河谷階地及低中山地區(qū)高速公路設(shè)計
——以洛盧高速公路為例

王超

（中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710000）

0 引言

在公路交通網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中，高速公路建設(shè)是其中不可或缺的重要部分，其蓬勃發(fā)展促使河谷階地及低中山地區(qū)高速公路的建設(shè)水平不斷提高。在建設(shè)過程中，由于河谷階地及低中山地區(qū)跨越的地形條件較為復(fù)雜，易發(fā)生地震、崩塌和巖溶，因此進行河谷階地及低中山地區(qū)高速公路設(shè)計研究意義重大。本文在已有研究成果的基礎(chǔ)上，以洛盧高速公路為例，介紹工程概況，詳細分析高速公路總體設(shè)計原則，闡述其項目特點，并提出了工程總體設(shè)計方案。與一般地區(qū)相比，河谷階地及低中山地區(qū)高速公路工程存在一定的差異和特殊性，因此，深入探討河谷階地及低中山地區(qū)高速公路設(shè)計，對于社會發(fā)展以及民眾出行是十分必要的。

1 工程概況

本文以河谷階地及低中山地區(qū)高速公路——洛盧高速公路為研究對象，分析其設(shè)計要點。工程位于洛南縣以東，是商洛地區(qū)與中原地區(qū)東西向連接的通道，整體起伏較大，河谷階地連續(xù)性差，多呈“梁”狀分布，其中山區(qū)山勢較低，斜坡破壞較嚴(yán)重。路線建成有助于改善洛南地區(qū)交通環(huán)境，吸納關(guān)中經(jīng)濟區(qū)的經(jīng)濟外溢效應(yīng)，加快洛南縣、商洛市乃至陜西省的旅游資源開發(fā)。路線起點位于崔塬，接線點位置樁號K22+000，平面坐標(biāo)為N3778198.719、E432726.777，右線終點樁號YK55+439.603，坐標(biāo)為N3768999.729、E461369.558，左線終點樁號ZK55+467.839，坐標(biāo)為N3769018.946、E461396.587。

2 總體設(shè)計原則

2.1 項目特點

第一，項目區(qū)生態(tài)環(huán)境好，路線沿洛河布設(shè)，并穿越洛南大鯢省級自然保護區(qū)，環(huán)保設(shè)計是項目難點；第二，項目棄方量大，特別是洛南大鯢省級自然保護區(qū)路段，減少棄方量是設(shè)計重點，棄土處理需妥善對待；第三，沿線村莊較多，房屋、人口密集，路線應(yīng)盡量避繞、減少拆遷；第四，沿線農(nóng)田數(shù)量大、分布廣，應(yīng)節(jié)約用地，少占、避免分割農(nóng)田。

2.2 總體設(shè)計原則

2.2.1 加強總體設(shè)計、樹立創(chuàng)作理念

該項目地形復(fù)雜多變、地質(zhì)條件不佳、工程任務(wù)艱巨，總體設(shè)計尤為重要。應(yīng)準(zhǔn)確把握項目的特點、難點，做好前期策劃工作，認(rèn)真勘察、精心設(shè)計，把公路建設(shè)作為和所處的自然環(huán)境再融合的過程，體現(xiàn)細節(jié)設(shè)計，變設(shè)計為創(chuàng)作，提升工程品質(zhì)。

2.2.2 堅持環(huán)保選線的原則

項目經(jīng)過洛南大鯢省級自然保護區(qū)，路線布設(shè)時應(yīng)充分考慮對該自然保護區(qū)的影響，堅持環(huán)保選線原則，以生態(tài)公路建設(shè)理念為指導(dǎo)。

2.2.3 堅持地質(zhì)選線、安全選線的原則

項目沿線地形復(fù)雜，崩塌較發(fā)育。路線布設(shè)要充分考慮不良地質(zhì)對公路穩(wěn)定性和行車安全的影響，在條件允許的情況下盡量避繞不良地質(zhì)路段，受條件限制非通過不可時，采取必要的工程措施進行處理，做到安全選線。

2.2.4 堅持服務(wù)地方的原則

該項目經(jīng)過洛南縣柏峪寺鎮(zhèn)和靈口鎮(zhèn)，總體設(shè)計應(yīng)盡量方便城鎮(zhèn)居民出行，使高速公路建設(shè)帶動地方經(jīng)濟。

3 總體設(shè)計方案

3.1 方案比選

方案主要圍繞路線跨越洛河位置、與沿線村莊相對位置關(guān)系、沿線地形地質(zhì)情況、工程規(guī)模等因素分別布設(shè)K 線方案和B2 線方案，并對其進行比選，具體方案如圖1所示。

圖1 路線方案圖

初定的兩種方案，K 方案起于崔塬村南側(cè)坡面，路線向東延伸經(jīng)過石塬村北側(cè)坡面后，設(shè)橋跨越洛河，利用嶺底村南側(cè)山梁布設(shè)路基，之后再次跨河轉(zhuǎn)向東南沿張灣村北側(cè)坡面行進至薛灣村，最后設(shè)橋跨河，經(jīng)過張河村，終于東高村北側(cè)坡地，路線起訖點為：K22+000—K27+800。方案二起于崔塬村南側(cè)坡面，向東南方向行進，穿越石塬村村莊后設(shè)橋跨越洛河，之后沿洛河南岸坡地以路基形式通過該段，行至張河村后再次設(shè)橋跨越洛河，終于東高村北側(cè)坡地，與方案一相接，路線起訖點為B2K22+000—B2K27+800。通過路線長度、路線指標(biāo)、路基工程、橋梁工程和跨越洛河次數(shù)比選，方案一多沿洛河河谷低階地設(shè)線，全段位于陽坡坡面，拆遷數(shù)量相對較小，對環(huán)境影響小，總體工程規(guī)模較小，故推薦方案一。

3.2 詳細設(shè)計

該方案初步設(shè)計階段，路線在柏峪寺鎮(zhèn)、靈口鎮(zhèn)轄區(qū)沿洛河及其階地布設(shè)。根據(jù)各路段的控制因素和實際地形、地質(zhì)情況，進行詳細方案設(shè)計。

項目地貌主要為河谷階地區(qū)和低中山區(qū)，地形起伏較大，橋、隧比例較大，立交、服務(wù)區(qū)布設(shè)條件較為緊張。路線布設(shè)的控制因素較多，且沿線生態(tài)環(huán)境好，環(huán)保要求高，初步設(shè)計重點考慮以下七個方面：

第一，路線布設(shè)應(yīng)完全符合洛南大鯢省級自然保護區(qū)規(guī)劃；第二，路線應(yīng)盡量避免對文物保護區(qū)的干擾；第三，避繞不良地質(zhì)；第四，合理選擇互通區(qū)位置；第五，控制占用農(nóng)田規(guī)模，減少拆遷；第六，降低工程規(guī)模、降低土方量；第七，減少跨越洛河次數(shù)，做好環(huán)保設(shè)計。

3.2.1 橫斷面設(shè)計

針對地區(qū)的復(fù)雜地形和工程地質(zhì)條件，路基橫斷面設(shè)計要符合洛南大鯢省級自然保護區(qū)規(guī)劃，預(yù)測遠景交通量，分離或合龍上、下行線，順應(yīng)自然環(huán)境，進一步控制路面結(jié)構(gòu)整體剛度，防止路面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)顯著變形。根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01—2014）的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，該段公路橫斷面布設(shè)情況中，一般路段如圖2所示。

圖2 一般路段整體式路基橫斷面(單位：cm)

整體式寬度26.0m，其中中央分隔帶2m，左側(cè)路緣帶0.75m，硬路肩3.0m（含路緣帶0.75m），土路肩0.75m。特殊路段分離式路基寬13.0m，其中右側(cè)硬路肩3.0m（包括路緣帶0.75m），左側(cè)硬路肩1.0m，土路肩2×0.75m。

3.2.2 隧道設(shè)計

針對地質(zhì)因素與地形因素，隧道設(shè)計在結(jié)構(gòu)力學(xué)特性及經(jīng)濟性的考量下，秉持安全設(shè)計理念，合理選擇互通區(qū)位置，設(shè)計分離的左右兩座隧道。在相鄰雙孔隧道之間設(shè)置行人橫洞及行車橫洞，供交通人員巡查和特殊情況下的救援使用，行人橫洞間距200m，行車橫洞間距400m。為方便施工，行人橫洞底面平行于人行道，其中心線與隧道中心線交角為90。為方便車輛掉頭，行車橫洞兩端設(shè)置轉(zhuǎn)彎喇叭口，其中心線與隧道中心線的交角為60，如圖3所示。

圖3 行車橫洞結(jié)構(gòu)設(shè)計示意圖

為解決因設(shè)置橫洞增加的隧道通風(fēng)費用，可在橫洞口兩端設(shè)置鐵門，僅在緊急時刻打開。同時，隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計中還應(yīng)注重其他應(yīng)急設(shè)施的設(shè)置，在隧道襯砌內(nèi)預(yù)埋構(gòu)件，與總控室相連，最大程度地規(guī)避交通事故的發(fā)生。

3.2.3 橋梁設(shè)計

河谷階地及低中山地區(qū)高速公路橋梁建設(shè)時，要充分考慮當(dāng)?shù)氐匦螚l件與橋梁細部構(gòu)造之間的關(guān)系。山區(qū)高速公路橋梁上部設(shè)計依照我國橋梁常用標(biāo)準(zhǔn)跨徑（見表1）。

表1 橋梁標(biāo)準(zhǔn)跨徑

根據(jù)橋梁常用標(biāo)準(zhǔn)跨徑，為減少路線跨河次數(shù)、降低對河道的干擾、優(yōu)化工程規(guī)模，全線設(shè)置特大橋1座，設(shè)置大中橋45 座，采用預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)，橋梁跨徑25～35m，在陡坡地形中，陡坡地基基礎(chǔ)示意如圖4所示。

圖4 陡坡地基基礎(chǔ)示意

由于地質(zhì)的多變性和地形的復(fù)雜性，橋梁基礎(chǔ)設(shè)計在合理選用樁基礎(chǔ)的同時，根據(jù)計算選擇擴大基礎(chǔ)，依照非巖石河床橋梁墩臺基底埋深安全值，同時參考凍脹土層時橋涵墩臺基礎(chǔ)的基底埋置深度，確定墩臺擴大基礎(chǔ)埋置深度。陡坡地基基礎(chǔ)中，墩臺擴大基礎(chǔ)應(yīng)滿足式（1）規(guī)定，注意巖層傾向及穩(wěn)定性。

式（1）中：為基礎(chǔ)埋置深度（m）；為基礎(chǔ)直徑（m）；為坡度。陡坡地基基礎(chǔ)深度與坡度呈正相關(guān)關(guān)系，確保擴大基礎(chǔ)的合理選用，增強工程的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

以洛盧高速公路為例，就河谷階地及低中山地區(qū)高速公路設(shè)計進行了探討，首先介紹項目工程概況并分析河谷及低地中山地區(qū)高速公路總體設(shè)計原則，隨后對河谷及低地中山地區(qū)高速公路總體設(shè)計進行了分析。相關(guān)單位和設(shè)計人員在河谷及低地中山地區(qū)高速公路設(shè)計中，要根據(jù)實際情況，結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?、地質(zhì)、水文等條件，在保證交通安全、暢通的前提下，詳細分析公路橫斷面、隧道以及橋梁設(shè)計，提升工程效率，延長高速公路的使用壽命。