淺談山區(qū)高速公路工程路線總體設(shè)計

黃永恒

（四川省交通勘察設(shè)計研究院有限公司， 四川 成都 610000）

0 引言

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國愈來愈重視西部地區(qū)的建設(shè)工作，通過帶動西部欠發(fā)達地區(qū)的快速發(fā)展，縮短東西經(jīng)濟差距、城鄉(xiāng)經(jīng)濟差距，實現(xiàn)我國共同富裕的發(fā)展目標(biāo)?；诖?，我國對于西部地區(qū)的高速公路建設(shè)工作也愈來愈重視，不斷投入大量資金用于西部山區(qū)高速公路的建設(shè)工作。而西部地區(qū)自身具有較為復(fù)雜的環(huán)境特點，進一步增加了高速公路建設(shè)的難度。對此相關(guān)參建單位應(yīng)該引起重視，充分認識到西部山區(qū)的地形特殊性和經(jīng)濟條件，進一步提高山區(qū)高速公路建設(shè)的質(zhì)量和水平，構(gòu)建適合于西部地區(qū)發(fā)展的高速公路交通體系。

1 我國開展山區(qū)高速公路建設(shè)的理念

1.1 安全理念

任何工程建設(shè)都應(yīng)該將安全作為第一原則，山區(qū)高速公路建設(shè)應(yīng)貫徹“標(biāo)本兼治、綜合治理、系統(tǒng)建設(shè)”的理念，堅持以人為本、安全至上的原則，堅持注重全壽命整體安全，加強道路安全設(shè)計，把公路的整體安全和“建、管、養(yǎng)”全壽命安全放在項目設(shè)計工作的首位。

1.2 環(huán)保理念

山區(qū)地域具有較為豐富的自然資源環(huán)境，應(yīng)貫徹“綠水青山就是金山銀山”的理念，堅持尊重自然、恢復(fù)生態(tài)的原則，控制資源占用、減少能源消耗，堅持循環(huán)利用、保護生態(tài)環(huán)境、打造特色景觀，實現(xiàn)人、車、路與自然的和諧統(tǒng)一，構(gòu)建人與自然和諧相處的發(fā)展環(huán)境。

1.3 可持續(xù)發(fā)展理念

近幾年來，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國主動提出可持續(xù)的發(fā)展戰(zhàn)略。山區(qū)高速公路應(yīng)是可持續(xù)發(fā)展的低碳環(huán)保公路。可持續(xù)發(fā)展應(yīng)節(jié)約能源、土地、水、材料等主要資源，尤其是稀缺資源的減量利用、有效利用和循環(huán)利用，重點解決長期以來我國公路建設(shè)普遍存在的資源統(tǒng)籌利用不足、循環(huán)利用率較低、能源耗用較高等問題，同時也要最大限度的保護自然，實現(xiàn)公路與生態(tài)、社會的健康可持續(xù)發(fā)展[1]。

2 山區(qū)高速公路建設(shè)的特點情況

2.1 環(huán)境氣候較為多變

山區(qū)不同于平原地區(qū)，山區(qū)由于受山地環(huán)境影響，很容易出現(xiàn)同一個地區(qū)不同時段天氣情況變化明顯的現(xiàn)象。另外山區(qū)還容易出現(xiàn)濃霧、濕氣、暴雨、冰雪積凍的情況不利于行車安全，其次在暴雨季節(jié)，山區(qū)還容易出現(xiàn)山體滑坡、大風(fēng)等災(zāi)害性天氣，對于高速公路運營管理有著極為不利的影響效果[2]。

2.2 地形地貌及地質(zhì)復(fù)雜

山區(qū)高速公路一般位于中高山區(qū)，地形高低起伏、工程地質(zhì)復(fù)雜多變，導(dǎo)致橋隧比占比較高，高墩橋梁和特長隧道經(jīng)常出現(xiàn)，連續(xù)長下坡導(dǎo)致剎車失靈時有出現(xiàn)，高填深挖路段普遍、路基放坡占地較多，往往涉及基本農(nóng)田等存在諸多問題。

2.3 環(huán)境保護問題突出

綠水青山就是金山銀山，實施綠色公路建設(shè)，是公路行業(yè)落實國家“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”五大發(fā)展理念”，推進“綜備、智慧、綠色、平安”四個交通發(fā)展戰(zhàn)略的生動實踐。山區(qū)高速公路經(jīng)常出現(xiàn)邊坡開挖防護不足、路基廢方及隧道棄渣隨意丟棄，造成水土流失和生態(tài)破壞問題。

2.4 山區(qū)資金投入持續(xù)性較差

一般來說，我國山區(qū)地域的經(jīng)濟發(fā)展能力都較弱，整體經(jīng)濟實力不如東部平原地區(qū)。而高速公路建設(shè)單位在開展公路建設(shè)時，也應(yīng)該考慮到這一點，認識到山區(qū)地域資金投入的低持續(xù)性，從而進一步在設(shè)計環(huán)節(jié)工作中體現(xiàn)出對施工預(yù)算工作的控制，以此來避免因為資金問題而影響高速公路建設(shè)項目的穩(wěn)步落實。

3 我國在山區(qū)進行高速公路路線總體設(shè)計的具體策略

3.1 針對環(huán)境氣候多變存在問題，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，可采取以下對策措施。

在以往的設(shè)計中，在超高過渡段合成坡度為零的路段不夠重視，下雨時候在彎道路面形成薄膜水霧或彎道積水，經(jīng)常造成交通事故，鑒于此應(yīng)根據(jù)該段緩和曲線的超高漸變率，最小合成坡度=設(shè)計縱坡-超高漸變率≥0.3%，當(dāng)?shù)缆穼挾葹殡p向四車道時，建議控制合成坡度最小為0.3%；當(dāng)?shù)缆穼挾葹殡p向六車道時，建議合成坡度控制在0.5%以上[3]。

山區(qū)高速公路海拔一般較高，根據(jù)工程經(jīng)驗，當(dāng)海拔大于1000m且位于山的陰面時，在冬季會長時間路面結(jié)冰，存在安全隱患。鑒于此在路線總體定線時，應(yīng)對路線沿線的氣候進行觀測，劃定冰雪積凍控制線，路線標(biāo)高控制在冰雪積凍線以下，盡量選擇日照充足的走廊，保證冬季全天候通行。

山區(qū)高速公路晝夜溫差較大，經(jīng)常出現(xiàn)濃霧、濕氣等不良天氣，在總體設(shè)計時應(yīng)做好智慧交通，通過提醒、監(jiān)控、協(xié)助等手段確保通行安全。

3.2 針對地形地貌及地質(zhì)復(fù)雜的問題，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，可采取以下對策措施。

山區(qū)高速應(yīng)堅持地質(zhì)選線，盡量避免不良工程地質(zhì)區(qū)域，同時線形設(shè)計順“勢”布設(shè)，走向與山川、河流、大地的勢相吻合，以曲線適應(yīng)地形，可采用“交點法+線元法”進行平縱設(shè)計，設(shè)置圓順的多圓卵型曲線、連續(xù)S型曲線，順勢而為，自然流暢，切忌硬切山梁、橫跨山谷，給人良好視覺感受，以線形適應(yīng)山區(qū)地形，建議平面曲線比例以不少于70%控制。

山區(qū)高速由于地形高低起伏較大，為克服高差經(jīng)常出現(xiàn)連續(xù)長大下坡，貨車剎車失靈也時有發(fā)生，在連續(xù)爬坡大于500m的路段，建議在中間增加設(shè)置停車休息區(qū)[4]。

在平原地區(qū)開展高速公路建設(shè)時，多會以整體式路基為主要建設(shè)模式，對于山區(qū)地域來說，應(yīng)根據(jù)實際地理環(huán)境靈活調(diào)整路基模式，山區(qū)地域發(fā)現(xiàn)陡峭的路段，就可以采取高低式路基建設(shè)模式，來達到降低填方，減少支擋工程量的工程效果。

在山區(qū)道路設(shè)計過程中，應(yīng)考慮隧道的進出場難度，有可能工程本身造價較低，但需要修建較長的便道，甚至于修建隧道、便橋才能進場，其總造價反而更高，在總體設(shè)計方案時候應(yīng)綜合考慮。

山區(qū)高速互通的工程規(guī)模通常比較大，公路主線布線時候應(yīng)結(jié)合互通服務(wù)城市的地理位置及高程，優(yōu)化路線方案，預(yù)留互通設(shè)置位置，切忌只顧主線工程規(guī)模而忽略互通的設(shè)置，造成互通設(shè)置代價陡增。除此以外，山區(qū)高速的修建往往破壞了既有低等級公路交通路網(wǎng)，然而特殊的地形條件造成較大的改路工程費用，設(shè)計時候應(yīng)統(tǒng)籌考慮改路的方案，必要時調(diào)整主線的平縱方案。

3.3 針對環(huán)境保護問題，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，可采取以下對策措施。

推行環(huán)保選線，避讓環(huán)境敏感點；靈活運用技術(shù)指標(biāo)，做好路堤與橋梁、路塹與隧道的方案比選，做好橫斷面和縱斷面設(shè)計，實現(xiàn)填挖平衡，最大限度地降低工程對環(huán)境的影響。

路線繞避城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)及居民集聚區(qū)，做到“近而不擾、遠而不離”，避免或減少拆遷，使其相互協(xié)調(diào)。路線布設(shè)避讓基本農(nóng)田，減少對居民區(qū)和土地的分割；結(jié)合沿線地形地質(zhì)條件，在工程投資不受影響的前提下，全面優(yōu)化主線平縱面及工程總體設(shè)計方案，合理降低路基填挖高度，盡量減少高填深挖路基段落，減小土石方規(guī)模，節(jié)約占地。

路基支擋、加固工程應(yīng)合理采用重力式擋土墻、樁板墻、框架錨桿、錨索支擋和加固，減小邊坡填挖對周圍環(huán)境的不利影響，同時節(jié)約占地。路基邊坡生態(tài)防護應(yīng)以植物綠化為載體，采取散播植草、噴播植草、掛網(wǎng)植草等生態(tài)防護措施，或工程與生態(tài)相結(jié)合的防護措施，對路域范圍進行全面綠化，減少人工痕跡，減小水土流失，最大力度地恢復(fù)自然[5-6]。

在斜坡路段布線挖方邊坡較高、占用基本農(nóng)田較大的填方路段、受魚類保護區(qū)限制以及通航行洪要求時候，應(yīng)優(yōu)先選擇橋梁跨越，避免對生態(tài)環(huán)境的破壞。

山區(qū)高速往往土石方較多，應(yīng)盡量實現(xiàn)“零棄方、少借方”。通過合理的總體設(shè)計、優(yōu)化路線控制填挖量、統(tǒng)籌調(diào)配土方等多種方式，有效減少取、棄土場設(shè)置，節(jié)約用地，保護沿線植被與自然環(huán)境?！傲銞壏健?，可通過統(tǒng)籌調(diào)配、土方造地、互通微地形營造等多種途徑消化棄方；“少借方”，針對借方量大的路段，應(yīng)反復(fù)優(yōu)化，降低路基高度，減少借方量，節(jié)約土地資源。

在必須穿越生態(tài)保護區(qū)位置時候，首先應(yīng)選擇隧道方案，隧道洞門一隧道洞口位置選定遵循“早進晚出”的原則，洞口建筑遵循“安全、經(jīng)濟、和諧、自然”的設(shè)計理念，采用“無仰坡”零開挖技術(shù)進洞，洞口周圍邊仰坡均采用自然的生態(tài)防護，整體上突出“小洞門、大綠化”的洞口效果。

隨著光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展，近年來光伏發(fā)電技術(shù)己在公路建筑中逐步推廣開來。分布式光伏發(fā)電指采用光伏組件，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)，倡導(dǎo)“就近發(fā)電，就近并網(wǎng)，就近轉(zhuǎn)換，就近使用”的原則，可有效提高同等規(guī)模光伏電站的發(fā)電量，具有污染小、發(fā)電用電并存的特點。

近年來國家對于環(huán)境保護越來越重視，加之純電動車技術(shù)的不斷發(fā)展，電動汽車持有量不斷地增加，對于電動充電樁的需求也將越來越大，可考慮在服務(wù)區(qū)和管理中心均預(yù)留若干大小車電動充電樁。

山區(qū)高速自然風(fēng)景優(yōu)美，旅游資源豐富，應(yīng)以交通為載體，以旅游為抓手，以文化為脈絡(luò)，以產(chǎn)業(yè)為支撐，以山區(qū)高速公路依托，實現(xiàn)對沿線旅游產(chǎn)業(yè)、溝域經(jīng)濟等方面的輻射和帶動作用。

3.4 針對資金投入持續(xù)性問題，結(jié)合工程實踐經(jīng)驗，可采取以下對策措施。

山區(qū)高速公路設(shè)計應(yīng)按照地區(qū)特點、交通特性、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)綜合分析確定公路功能，再結(jié)合交通量、地形條件選取合適的技術(shù)等級和主要技術(shù)指標(biāo)，必要時綜合分析分段設(shè)置技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，不盲目追求高大上，控制工程總投資。

山區(qū)高速公路不可控制因素較多，比如壓覆礦、文物、飲用水源、既有或規(guī)劃的鐵路、高速公路、水電站等，前期基礎(chǔ)資料的收集調(diào)查尤為重要，避免在施工階段造成路線的變更，導(dǎo)致工程造價陡增。

山區(qū)高速公路地形陡峭、樹林茂密，受信號影響傳統(tǒng)的GPS測量工期長，精度相對較低，經(jīng)常引起施工變更，結(jié)合近期的項目經(jīng)驗，建議采用機載激光雷達，不僅滿足主線互通等設(shè)計需要，同時對三改、保通便道設(shè)計需求，特別是土石方控制較為準(zhǔn)確，避免了后期變更造成工程造價增加過多。

山區(qū)高速公路地質(zhì)情況復(fù)雜多變，前期設(shè)計階段應(yīng)充分重視地質(zhì)選線，加強橋梁、隧道、路基工點的地質(zhì)鉆探工作，避免后期因地質(zhì)情況不符變更，造成工程造價增加。

針對山區(qū)高速公路施工作業(yè)面狹小，土地資源珍貴的情況，應(yīng)積極推行“永臨結(jié)合”。應(yīng)盡量租用沿線村莊民宿、廢棄廠等作為宿舍，利用既有路基、服務(wù)區(qū)作為加工場、拌合站，減少新增用地，同時進場便道應(yīng)永臨結(jié)合，實現(xiàn)部分用電設(shè)施永臨結(jié)合，節(jié)約工程造價。

4 結(jié)束語

綜上所述，隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國對于高速公路建設(shè)愈來愈重視，力圖通過高速公路建設(shè)，實現(xiàn)對我國西部山區(qū)的開發(fā)工作，帶動山區(qū)地域經(jīng)濟發(fā)展。對此設(shè)計單位應(yīng)該引起足夠重視，主動完善高速公路設(shè)計工作，進一步將安全、環(huán)保、可持續(xù)的原則體現(xiàn)在設(shè)計工作之中，同時在落實高速公路路線選擇和建設(shè)時，能夠緊密結(jié)合山區(qū)的特殊性，構(gòu)建出適應(yīng)于山區(qū)特色的生態(tài)公路系統(tǒng)。