后套地區(qū)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(qū)的真實寫照，歷史上黃河在后套地區(qū)經常發(fā)生游蕩、遷移，加之解放以后水利設施的大力發(fā)展，使得后套地區(qū)有其獨特的工程特點[1]。為提高對后套地區(qū)公路工程建設特點的認識，加強對后套地區(qū)公路設計要點的把握，結合后套地區(qū)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(qū)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(yè)踏勘、實地鉆探、內業(yè)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(qū)公路工程的建設特點，并給出了后套地區(qū)公路設計的建議，可供后套地區(qū)公路設計人員參考借鑒。

1 后套地區(qū)公路工程建設及地質環(huán)境特點

后套地區(qū)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(qū),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(zhèn)，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(qū)，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(qū)公路工程及地質環(huán)境特點。

1.1 地形平坦、耕地遍布、路網(wǎng)發(fā)達

后套地區(qū)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(qū)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(qū)地形平坦、地面起伏變化不大。

后套地區(qū)雖然地處內蒙古高原，具有降水稀少，蒸發(fā)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(qū)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(qū)耕地分布較多。

后套地區(qū)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(qū)，建立城鎮(zhèn)，開始農耕作業(yè)，建設道路[4]。近年來，隨著現(xiàn)代農業(yè)、美麗鄉(xiāng)村的建設，后套地區(qū)形成了完善的路網(wǎng)關系，交通便利，路網(wǎng)發(fā)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(qū)路網(wǎng)發(fā)達，交通便利。

1.2 排灌系統(tǒng)發(fā)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(qū)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(tǒng)和以總排干溝及紅圪卜揚水站為骨干的排水系統(tǒng)，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(qū)，灌溉系統(tǒng)異常發(fā)達[5]。

由于后套地區(qū)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(qū)灌溉水量大，地下水位高，排水系統(tǒng)部分堵塞，排水不暢，灌溉水在低洼處聚集，加之后套地區(qū)蒸發(fā)強烈，降水稀少，多年平均降水量為162.9mm，多年平均蒸發(fā)量為2094.7mm，蒸發(fā)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(qū)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(qū)降水稀少，屬于無灌溉就無農業(yè)的地區(qū)，農業(yè)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(qū)水利設施發(fā)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(qū)的地下水位與農業(yè)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(jié)性變化現(xiàn)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(qū)海子、湖泊分布較多。

1.4 季節(jié)性凍土地區(qū)溫差較大

后套地區(qū)屬溫帶大陸性干旱、半干旱氣候區(qū)。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(jù)《季節(jié)性凍土地區(qū)公路設計與施工技術規(guī)范》附圖A-1可知后套地區(qū)凍結指數(shù)介于800～1200℃·d之間，屬于季節(jié)性凍土區(qū)的中凍區(qū)。

2 后套地區(qū)公路設計要點

綜合后套地區(qū)公路工程建設和地質環(huán)境特點，并根據(jù)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(qū)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(tài)環(huán)保、節(jié)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(jié)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(qū)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(xiàn)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(jù)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(jù)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(qū)的排灌系統(tǒng)主要分為灌溉系統(tǒng)和排堿系統(tǒng)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(shù)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(xiàn)工廠預制、標準化施工的目標。

后套地區(qū)鹽漬土分布廣泛，為防止公路橋涵構造物及路基出現(xiàn)鹽脹、翻漿、淋溶等病害[10]。在進行構造物設計時要根據(jù)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(jù)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(qū)地下水位埋深較淺，容易發(fā)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(qū)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(tǒng)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(tài)，進而確保路基的安全穩(wěn)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(jié)性凍土地區(qū)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(huán)次數(shù)越多，則引起的公路病害越嚴重[12]。河套地區(qū)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(qū)的最大凍深，并計算出設計凍深，根據(jù)設計凍深確定基底埋置深度，確?；A安全穩(wěn)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(qū)的工程特點，然后根據(jù)項目區(qū)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(qū)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(qū)公路工程設計與建設，為做好河套地區(qū)公路工程建設發(fā)揮力量。