优化山区高速公路设计的几点思考

赵志新

（山西平阳高速公路建设管理处，山西 阳泉 045100）

近年来，随着山西省高速公路建设快速推进，绝大多数高速公路布线进入山岭重丘区，其特点是地貌复杂、地形高差变化大、不良地质多、高填深挖多、桥隧比例大，同时由于技术标准高、工程工期紧，这给高速公路设计提出了新的要求。工程设计作为一个系统工程，随着勘察设计技术手段的提高，施工图的主体设计质量明显提高，但由于设计周期较短，尤其是地质勘探和现场地方调查深度不足，造成设计细节考虑不周详，从而使得在建设过程中需增加好多不可预见的费用，应引起高度重视。在平阳高速公路建设过程中，也不可避免地出现了此类问题，因此为了总结经验，对设计中影响高速公路建设的相关问题做简要的分析和探讨。

1 总体设计

《公路勘察设计典型示范工程咨询示范要点》提出，勘测设计人员应树立“安全、环保、舒适、和谐”的设计新理念。高速公路应实现人、车、路、自然的和谐与统一，总体设计应将单纯的工程设计拓宽为全面的建设设计，强化设计深度，扩张设计外延，这是搞好公路设计必须完善的一个重要方面[1]。具体地讲，在前期设计时，要同时考虑生态、环保、便民、以及人流、物流集散等问题，切实把水土保持、方便群众等工程措施一并列入工程建设的总体设计之中，最大限度实现自然性、实用性、经济性、安全性的统一，系统解决工程结构耐久性、人车行驶安全性、养护维修可行性、防灾减灾有效性，以及环境景观协调性等连贯问题，这些均应作为高速公路设计的最基本指导思想贯彻全过程。

2 路基、路面设计

a)路基防护多采用植物为主、圬工为辅的设计方案[2]，而实际开挖的石质边坡地质多为风化破碎岩面，边坡相对稳定，但坡面完整性太差，为此多数一级边坡由2 m高矮墙调整全坡面8 m高护面墙、挡墙防护，这样不仅改善道路景观条件，更主要的是有的地段经过林区，坡面植草可能由于个别司乘人员乱扔烟头引起火灾，8 m高墙则可以起到防火墙的作用。这就要求施工过程中及时进行动态设计，如果等全部坡面开挖完成后再调整加强，原设计路基开挖断面势必不足，面对三、四乃至更高级边坡施工相当困难，这也必将给后期管护带来潜在不便。

b)部分路段经过地势相对平坦的农田，无可集中汇水的自然沟渠，设计中采用坡面散排的排水方案，不设浆砌排水沟，这样的结果实际是冲坏了农田、冲毁了庄稼，造成不必要的损失；还有很多桥头需在一定距离内加设急流槽提前分流，优化排水设施位置及结构尺寸，避免雨水集中冲刷桥台锥坡和护坡，这样可以保证桥台稳定安全。

c)部分路段线位靠近小村镇，由于小村镇的建设基本没有规划，原有的地面排水自然沟渠受到侵占、破坏，为排除公路路界范围内的汇水，要做好排水设施与桥涵和现有排灌系统的衔接，必须设置必要的线外排水沟渠，并进行必要的铺砌防护，以构成完善的排水系统，使汇水进入沿线人工河沟或自然河沟，以保证高速公路沿线村民的财产安全。

d)分离式路基简单考虑本幅路基的排水，应综合考虑曲线范围内中间地段及两幅排水，对于部分软弱岩石填方段的中央分隔带取消绿化全部用混凝土封闭，并设置防眩板，避免绿化养护渗水引起路基下沉。同时，综合考虑到路面超高段中央分隔带排水沟、集水井及横向排水管系统，施工质量难以保证，易造成漏水和出水不畅，可以适当改为过水槽形式明排。

e)急流槽、边沟、排水沟尺寸等，应结合降雨强度、排水路段长度、纵坡、边坡高度、边坡坡率等条件加强计算分析，合理确定，不能一味为省事将全线统一尺寸，实际结果是修建完成后，却发现冲毁隐患，最后不得不调整结构尺寸。

f)特殊路基设计尤其是地基处理除应满足工程设计要求外，尚应做到因地制宜、就地取材、保护环境等。比如换填材料的选取，可以选择砂砾，但级配好的砂砾供应很少，若就地取材选择石碴更好；比如强夯置换法的选用，在建筑物和管线附近就不可采用，避免因施工而造成财产损失。

g)设计所考虑的取弃土场未经过充分的调查选址，只是简单地在地形图上勾画选址，造成进场后大多数取弃土场无法利用，位置发生变化，使临时征地较为困难，影响施工的直接成本，更主要的是无法结合现场实际情况进行防护稳定性分析。而只有完善排水、防护和水土保持设计，才能满足安全要求，避免次生地质灾害对路基、桥涵和环境造成安全隐患。

h)路基施工机械化程度和效率已大幅提高，可由于地质复杂，可利用的填料如土、土石、石碴施工时存在交叉变化，就是单一石质变化也比较大，而且现场也无法严格地根据岩性和土石比例划分合理的利用段落，无法严格地按照透水性的差异合理安排填筑顺序，这就给质量的控制带来很大的难度，包括现行的规范都无具体可行的控制手段，设计应该根据积累的经验提供可靠的指导意见，并根据施工的难度考虑适当的成本费用。

i)场站、服务区选址要结合路基土石方的综合利用，避免设置在大填大挖段落，增加场区的边坡防护工程量；场区应合理分区确保排水顺畅，同时兼顾绿化用排水坡度。

j)由于传统的圬工砌筑工艺技术整体下滑，加上石方采用爆破开采，无论是人的技艺还是石的规格已经无法保证砌体的美观，可考虑混凝土预制砌块和现浇混凝土在防护排水工程及涵洞洞口建筑中的应用。

3 桥梁、隧道设计

a)陡坡路段桥梁墩台的安全稳定问题十分重要，应尽量使桥台进入挖方路段。沿线地形、地质复杂，部分山体横坡较陡必要时可适当增加桥孔长度，避免承台施工导致的大范围开挖，破坏环境，影响相邻墩台的安全，一定要有相应完善处治措施，尤其是土质路段，必要时可增跨，分台阶降低坡度。这就要求进场后逐桥逐跨查看，紧密结合地形、地质和桥高等影响因素，进一步优化桥墩、桩基型式，做好桥梁墩、台的横断面设计，合理确定桩顶、承台顶标高。

b)建议公路桥墩处设置与铁路桥相似的人员上下检查通道及围栏，能在日常巡查桥梁支座及墩台情况，这样不仅可以克服由于桥检需交通管制、定时检查的弊病，关键是还能及时发现问题，处理安全隐患。跨既有线路的桥墩增设防撞设施，避免桥墩的冲撞损毁。

c)对于隧道的洞口应加强综合排水和黄土边、仰坡稳定性设计，应根据地质、地形条件适当调整洞门位置和型式、增加隧道长度，以减少洞口开挖高度，节省边仰坡防护工作量，避免大刷大挖造成的边坡失稳；对于双洞更应结合气候条件，避免阴坡内侧明洞过短，以致冬天路面结冰影响行车安全，对洞口的结构形式可进行专业设计，结合地域文化特色来提升高速公路形象和品牌。

d)对于隧道围岩的分级设计应推广适合山西省高速公路的新围岩亚级分级方法，确定各亚级围岩三车道的相关支护结构参数，丰富围岩亚级分级在隧道施工中的应用，相应的招标清单隧道开挖子目也按围岩级别确定单价。与常规围岩分级相比，新围岩亚级分级更为细致，能有效节约隧道造价和减少隧道围岩变更，同时工程安全性更强。

e)应进一步加强地质详勘工作，查明其分布状况及工程性质，为设计和施工提供准确依据。公路勘察设计规范中山区高速公路地质勘查钻探需500 m一个钻孔，但这对于山区高速公路来讲还是不够的，特别是部分路段地质条件复杂时，勘察设计不细致会造成地质情况与设计不符，致使施工、监理、设计和建设方等忙于对其变更，造成相应的方案调整等工作复杂困难，甚至是工期延误。

4 结语

设计文件作为一个系统工程，随着勘察设计运用的科学技术手段越来越先进，施工工艺水平、机械化作业程度越来越高，要求的标准化施工不断提高，这就要求设计也必须在精细化、服务创优上下功夫，比如在对可预见的电力拆迁架设、跨铁路管线、征地拆迁、用水、自发电比例、施工出入道路缴费、协调等费用估计方面，考虑施工时气象环境和社会环境的影响提前采取预防措施方面，结合地方土地耕地利用进行取弃土场选址方面，通过部分段落的景观绿化、景点布设提升高速公路文化内涵方面等，把公路简单的方便出行功能，通过综合设计提升品质，从设计角度减少安全隐患，使高速公路变得更美观、司乘人员感觉更舒畅。