shè)計(jì)理念

盧文杰

(深圳市高速公路工程顧問(wèn)有限公司)

我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，所謂山區(qū)通常是指山地、丘陵和地形比較崎嶇的高原。我國(guó)的山地占國(guó)土面積的33%，丘陵占10%，崎嶇高原占10%以上，大體上講，山區(qū)面積占國(guó)土50%以上，并且山區(qū)大部分地區(qū)經(jīng)濟(jì)滯后，為提高人民生活水平，交通便利是一個(gè)必要條件，因此，解決好山區(qū)的交通狀況非常的重要。

1 總體設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)理念

公路設(shè)計(jì)的靈魂在于總體設(shè)計(jì)，總體設(shè)計(jì)中應(yīng)以交通部公路勘察設(shè)計(jì)會(huì)議精神中的“八字方針和六個(gè)堅(jiān)持、樹(shù)立”為理論核心，在公路設(shè)計(jì)和建設(shè)中全面體現(xiàn)“堅(jiān)持以人為本樹(shù)立全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)發(fā)展觀”，通過(guò)采用靈活設(shè)計(jì)和創(chuàng)作設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)“安全”、“環(huán)境優(yōu)美”、“節(jié)約資源”、“質(zhì)量?jī)?yōu)良”、“系統(tǒng)最優(yōu)”的目標(biāo)。

(1)節(jié)約用地。土地，尤其是耕地，是極其寶貴的自然資源。筑路占地會(huì)加速減少本已不多的耕地，加劇對(duì)剩余耕地的壓力，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量減少對(duì)耕地的占用。

(2)避免誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害。修理公路中，路基的開(kāi)挖或堆填會(huì)改變局部地貌，在地質(zhì)構(gòu)造脆弱地帶易引起崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。目前，山區(qū)道路選線已由地形選線為主變?yōu)榈匦慰刂婆c工程地質(zhì)選線并重的綜合選線。針對(duì)山區(qū)地形、地質(zhì)、水文都比較復(fù)雜的情況，選線時(shí)要堅(jiān)持系統(tǒng)分析原則、綜合選線原則、整體最優(yōu)原則等地質(zhì)選線原則，盡可能地避繞工程地質(zhì)不良地段。

(3)注意對(duì)生態(tài)敏感地區(qū)的影響。公路運(yùn)輸線路長(zhǎng)，其間會(huì)穿越各種生態(tài)系統(tǒng)，如:各類(lèi)自然保護(hù)區(qū)，野生動(dòng)植物保護(hù)及棲息地，水土流失重點(diǎn)防治區(qū)，森林公園，成片林地與草原，水源區(qū)，濕地等。公路在穿越或接近這些地區(qū)時(shí)，有可能影響到這些地區(qū)的生態(tài)平衡，破壞自然資源。因此，公路建設(shè)就盡可能保證原有生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性。

(4)減少水土流失。公路建設(shè)中，由于施工造成地表植被的破壞，使土壤表層裸露，土壤的抗蝕能力大為降低。此外，公路工程建設(shè)中還會(huì)產(chǎn)生大量取土或棄土、棄渣。這些松散的巖土孔隙大、結(jié)構(gòu)疏松，若不加以處理，也會(huì)導(dǎo)致新的水土流失。

1.2 總體設(shè)計(jì)原則

(1)加強(qiáng)“設(shè)計(jì)中的靈活性”原則

不片面追求高標(biāo)準(zhǔn)，靈活運(yùn)用指標(biāo)，力求路線線形與地形、環(huán)境相協(xié)調(diào)，強(qiáng)調(diào)“勢(shì)”與“動(dòng)”的設(shè)計(jì)理念，做到線形指標(biāo)的連續(xù)、順適，不同的設(shè)計(jì)階段，靈活性體現(xiàn)其側(cè)重點(diǎn)。山區(qū)復(fù)雜的自然條件決定技術(shù)指標(biāo)的采用必須因地制宜的選用技術(shù)指標(biāo)，堅(jiān)持路線與地形條件相互協(xié)調(diào)地原則。

(2)“貼近自然、協(xié)調(diào)和諧”的原則

依據(jù)“貼近自然、協(xié)調(diào)和諧”的原則進(jìn)行橋隧及交叉等構(gòu)造物設(shè)計(jì)，合理掌握互通式立交線形指標(biāo)，在結(jié)構(gòu)安全和滿足需要的基礎(chǔ)上充分考慮美學(xué)效果;加強(qiáng)大跨徑橋梁、隧道的設(shè)計(jì)比選，使之建成后能夠成為當(dāng)?shù)氐囊坏拦δ荦R全、安全順暢、景觀優(yōu)美的風(fēng)景線。

(3)合理利用路線走廊帶資源，做好分期修建的論證

對(duì)于山區(qū)高速公路，由于區(qū)域的交通總量相對(duì)較小，大部分為過(guò)境交通，且增速度較慢，加上采用一次建成的方案所需要的資金量巨大，此時(shí)可考慮在進(jìn)行充分分析論證的基礎(chǔ)上，采取分期修建的方案，但對(duì)近期交通量較小，但路網(wǎng)功能比較明確的項(xiàng)目，標(biāo)準(zhǔn)選擇上也應(yīng)適當(dāng)超前，而對(duì)采用分期建設(shè)的項(xiàng)目，在近遠(yuǎn)期標(biāo)準(zhǔn)、線位選擇上要作統(tǒng)籌考慮。

(4)綜合考慮公路建設(shè)與鐵路、管線、水利等其他設(shè)施交叉處理

由于擬建的公路往往與既有的鐵路、公路、管線等處于同一走廊帶，出現(xiàn)平行或交叉的情況，對(duì)此應(yīng)采用切實(shí)的保護(hù)措施。充分保留足夠的凈空，考慮改擴(kuò)建的需求，與管線交叉時(shí)應(yīng)設(shè)置檢修通道。

(5)平縱面線形設(shè)計(jì)

隧道洞口段及隧道內(nèi)部行車(chē)環(huán)境不同于路線上其他結(jié)構(gòu)物，具有一定的特殊性，行車(chē)安全問(wèn)題與隧道平縱面線形密切相關(guān)。盡管有時(shí)其平縱面線形滿足現(xiàn)階段規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)要求，但仍可能發(fā)生較大安全事故，需加強(qiáng)隧道段平縱面線形設(shè)計(jì);結(jié)合了隧址區(qū)地形、地貌及工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件，考慮了隧道有對(duì)通風(fēng)和控制測(cè)量等較為有利的優(yōu)點(diǎn)，但山區(qū)高速公路由于地形、地質(zhì)條件的限制，隧道內(nèi)設(shè)置平曲線往往不可避免。在路線布線過(guò)程，盡可能采用大半徑曲線。

(6)山區(qū)公路線形美學(xué)與景觀設(shè)計(jì)是現(xiàn)階段提出的更高要求。和諧既是美，這是美學(xué)的基礎(chǔ)。目前，公路美學(xué)設(shè)計(jì)已經(jīng)逐步得到應(yīng)用和重視，公路美學(xué)與景觀設(shè)計(jì)是相輔相成的，兩者缺一不可。要巧妙的將美學(xué)與景觀設(shè)計(jì)與公路設(shè)計(jì)有機(jī)的結(jié)合是公路美學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)關(guān)鍵，在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意:①平面線形設(shè)計(jì)是美學(xué)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ);②縱斷面線形設(shè)計(jì)是美學(xué)設(shè)計(jì)的補(bǔ)充和完善;③景觀設(shè)計(jì)是美學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵;④公路綠化是景觀路、生態(tài)路、環(huán)保路的具體體現(xiàn)。

(7)山區(qū)公路的邊坡治理也是需要注意的重要問(wèn)題。雖然在前面的環(huán)境保護(hù)產(chǎn)線形設(shè)計(jì)中也涉及到了山區(qū)公路的邊坡治理問(wèn)題，但邊坡治理應(yīng)該單獨(dú)提出來(lái)作為山區(qū)公路的一項(xiàng)重要問(wèn)題來(lái)予以解決。在山區(qū)公路勘察設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)路基設(shè)計(jì)，尤其是在高路堤、陡坡路段和深路塹處，要不同于一般路基，應(yīng)精心設(shè)計(jì)，使邊坡處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)。

現(xiàn)在治理邊坡的技術(shù)較多，主要有抗滑樁和錨索加固、預(yù)應(yīng)力錨索+地梁、SNS柔性防護(hù)系統(tǒng)、三維植被網(wǎng)植草防護(hù)、土工隔柵和土工布、土工模袋混凝土、夯(沖)擊式壓路機(jī)等方法，具體處理措施可根據(jù)具體情況選用。

2 橋梁設(shè)計(jì)

(1)盡量采用中、小跨徑為主的橋型、以方便施工，降低成本，山區(qū)基巖埋深一般較淺甚至出露，基礎(chǔ)通常為干處開(kāi)挖、澆筑施工，基礎(chǔ)費(fèi)用較低，橋梁綜合最優(yōu)跨徑相對(duì)于一般平原地區(qū)，亦趨于以較多下部構(gòu)造換取較小跨境。因此山區(qū)墩高在60 m以下時(shí)，均可考慮采用40 m以下的梁(板)式結(jié)構(gòu)，50 m跨徑的預(yù)制梁，由于吊裝重量及施工難度大，除有特殊要求外，原則上在山區(qū)不要采用。

(2)山區(qū)高架橋通常沿山腰展布，橫向地形變化大，墩、臺(tái)、基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)對(duì)邊坡開(kāi)挖、山體穩(wěn)定等環(huán)境的影響非常大，同時(shí)也對(duì)工程的景觀效果產(chǎn)生重大影響，對(duì)橋面橫坡較陡的橋梁，建議采用單柱單樁，以減少基礎(chǔ)的開(kāi)挖，通過(guò)加大樁柱和蓋梁的尺寸來(lái)提高橋梁橫向剛度，墩高較大時(shí)可采用Y型墩、薄壁空心墩等。如采用雙樁式墩結(jié)合樁基淺表層地質(zhì)情況、橋置處地震等級(jí)，盡量不設(shè)樁頂橫系梁或承臺(tái)，以減少對(duì)山體邊坡的開(kāi)挖。

(3)山區(qū)橋梁均位于人跡罕至的地區(qū)，日常保養(yǎng)非常困難，且山區(qū)較大的溫差、溫度和冰凍等對(duì)結(jié)構(gòu)的防腐非常不得，在設(shè)計(jì)階梯就應(yīng)結(jié)合山區(qū)的工程特點(diǎn)、運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)條件，充分重視結(jié)構(gòu)的耐久性和可維護(hù)性。

3 隧道設(shè)計(jì)

3.1 洞門(mén)設(shè)計(jì)

隧道洞門(mén)設(shè)計(jì)結(jié)合洞門(mén)地段排水要求，綜合考慮地形和地質(zhì)條件影響，按照“早進(jìn)洞、晚出洞”的原則，盡量減少洞口邊仰坡的開(kāi)挖，保證山體的穩(wěn)定保持原地形的綠色植被坡面。洞口首先應(yīng)保證結(jié)構(gòu)的安全，能夠承受洞頂回填土，且使道路免于落石、坍塌等的危害。洞門(mén)設(shè)計(jì)要有一種安全誘導(dǎo)作用，緩和洞門(mén)內(nèi)外明暗差異降低眩暈度，解決駕駛車(chē)輛通過(guò)隧道時(shí)產(chǎn)生的“黑洞”、“白洞”效應(yīng)，使駕駛?cè)藛T視覺(jué)有較好的舒適性最后洞門(mén)應(yīng)具有一種符號(hào)，象征意義，成為一種景觀作用。

3.2 建筑限界與襯砌內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)

隧道內(nèi)輪廓設(shè)計(jì)除應(yīng)滿足隧道建筑限界的規(guī)定外，還應(yīng)考慮洞內(nèi)排水、通風(fēng)、照明等附屬設(shè)施所需的空間，同時(shí)還應(yīng)考慮土壓力影響、施工方法等必需的富裕量，同時(shí)本著斷面利用率高、結(jié)構(gòu)受力合理安全可靠的原則進(jìn)行合理選取。上下行分離和連拱隧道均采用單心圓，邊墻為曲墻。上下行分離和連。

4 結(jié)束語(yǔ)

山區(qū)高速公路的設(shè)計(jì)中應(yīng)加強(qiáng)高速公路總體設(shè)計(jì)，加強(qiáng)前期工程的深度，引入動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)管理的理念，特別是山區(qū)、地質(zhì)復(fù)雜，建設(shè)難度大，不可預(yù)見(jiàn)的工程總是多，通過(guò)建設(shè)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)管理，能更好的保證工程質(zhì)量和控制工程造價(jià)。

［1］王志強(qiáng).高速公路建設(shè)對(duì)環(huán)境的影響及保護(hù)措施［J］.山西建筑，2008，(3).

［2］趙克程，牛兆霞.高速公路路徑識(shí)別技術(shù)研究［J］.山西建筑，2008，(8).

［3］吳曉紅.淺談高速公路勘察設(shè)計(jì)［J］.山西建筑，2008，(12).

［4］孫明.山區(qū)改建高速公路路基，路面的綜合設(shè)計(jì)［J］.黑龍江交通科技，2010，(10).