淺談沿河傍山地形公路選線

唐國軍，梁文藝，李皓原

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

淺談沿河傍山地形公路選線

唐國軍，梁文藝，李皓原

(廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘察設計研究院，廣西 南寧 530029)

沿河岸的山嶺路線走向，主要考慮周邊環(huán)境及地形地貌、地質條件、施工條件、運營安全及環(huán)境保護、造價等因素，路線方案多分為兩類，一是沿江的橋梁風景長廊，二是偏離河岸隱藏于大山之中的隧道通道。路線方案的確定，將影響整個項目的投資規(guī)模、工期長短、車輛運行的舒適與安全性等，由于涉及到河流飲用水源等民生問題，河岸山嶺地形的路線走向更為注重環(huán)境保護因素。文章結合處于典型河岸地形的廣西三江至柳州高速公路丹州路段路線選線工作實際，對沿河高架橋群路線及山嶺隧道群路線的方案思路進行比選探討。

公路選線；山嶺線；沿河線；高架橋群；隧道群；比選

0 引言

當公路沿地形特別復雜困難的河岸走廊帶進行路線布設時，路線工程師經常會碰到該采用山嶺線還是采用沿河線的選擇。按照一般認識，為了保證路線線形平順，行車舒適，在采用山嶺線時一般會采用隧道穿越崇山峻嶺，這樣一來，就會使該路段工程造價急劇增加，而且，考慮到隧道屬于封閉環(huán)境，隧道洞內與隧道洞外明暗差異大等因素，隧道內需要采取通風、照明等措施，從而又會導致道路后期運營費用大增；若選擇采用沿河線，則一般會以高架橋跨越河岸，相比山嶺線，沿河線的工程造價相對較低，后期運營時，無類似隧道的通風、照明等費用，而且，采用沿江橋梁方案時，還能形成一道美麗的風景長廊。因此，相比起山嶺隧道線，項目投資方往往會更傾向于選擇經濟的沿河線方案。但是，為使經濟長期穩(wěn)定增長和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，國家提出了建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的宏偉目標，造價和景觀不再成為左右工程方案選擇的唯一因素，相反，在保護環(huán)境已經成為社會共識的當下，環(huán)境因素的影響日益增大。本文將結合廣西三江至柳州高速公路毗鄰融江的融水縣大浪鎮(zhèn)麻石村和三江縣丹洲鎮(zhèn)丹洲村交界段的路線設計選線工作，結合路線、橋梁、隧道等各專業(yè)綜合分析，淺談在該類地形進行路線選線的一些思考。

1 工程概況

三江至柳州高速公路地處廣西壯族自治區(qū)中、北部地區(qū)，是廣西壯族自治區(qū)“四縱六橫三支線”高速公路網的重要組成部分，是連接桂北、湘西南和黔東南地區(qū)與北部灣經濟區(qū)腹地的交通主干線。其中融水縣大浪鎮(zhèn)麻石村和三江縣丹洲鎮(zhèn)丹洲村交界段，起于K47 km止于K55 km，整段長約8.4 km，是三江至柳州公路工程中的瓶頸路段。該路段左側毗鄰融江，路線沿融江右岸蜿蜒而下，山體連綿起伏，地勢陡峭，溝谷深切，峭壁叢生，受融江通航及地形地質等條件影響，路線展線及施工困難。本段共設兩個路線方案進行比較，其中一個方案為緊貼融江右岸岸邊展線，采用高架橋群方案，共設8座橋梁，橋共長6 680.4 m(下稱沿河線)；另一個方案為離開融江江岸向高處布線，采用隧道群與高架橋相結合穿越山脈的隧道群方案，共設置7座分離式隧道，隧道長4 732 m，橋梁19座(單幅)，折算為雙幅長1 606.5 m，橋隧合計長6 338.5 m(下稱隧道線)。作為整個工程施工工期控制和投資控制的咽喉部位，選擇一個經濟、安全、環(huán)保、美觀的路線方案成為本工程的重中之重，沿河線和隧道線方案圖見圖1。

圖1 沿河線和隧道線方案圖

2 地形、地質條件比選

該段路線位于構造剝蝕低山丘陵地貌向河流侵蝕地貌過渡地帶，地形地貌特征顯著，主要表現(xiàn)為：融江岸邊陡崖林立，基巖出露良好，路線穿越的山體部分溝壑縱橫，山勢陡峻，基巖多在沖溝或陡坎處出露。山體地形起伏較大，最高點高程為370.5 m，最低點120 m，相對高差達250 m。V型沖溝自然斜坡均較陡，坡度多在40°～70°，局部為陡坎。路線位于融江右岸，融江河谷不斷下切，導致右岸山體沖溝發(fā)育，且多有水系發(fā)育。區(qū)域多被第四系殘坡積層覆蓋，局部基巖裸露，為元古代上板溪群絹云板巖、絹云千枚巖。第四系覆蓋層不甚發(fā)育，基巖風化層相對較厚，一般厚約1～2 m，加之自然坡較為陡峻，因此，部分地段有沿巖土界線或巖石風化界線處形成的淺層滑塌。

沿河線橋位多位于懸崖陡壁上，大多數40°以上，部分達到70°、80°，局部出現(xiàn)反向坡度，大部分地段卸荷裂隙發(fā)育，岸坡穩(wěn)定性差，特別是K48+160～K53+980路段，出現(xiàn)古滑坡、坍岸、卸荷滑塌及危巖等不良地質現(xiàn)象，且橋梁樁基礎緊貼融江主河道，是沖刷的重點部位，由于地質為千枚巖，又含有絹云母，抗風化能力和抗沖刷能力差，運營過程橋梁基礎穩(wěn)定問題突出。

隧道線地形起伏較大，路線穿越的山體部分溝壑縱橫，山勢陡峻，主要巖性為千枚巖，巖石強度較低，抗風化能力較弱，風化層厚度大，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎。隧道洞口處基巖強風化層厚度較大，巖體完整性差，易沿土石界線或風化界線產生淺層滑塌，由于所穿越山體地形屬于“雞爪”型，溝谷深切，洞身極易形成冒頂坍塌；隧道群洞身圍巖為Ⅲ～Ⅴ級，以Ⅳ級為主，巖層產狀以水平層狀為主，隧道屬于隱蔽工程，所經區(qū)域地質條件較差，不良地質復雜，隧道施工存在安全隱患。

3 施工條件比選

3.1 施工便道方面

沿河線河岸基本無道路相通，交通十分不便，施工進場困難，設備、材料縱向運輸只能依靠船舶運送，需要在岸邊合適的地方設置臨時碼頭，預計須設置約17個臨時碼頭，租賃4艘工作船。離水邊較近的墩臺施工所需的設備、材料可直接從工作船運送到橋墩位置，離融江岸邊較遠橋墩，則通過臨時施工便道引至橋墩位置，便道長度約5.5 km。下構及基礎混凝土澆筑可利用工作船作為流動泵送站進行施工。

隧道線貫穿于山體及溝谷中，橋隧連接處多，施工難度大，除丹洲二號隧道出口處有簡易公路相通外，其它各隧道均無道路相通，交通十分不便，由于融江通航航道位于右岸，設備、材料進場可以利用船舶運送，在隧道進出口對應的河汊口設置臨時碼頭，約須設置7個臨時碼頭，租賃2艘工作船。由于隧道洞口與融江岸邊的落差較大，最大高差可達60 m，而隧道與融江岸邊的距離僅200～300 m，且多數是V型沖槽，施工便道布設難度大，按平均縱坡8%設計，每條便道長度最短需750 m，根據地形輾轉展線，便道布設總長度約需11.2 km。

3.2 橋梁下構施工難易程度方面

沿河線橋梁普遍采用40 m的預應力混凝土連續(xù)T梁，共設有193個墩臺，其中靠近融江岸邊的橋梁為156跨/5座，有162個墩臺，沿河線橋梁橋墩的主要問題，在于左右墩高差較大，墩臺施工的工作面不好展開，施工期間容易出現(xiàn)塌孔等現(xiàn)象，給施工帶來極大的安全隱患，需采用錨桿、錨索、抗滑樁等工程手段加強支護，橋墩樁基開挖數量為15.3萬m3，橋墩開挖坡面防護面積為7.8萬m2，其中采用錨桿防護約7.6萬m2，錨索防護約1 875 m2，橋梁下構施工問題如圖2所示：

圖2 橋梁下構施工問題示意圖

隧道線共設置96跨/19座橋梁(單幅)，其中位于隧道之間的橋梁42跨/8座(單幅)。隧道線設置的橋梁其橋墩橫斷面地面線較緩，但縱斷面部分呈V型谷，橋墩臺位置存在的淺層滑塌對分布于斜坡上的橋臺和橋墩極為不利，且橋隧相接部，橋臺與隧道洞口干擾大，易破壞隧道洞口基礎的穩(wěn)定性，也造成行車過渡的跳躍性。橋墩樁基開挖數量為3.3萬m3。橋墩開挖坡面防護面積為18 840 m2，均采用錨桿防護。隧道線橋梁橋墩樁基施工問題如圖3所示：

圖3 隧道線橋梁橋墩樁基施工問題示意圖

3.3 橋梁上構施工對工期的影響程度

沿河線橋梁上構預制場可在橋頭設置，下構基礎施工、上構預制及安裝采用同時交替進行，合理安排施工工序可以解決預制場地狹小的問題，總工期約35個月。

隧道線橋梁預制場設在隧道群兩端，打通隧道間的施工便道后，隧道開挖采取兩端同時掘進，橋梁上構預制安裝需在隧道全部貫通后方能進行，工期受隧道施工組織的影響，總工期約30個月。

4 施工及運營安全、環(huán)保對比

融江每年的春冬兩季出現(xiàn)霧天天氣較為頻繁，在項目外業(yè)勘察期間經常碰到能見度<50 m的大霧天氣，同一天的天氣有時還變化莫測，對行車極為不利，容易誘發(fā)交通事故，沿河線方案道路運行期間的行車存在一定的安全隱患。在施工過程中，施工便道與橋墩的施工易在作業(yè)區(qū)上部形成大規(guī)模臨時邊坡及大量松散堆積體，或在下方形成高、陡邊坡，開挖土石的掉落及施工污水等甚至會對融江水源造成污染破壞，融江屬于飲用級水源，對周邊環(huán)境的環(huán)保要求較高，沿河修建橋梁產生的廢渣及污水、運營過程可能會發(fā)生的污水排泄(或者運輸有毒有害液體的泄露)等可通過一定的措施進行處理，但由于監(jiān)督不到位或者發(fā)生不可預見的事故導致污染源直接泄漏到融江，因此環(huán)境保護的效果并不絕對理想，將給地方帶來污染隱患。

隧道線沿線山體山高坡陡，溝壑深切，隧道施工場地無法鋪開，且隧道廢渣量較大，難以找到場地開闊的棄渣點，根據1∶2 000地形圖及現(xiàn)場的調查，整個隧道群方案共設計了10個隧道棄渣場，隧道棄渣主要沿周邊自然溝槽丟棄，棄渣前需修建完善渣場的支擋結構及排水結構，棄渣后需植樹綠化，恢復環(huán)境，隧道的總出渣量約100萬m3，施工期對環(huán)境影響較大。但總的來說隧道線對環(huán)境的影響要比沿河線小得多。

5 造價對比

橋隧群兩洞口間距較小，行車過程中光線亮度多變，視覺沖擊大，導致照明費用及后期營運費用大幅提高，橋隧群的運營成本經測算，每年用于照明的費用近700萬元；對于間距較小的隧道，通風設計合并為一個隧道進行考慮，隧道長度變長，通風壓力增大，所需的風機及運營費用也相應抬高，由此可見隧道群的運營成本較高。

沿河線及隧道線主要工程數量及造價比較見表1。

表1 沿河線與隧道線比較表

6 總體評價和比較

兩個方案線路路線長度相當，沿河線方案采用橋梁形式，但該方案地形陡峻，岸坡穩(wěn)定性差，橋基穩(wěn)定問題突出，施工便道的縱向貫通比較困難，材料、設備進場相當困難，墩臺的工作面不好展開，橋梁的左右墩高差較大，梁的預制、安裝困難很大，對施工工期有較大影響；施工期間和營運期對融江河的影響較大，不利環(huán)保；總造價低于隧道線方案。

隧道線方案，橋隧結合，施工便道修建困難，隧道出碴量大(約100萬m3)，棄碴不易堆放，施工面展開后難度略好于沿河線，施工期對環(huán)境影響小，但工程造價高，后期營運費用大。

綜合上述因素，兩方案施工均存在一定的難度與安全隱患，雖然隧道線方案的造價及后期運營費用均較高，但由于沿河線方案大量橋梁樁基施工產生的廢渣的丟棄及廢水的排放存在不可控性、后期運營也存在基礎沖刷不穩(wěn)定、行車安全受天氣云霧影響等諸多問題；而隧道屬于隱蔽工程，對環(huán)境的影響又處于可控范圍內，后期的植被恢復將會大大減少對環(huán)境的破壞，基于施工及行車的安全性、施工難易程度、環(huán)境保護可控性等因素的影響，最終路線方案推薦隧道線方案。

7 結語

環(huán)境問題是當今世界各國所面臨的最嚴峻的挑戰(zhàn)之一。保護環(huán)境是保證經濟長期穩(wěn)定增長和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本國策。環(huán)境問題解決的好壞，直接關系到我們每個人的根本利益，作為交通行業(yè)從業(yè)者，理應要加深對環(huán)境的認識，環(huán)境就是資源，在工程建設推進的每個環(huán)節(jié)，我們都應自覺為社會經濟發(fā)展提供良好的資源環(huán)境基礎，使人人都能獲得衛(wèi)生的飲水和安全的食品，這是每個從業(yè)者的基本責任與義務。三江至柳州高速公路的丹州鎮(zhèn)8.5 km的路段，隧道線方案的造價比沿河線方案的造價高了1.2億元，且隧道后期運營成本巨大，但廣西壯族自治區(qū)交通運輸廳、項目業(yè)主以及參建各方，通過科學論證比選，最終采用了隧道線方案，就是這一環(huán)保理念在三江至柳州高速公路項目上的具體體現(xiàn)。

當然，受到項目融資困難，工程造價嚴格控制等因素，施工圖階段，又對丹州隧道線方案進行了進一步優(yōu)化，特別是對路線平、縱線型指標進行了優(yōu)化。平面上，將左、右線間距調整至40m左右，雙線平行展線，減少了對環(huán)境的大面積破壞，縮短了兩線間的橫通道長度與聯(lián)絡通道長度，更利于施工組織的統(tǒng)一及協(xié)調。縱面上，降低了隧道左、右線設計標高，調整后，原橋隧相間方案改為“路基+隧道群”方案，路基填筑合理利用了隧道廢渣，減少了對環(huán)境的破壞，避免了橋隧干擾，縮短了施工工期，雖然隧道總長度變化不大，但隧道新線位有效地規(guī)避了不少淺埋與偏壓等不良地質條件路段；同時由于隧道埋深增加的原因，使隧道洞身圍巖等級得以改善，此舉不僅降低了施工風險，也節(jié)約了大量隧道建設成本，響應了國家建設資源節(jié)約型公路的號召。

[1]交通部公路路司.新理念公路設計指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

[2]JTGD20-2006，公路路線設計規(guī)范[S].

[3]廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘查設計研究院.三江至柳州公路工程兩階段施工圖設計(№4K46+500～K63+600)第二冊：路線[Z].2010.

[4]廣西壯族自治區(qū)交通規(guī)劃勘查設計研究院.三江至柳州公路工程兩階段施工圖設計(№4K46+500～K63+600)第十冊：工程地質勘察報告[Z].2010.

Discussions on Route Selection of Highways in Hillside Terrain and Along the River

TANG Guo-jun，LIANG Wen-yi，LI Hao-yuan

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

The line direction of mountain highway along the riverbank shall mainly consider the surrounding environment and topography，geological conditions，construction conditions，operational safety，environmental protection，cost and other factors，the route plans are mainly divided into two categories，one is the bridges landscape promenade along the river，and another is the tunnel channel away from the riverbank and hidden in the mountains.Determining the route plan will affect the investment scale，construction duration，comfort and safety of vehicle driving of whole project，etc.，as it relates to the drinking water source of river and other livelihood issues，the route direction in riverbank and mountain terrain has a greater focus on environmental protection factors.Combined with the practical route line selection of Danzhou Segment of Guangxi Sanjiang-Liuzhou Expressway in typical riparian terrain，this article discussed the selection and comparison of plan ideas for the viaduct group along the route and mountain tunnel group.

Highway route selection；Mountain line；Line along the river；Viaduct group；Tunnel group；Selec-tion and comparison

U412.24+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.006

1673-4874(2015)04-0021-04

2015-03-06

唐國軍，高級工程師，主要從事公路橋隧勘察設計研究工作。