高原藏區(qū)老路改擴建路線總體設(shè)計的實踐及探索

何 必

(四川省交通勘察設(shè)計研究院有限公司,四川成都 610017)

1 項目概況

國道317線汶川至馬爾康公路是國道網(wǎng)規(guī)劃(四川境)中十二條出省通道之一，是川藏北線的重要組成部分，不僅承擔著省州之間聯(lián)絡(luò)線和進藏通道的重要作用，更是“5·12”地震后最先打通的生命西線，被交通運輸部列首批災后重建項目。路線起于汶川縣城，經(jīng)理縣，過鷓鴣山至馬爾康，路線全境位于阿壩州境內(nèi)，路線全長約209 km。

2 項目特點及難點

項目區(qū)處于四川盆地與青藏高原東南緣的過渡帶上，屬構(gòu)造剝蝕高山峽谷地貌。路線走廊以鷓鴣山為分水嶺，鷓鴣山至汶川為雜谷腦河，鷓鴣山至馬爾康為梭磨河，工程項目特征為典型三州地區(qū)沿溪線等級公路改建工程。由于項目承擔了災后重建的西線生命通道，其項目的特點及難點主要體現(xiàn)為工期緊、任務(wù)重；不良地質(zhì)發(fā)育較廣，地震引發(fā)的次生災后嚴重；山谷切割較深、路線走廊帶狹窄、通道單一、施工保通難度巨大；項目區(qū)處于高寒高海拔地區(qū)，部分路段冬季積雪、暗冰影響嚴重，生態(tài)環(huán)境極其脆弱。

3 項目設(shè)計創(chuàng)新及經(jīng)驗總結(jié)

項目設(shè)計遵循尊重自然、順應(yīng)自然、以人為本、安全第一的總體設(shè)計原則，深度把控工程地質(zhì)狀況，全局謀劃路線總體設(shè)計，多方案多思路進行老路擴寬及提檔升級，提高道路防災、抗災能力，改善安全行車條件，保障道路通行能力，確?？傮w設(shè)計方案的經(jīng)濟性、合理性。

3.1 強化地質(zhì)選線，采用綜合地質(zhì)勘察方法，探明工程地質(zhì)情況，評定地震災損情況

受地震影響，工程區(qū)沿線崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)眾多，區(qū)域性斷裂及緊密褶皺等構(gòu)造發(fā)育。項目在勘察設(shè)計階段，開展全路線1∶1萬、重要工點1∶2000等地質(zhì)調(diào)繪，查明沿線地震災損情況，不良地質(zhì)的分布和基本特征。對重要工點，在地調(diào)和物探基礎(chǔ)上采用地質(zhì)鉆探等綜合勘察手段加以驗證。根據(jù)災損和不良地質(zhì)情況，按“點、線、面”對工程地質(zhì)進行分類、分級，給后續(xù)的路線方案總體設(shè)計提出建設(shè)性意見和建議，對路線總體設(shè)計路線走廊、路線指標的采用提供詳實的基礎(chǔ)資料，確保了設(shè)計方案的安全性、經(jīng)濟性和合理性。

3.2 加強路線總體設(shè)計，靈活運用路線指標，避免次生災害，確保道路運營安全

路線展線嚴格地質(zhì)地形選線、環(huán)保選線的理念，針對三州地區(qū)特殊的地質(zhì)條件，采取“欺河不欺山”的設(shè)計理念，遵循地形、地質(zhì)選線，環(huán)保選線的原則，采用“繞、治、留”綜合措施防治措施。對地質(zhì)災害極重路段，采取路線繞避，無法繞避的工點，加強特殊工點設(shè)計，分別采用了隧道、明洞、棚洞、主被動網(wǎng)、抗滑擋墻、樁板墻、半邊橋、棧橋、攔冰墻、錨索、框架梁、碎石樁、格賓墻等工程措施，在建設(shè)資金允許的條件下，最大限度處治不良地質(zhì)工點，最大程度上避免次生災害的發(fā)生，確保工程建設(shè)以及公路運營安全(圖1、圖2)。

圖1 G317汶馬路王家寨段

3.3 總體把控縱面設(shè)計，確?？傮w土石平衡，最大限度提高老路的利用率

總體設(shè)計時，路線縱坡控制在兼顧土石方基本平衡的原則下，最大限度減少廢方以及借土填方。汶馬路總體設(shè)計時，老路利用率達80 %。其縱坡設(shè)計時，采用“寧填勿挖”的設(shè)計理念，避免了因為老路路面的開挖造成大量的軟基換填；避免了由于邊坡的開挖引發(fā)的地質(zhì)次生災害；避免了以往其他工程施工時，老路破壞嚴重，大量堵車現(xiàn)象的發(fā)生。不僅最大限度地節(jié)約了工程造價，而且保障了后期公路的運營安全，更是讓極其脆弱的生態(tài)環(huán)境得到了最大限度的保護，使建成的汶馬路與自然融為一體，相得益彰。

3.4 路線總體綜合考慮路基橫斷面設(shè)計，多思路多形式進行老路的擴寬改造

3.4.1 總體把控，分段進行隧道和明線，橋梁和路基的綜合比選

山區(qū)等級公路改擴建，受地形條件限制，特別是傍山沿溪線路段，橫斷面陡峭，外側(cè)(臨河側(cè))高差大，擋防及橋梁設(shè)置困難；內(nèi)側(cè)(靠山側(cè))開挖坡面達4級以上路段，山體開挖易失穩(wěn)路段。應(yīng)綜合研究路線方案研究，做好隧道方案和明線、橋梁和路基方案的綜合比選，擇優(yōu)選擇路線方案。

3.4.2 因地制宜，采用多種橋梁形式進行老路的路線指標的提升

汶馬路在設(shè)計和施工時，采用動態(tài)設(shè)計方式，充分結(jié)合路線、路基以及行洪的要求，采用跨河橋、順河橋、半邊橋多種橋梁形式進行老路的擴寬改造，以不同的橋型來適應(yīng)地形、地質(zhì)以及簡化施工進行布設(shè)。

3.4.3 適應(yīng)地形，靈活選取路基寬度值，局部可采用單車道

老路改擴建通視條件良好，滿足會車視距路段，可靈活選取路基寬度值，局部采用單車道。其單車道設(shè)計指標的采用，可根據(jù)公路路線設(shè)計規(guī)范，靈活采用四級公路單車道的設(shè)計指標，單車道路基寬度采用4.5 m，設(shè)計速度宜采用30 km/h，應(yīng)在不大于300 m的距離內(nèi)選擇有利地點設(shè)置錯車道，并使駕駛者能夠看到相鄰兩錯車道之間的車輛，設(shè)置錯車道路段的路基寬度應(yīng)不小于5.5 m，有效長度應(yīng)不小于20 m。

3.4.4 充分利用，利用下?lián)醴澜Y(jié)構(gòu)完整的擋墻進行懸挑，實現(xiàn)局部路段加寬改造

老路改擴建在老路擋墻外加寬，需拆除舊擋重新修筑，施工作業(yè)面小，基礎(chǔ)開挖引發(fā)原路的斷道，在施工保通便道無條件修建時，保通難度巨大。針對類似情況，應(yīng)充分分析、檢測原擋墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在舊擋墻完好，橫斷面加寬值不大的(一般控制小于50 cm)情況下，可采用懸挑擋墻特殊結(jié)構(gòu)以滿足路面寬度以及線形指標的要求(圖3)。

圖3 擋墻懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計示意(單位:cm)

3.4.5 依托科研，采用棧橋方案實現(xiàn)老路改擴建高線位橫斷面加寬

本項目鷓鴣山至馬爾康段，路線基本沿梭磨河右側(cè)布設(shè)。其中王家寨局部段為陡峭山坡地段，外側(cè)為狹窄急流河道，老路路基呈半山洞橫斷面型式，俗稱“老虎嘴”路段，坡面陡峻，河谷深切，走廊狹窄，視距差，為事故多發(fā)路段，路線指標提升難度巨大。路線總體通過隧道和明線、明線和路基的綜合比選，結(jié)合老路路基為完整的基巖，依托科研，提出用懸挑結(jié)構(gòu)技術(shù)修建陡峭地形路段的山區(qū)公路，加寬原有道路。簡化施工工藝，節(jié)省材料，同時避免高切坡或高填方等可能誘發(fā)大型滑坡、崩塌的安全隱患，還有利于保護山區(qū)的自然生態(tài)環(huán)境，同時該道路結(jié)構(gòu)還具有較強的抵御地震作用的能力(圖4、圖5)。

圖4 G317線汶馬路棧橋下部結(jié)構(gòu)

圖5 G317線汶馬路棧橋橋面

3.4.6 交旅融合，依托地形實時打造臨時停車區(qū)、休息區(qū)等景觀小品，保證后期運營安全

汶馬路在設(shè)計以及施工階段，充分利用老路地形、棄土場，新建公路旁的老路路基來設(shè)置緊急停車帶、臨時停車區(qū)、休息區(qū)和觀景臺。簡化臨時停車區(qū)以及觀景臺的設(shè)計，使臨時停車區(qū)更加人性化、合理化。如馬爾康梭磨鄉(xiāng)路基寬度拓寬至12 m，就充分考慮了梭磨鄉(xiāng)的城市發(fā)展規(guī)劃，使原來因為停車造成過城鎮(zhèn)路線堵塞的現(xiàn)象徹底改變(圖6、圖7)。

圖6 G317線汶馬路簡易停車區(qū)

圖7 G317線汶馬路梭磨鄉(xiāng)路基加寬段

4 從汶馬路的建設(shè)反思高原藏區(qū)老路改擴建路線總體設(shè)計

4.1 老路改擴建應(yīng)充分研究老路走廊，提高老路利用率

我省三州地區(qū)老路改擴建項目區(qū)總體建設(shè)條件相對較差，其地質(zhì)構(gòu)造復雜，山谷切割較深，山體擠壓破碎嚴重，路線走廊帶狹窄，公路拓寬以及線形指標提高難度巨大。主要體現(xiàn)為地形條件差，走廊帶相對單一；地形條件差，不良地質(zhì)較為發(fā)育；線型指標差，運行速度低。

老路改擴建應(yīng)充分研究老路走廊，其主要原因為老路走廊運營時間長，期間通過多次局部優(yōu)化調(diào)整、整治以及工程養(yǎng)護，其走廊的地形、地質(zhì)在同一走廊帶內(nèi)占據(jù)最有利的位置。最貼合實際的地形地質(zhì)條件，其工程建設(shè)費用也是最低的，其地質(zhì)病害也是相對最少的。其不良地質(zhì)以及地質(zhì)病害也相對集中，只是受建設(shè)資金的影響，不能徹底的根治。

老路改擴建應(yīng)全面詳細地進行老路狀況調(diào)查，分析老路現(xiàn)狀及存在的問題。應(yīng)加強與地方行政主管部門地及公路養(yǎng)護部門深度溝通，詳細了解老路運管情況，弄清楚老路災害點位置，如事故多發(fā)點，不良地質(zhì)災害點等。充分分析論證老路狀況后，確定項目改擴建的總體思路，明確項目的重點和難點，分類，分級進行老路改擴建總體設(shè)計。

4.2 根據(jù)項目建設(shè)資金情況，分段分級論證項目建設(shè)時序，重點建設(shè)項目瓶頸路段

項目的建設(shè)資金的籌措是項目建設(shè)的重要基礎(chǔ)，老路改擴建及國省干道的提檔升級應(yīng)根據(jù)項目建設(shè)資金的總額情況，結(jié)合本項目的實際的建設(shè)情況，分段分級論證整個項目的建設(shè)時序，合理分配建設(shè)資金。在建設(shè)資金有限的情況下，首先應(yīng)保證項目運營安全，實現(xiàn)“先通后暢”的總體目標。首先打通項目建設(shè)的瓶頸路段，實現(xiàn)項目的 “先通”，如越嶺線控制性隧道，沿溪線控制性橋梁，滑坡、泥石流等不良地質(zhì)易發(fā)點，線型指標低的事故易發(fā)點等。其余路段充分利用原有老路通道，地形條件好，不影響運營安全的路段，不刻意追求高標準。充分利用有限的建設(shè)資金，實現(xiàn)項目全年運營的基本目標。

4.3 深度研究路線走廊建設(shè)條件，樹立安全、環(huán)保意識，靈活把控設(shè)計指標

老路改擴建應(yīng)堅持“設(shè)計的地區(qū)特性”原則，在充分了解項目的區(qū)域特點后，堅持“地質(zhì)選線，地質(zhì)先行”的原則，合理處治地質(zhì)病害。樹立安全、環(huán)保意識，按照“靈活自然、因地制宜、順勢而為”的原則，充分利用老路資源，靈活運用各項指標，不追求高標準、高指標、高速度和寬路幅，力求建設(shè)方案經(jīng)濟、實用。

路線設(shè)計應(yīng)堅持現(xiàn)場定線原則，充分利用既有老路，合理利用老路結(jié)構(gòu)完好的的構(gòu)造物，以現(xiàn)場實際的結(jié)構(gòu)作為路線選擇的控制性結(jié)構(gòu)物，合理運用技術(shù)指標，最大限度提高老路的利用率，最大限度減少征地拆遷數(shù)量，最大限度減少由于過分最求指標而造成次生災害的發(fā)生和社會資源的浪費。

5 結(jié)束語

我省三州地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，地形起伏較大，山谷切割較深，地質(zhì)構(gòu)造復雜，不良地質(zhì)發(fā)育廣。老路改擴建路線總體設(shè)計應(yīng)遵循尊重自然、順應(yīng)自然、保護自然的總體設(shè)計原則，堅持節(jié)約優(yōu)先、保護優(yōu)先、自然恢復為主的方針，充分研究老路方案，詳細分析地形地貌情況，深度把控工程地質(zhì)狀況，全局謀劃路線總體設(shè)計，多方案多思路進行老路擴寬及提檔升級，避免由于老路改擴建造成次生災害的發(fā)生，確?？傮w設(shè)計方案的經(jīng)濟性、合理性。文章通過總結(jié)汶馬路改擴建勘察設(shè)計經(jīng)驗以及建設(shè)期優(yōu)化設(shè)計方案，形成針對三州地區(qū)沿溪線改擴建項目、災后重建項目具有代表性的處理措施，為同類老路改擴建項目提供部分參考。