安全环保和土地节约理念在云南普宣高速公路路线比选中的应用

童　韬

(招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆　400067)



安全环保和土地节约理念在云南普宣高速公路路线比选中的应用

童韬

(招商局重庆交通科研设计院有限公司， 重庆400067)

摘要：云南省普宣高速公路是典型的山区高速公路，地质及地形条件复杂，生态环境脆弱。结合该项目路线设计中重点路段方案比选，对如何贯彻落实“安全环保及节约土地资源”等设计理念的情况进行介绍，相关设计思路可供其他山区高速公路路线设计借鉴。

关键词：山区高速公路；路线设计；安全；环保；土地节约

2004年9月，全国公路勘察设计工作会议提出了“六个坚持，六个树立”的公路设计新理念。10多年来，随着勘察设计技术的发展，广大的设计者对设计新理念进行了深入的认识与探索，并提出了“安全至上、环境优美、资源节约、公众参与的系统最优”的新理念核心内涵。

相对于平原地区，高原山区有着地质地形条件复杂、生态脆弱，遭破坏后极难恢复、土地资源稀少的特点。在高原山区进行高速公路设计时，最为突出的问题即是如何实现行车安全、如何保护自然生态环境、如何节约土地特别是农田资源。本文结合云南省普宣高速公路路线设计，阐述如何落实“安全、环保和土地节约”的设计理念。

1工程概况

普立(滇黔界)至宣威公路(简称普宣高速公路)是国家高速公路网“7918”网中东西向横12杭州—昆明—瑞丽(口岸)高速公路的一段，是连接我国东部、西南部及通向南亚、东南亚各国的公路通道，也是云南省“9210”干线公路骨架网(9条放射线、2条环线、10条联络线)的联络线之一。路线由东北向西南展布于曲靖市宣威市境内，起点接杭州—瑞丽高速公路贵州省毕节(川黔界)至六盘水段止点(即在滇境内与北盘江大桥相接)，止点位于宣威市板桥镇，与拟建宣威至天生桥高速公路相接。

普宣高速公路全长84.955 km，全线按双向4车道高速公路标准建设，设计速度为80(100)km/h，整体式路基宽度24.5(26)m，分离式路基宽度12.5(13)m，括号内数据为后40 km指标。

2工程特点

2.1地形条件复杂

普宣高速公路普立段路线地形主要分为2个段落，即起点段的高山峡谷路段和之后的溶蚀浅丘路段。高山峡谷路段地形条件复杂，位于云贵高原云南省与贵州省交界的斜坡地带。其路线左邻滇黔2省界河清水河，清水河为“V”型冲沟，河谷阶地不发育，两侧沟谷陡峭，路线高差大。

2.2地质条件复杂

普宣高速公路路线走廊区域地质构造复杂，穿越的主要构造形迹呈南北向，其南北向发育的一系列褶皱及断裂构造受东西向发育的构造带限制；受地质构造影响，岩体完整性差，强度普遍较低；路线属地震多发区，地震频繁，其特点是震源浅，烈度大。

分布的主要不良地质现象为顺层、岩溶、危岩、红粘土、煤层采空区及崩塌堆积体。

2.3沿线环境脆弱

普宣高速公路路线所经地区属于以高原地貌形态为主的滇东高原，受北盘江及其支流的切割较深，形成侵蚀较破碎的山地，沿线地质构造岩性以灰岩为主，石漠化严重。由于该地区人为活动频繁，自然天然植被已遭到一定程度的破坏，其密度低、种群少，多已被改为山地，覆盖率低，故边坡开挖极易产生次生地质灾害，给道路本身及行车带来安全隐患。

2.4沿线土地资源珍贵

普宣高速公路路线位于高原灰岩区，土地资源特别是耕地更为珍贵稀少，布线时尽量利用山地及荒地等价值较低的土地，节约资源保护耕地。

3路线设计[1-4]

3.1路线设计原则

路线布设的好坏，与地形、地质等的协调程度极大影响着其他专业的设计和工程造价。路线设计应结合“安全、环保、和谐、舒适、节约”的设计理念，遵循“安全选线、地质选线、地形选线、环保选线、人文选线、标准选线”设计原则，并将“安全设计”的设计思想自始至终贯穿在选线的各个环节。

3.2重点路段方案比选

初步设计阶段，经过与沿线地方政府的沟通、现场踏勘，并结合地质调查及钻探，对一些局部重点路段进行了仔细研究，拟定了合理的路线方案。

3.2.1针对安全环保的方案比选

普宣高速公路路线起点腊龙路段为高山深切峡谷地形，山高坡陡，如图1所示。从图1可以看出，路段斜坡出露地层为二叠系下统栖霞组二段的灰岩；陡崖位于斜坡的顶部，崖底部分布腊笼村接响宝路的通村公路，公路下方为自然斜坡，路线走廊内侧至陡崖底部为村级公路形成的小台阶，地形标高为1 508.0～1 512.20 m，地形坡度为45°～60°；陡崖处地形标高约为1 512.20～1 560.0 m，陡崖高约30～47.80 m，地形坡度为85°～90°；危岩体主要分布于拟建公路右侧陡崖上，形成的危岩(危石)体规模大小不等，呈板状块体，一般为3 m×2 m×1 m(长×宽×厚)，体积一般为5～6 m3，但最大可达10 m3；岩体中卸荷裂隙发育，张开宽度一般为0.05～0.20 m，呈上宽下窄状，无充填，且少量块体已与母岩岩体分离，在外在因素影响下，有产生滑塌、倾倒的可能，对高速公路及行车安全危害严重，是该段存在的主要不良地质。围岩分布及裂隙发育如图2、图3所示。

图1　腊龙路段线位

图2　危岩分布区全貌

图3　岩体受裂隙切割形成的板状危岩体

布线时，为避免对右侧危岩的扰动，路线要么向左偏移设置桥梁以完全脱离危岩边坡，要么继续向右靠山体内侧设置隧道。由于路段山体横坡较陡，路线向左势必要大幅增加桥梁规模，且受地形条件的制约，该段桥梁施工条件极为困难；其次，施工阶段，桥梁桩基及路线右侧80 m高边坡开挖产生的落石对路线左下方村庄会造成安全隐患，故路线向左偏移的方案不合理。详勘阶段钻探分析表明，该段卸荷带的破碎岩体对拟建隧道无较大影响。因此，施工图设计时，将该段线位偏向山体内侧并设置隧道通过，不仅可减少桥梁规模和墩台高度，避免高边坡危岩开挖及桥梁施工产生的落石对路线左下方村庄的安全影响，而且还可保护自然环境，避免边坡危石在施工阶段及运营阶段对村庄及公路行车造成危害。同时，施工图设计方案还可减少对当地唯一通村道路也是唯一施工便道的影响，在利于隧道及桥梁施工的同时，保障了沿线居民的出行。在考虑方案实施阶段安全、环保的同时，也纳入了运营阶段的安全因素[5]，体现了“安全、环保”的设计理念和原则。腊龙段路线方案比选见表1。

表1　腊龙段路线方案比较

3.2.2针对不良地质情况下的安全比选

针对普宣高速公路松山段穿越断层的情况，在初步设计阶段和施工图阶段分别进行了B线方案隧道穿越和K线方案桥梁跨越的比较分析。初步设计阶段，松山段路线采用B线方案，设置了长3 441.6 m的松山特长隧道，其洞身穿越团山右行捩断层(F63)。该断层呈近北南向发育，延伸方向5°～10°，延伸长约12 km。断层面倾向东，水平断距约为1 500 m，垂直断距约为100～500 m，地貌上为一笔直的沟谷，见断层角砾岩，砾石为白云岩及灰岩，砾径1～5 cm，个别可达20 cm，有挤压现象。近断层处的石炭系上统马平群(C3mp)灰岩中发育粗晶方解石脉，为压扭性断裂构造。由于隧道洞身与该断层交角较小，不利于隧道结构安全，且其左右洞之间横洞较长(达90多m)，即不利于救灾、运营安全，又致使横洞工程量较大，通风照明及后期运营费用高，如图4所示。鉴于此，在施工图设计阶段采用K线方案，将松山特长隧道方案调整成2个长隧道(普立隧道长1 374 m，大坪子隧道长1 444 m)和1个中隧道(顶明棵隧道长617 m)的隧道群方案，并设置大坪子中桥以较大交角跨越了该断层形成的沟谷，从地质角度优化了该段线位[6]，降低了前期工程造价和后期运营费用；同时，也适当增长了路线长度，降低了平均纵坡，改善了长大纵坡路段的行车安全。在保证结构物本身安全的同时，提高了行车安全性。路线方案比选见表2。

图4　断层路段线位优化

项 目初步设计方案(B线)施工图设计方案(K线)路线长度/km4.324.46最小平曲线半径/(m/处)3000/12500/3最大纵坡/%3.03.0桥梁(双幅)/(m/座)098/1隧道(双洞)/(m/座)3441.6/13435/3安全性及后期维护性较差较好

3.2.3考虑安全环保因素的普立特大桥段路线方案比选

普立特大桥跨越普立大沟，桥址区位于构造剥蚀、侵蚀中山深切峡谷地貌单元区。深切沟谷两侧谷坡地形陡峭，呈“V”形谷，是普宣高速公路控制性工程。桥位处地质、地形条件复杂，自然环境优美。普立大沟两侧悬崖间距在1 000 m之间变化，桥面设计高程距沟底最低点高差近400 m。初步设计阶段，针对该特大桥的桥位进行了B1线及K线方案的比选，如图5所示。

图5　普立特大桥路段线位

B1线方案经大岩上、松山跨越普立大沟至天生桥，B1线普立特大桥方案采用主跨为558 m的悬索桥。该桥位由于桥头地形十分陡峭，交通条件极差，桥梁主墩施工非常困难，施工安全难以保证；同时，修建施工便道对自然环境影响巨大。从环保、施工难易性及安全性的角度综合分析，B1线桥位自然地理条件较为恶劣，不利于桥梁施工安全及环保。

采用628 m主跨的悬索桥跨越普立大沟的K线桥位具有明显优势：桥梁两端均存在一个天然平台，地形相对较为平缓，自然斜坡现状稳定，为桥梁施工提供安全有利的场地。虽普立岸为顺层岩质斜坡，但岩层倾角小，内侧地形坡度大，对于锚洞的开挖十分有利。其两侧索塔路下部陡崖边缘分别有180、200 m的净边距，这对于避开卸荷裂隙带十分有利。K线路段边坡结构类型以逆向坡、切向坡为主，边坡稳定，且无深挖路堑，利于安全及环保。B1线和K线普立特大桥桥位分别如图6、图7所示。

图6　B1线普立特大桥桥位

通过对施工难易性、环保及安全性等因素进行综合比选，确定推荐K线桥位路线。

图7　K线普立特大桥桥位

由于普立特大桥K线桥位位于普立大沟下游，更靠近峡谷，较B1线桥位能更好地领略高山峡谷美景，故将K线桥位在施工阶段的预制场建成观景平台，通过后期观景平台的建设消除前期施工痕迹。在有利环保的同时，也为公路使用者提供了一览高山峡谷美景的绝佳观景点，如图8所示。

图8　普立特大桥及观景平台

3.2.4针对节约土地资源的路线方案比选[7]

节约土地资源特别是农田资源主要是通过尽量减少用地量和占用价值较低的荒地和山地来实现。减少用地量则主要通过降低路基高度、以桥代路和以隧代路等手段落实。

1) 大海子农田基地段方案。

大海子路段在初步设计阶段拟定了E线方案和K线方案(工可线位)。经现场踏勘发现，该段农田为云南省级土地开发整治项目，是当地为数不多、极为重要的农田和烟叶生产基地。其于2006年建成，其中新建了多条农用桥涵、水利设施等。

工程可行性研究阶段推荐的K线方案线路刚好从基地中间通过，不仅分割了农田基地，还占用农田达8 hm2，而且多条农用桥涵及水利设施还将进行改移，对该基地的生产和农用设备的通行转移造成了很大影响。为此，提出了E线方案。其沿山边布线，不仅可利用一部分价值较低的山地和荒地，将对农田的占用大幅降低至3.2 hm2，而且还可避免对该基地的分割，减少农田水利设施的改移，保证该基地的正常生产。大海子农田基地路段如图9所示。

2) 宝山段路线方案。

工程可行性研究阶段，宝山段路线方案采用G2线位，经宝山镇农田段采用路基形式通过，然后从宝山完小、宝山二中及宝山二中生活区前通过，并从宝山镇街道和宝山二中前穿过。该路线方案严重影响了宝山镇的规划与发展，极大地干扰了正常的学习秩序及日常生活，地方政府对此线位强烈反对。宝山段路线如图10所示。

图9　大海子农田基地段路线及建成后实景

图10　宝山段路线

初步设计阶段进行方案比选时，在充分考虑上述影响因素及宝山镇场镇规划的基础上，拟定了K线方案，并采用“以桥代路”方案跨越宝山农田段。该方案具有如下优点：在缩短路线长度的同时，平纵面指标得到较大改善；符合宝山镇的规划发展；可避免对沿线民用建筑及学校的拆迁和大量减少对农田耕地的占用；可避免对大片农田进行分割，利于农业生产；在地形较为平坦的路段，采用合理墩高比的桥梁较堤坝式路基[8]有更好的景观效果。宝山段场镇及建成后的高速公路如图11所示。该方案的实施得到了地方政府和沿线居民的认可，获得了很好的社会反响，充分贯彻了“节约土地资源及可持续发展”的环保设计理念和原则。路线方案比较见表4。

4结束语

在资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的高原山区修建公路，必须树立尊重自然、顺应自然、保护自然的生态文明理念，因地制宜，合理灵活地布设路线，将“安全、环保和土地资源节约”的理念落实在每一个路线方案、每一个设计参数和指标中，这样才能实现公路建设和环保双赢。

图11　宝山段场镇及建成后的高速公路

项 目工程可行性研究方案(G2线)初步设计方案(K线)路线长度/km4.593.7最小平曲线半径/(m/处)550/11500/1最大纵坡/%1.01.25桥梁(双幅)/(m/座)01332/1占用农田/hm210.32.4

参 考 文 献

[1]王颖.环保型高速公路设计思路探讨[J].科技传播，2013(9)：43-44.

[2]吕军.贯彻节约理念 实行因地制宜——永龙高速公路优化设计的探索与实践[J].公路与汽运，2011(2)：139-141.

[3]赵胜林，许刚，袁胜寅.山区高速公路路线设计基本思路及选线方法的研究[J].公路交通科技，2011(1)：38-43.

[4]黄睿.复杂地形条件下山区高速公路路线设计[J].山西交通科技，2014(2)：7-9，12.

[5]廖朝华.基于运营安全的山区高速公路路线设计新理念[J].公路，2004(4)：52-55.

[6]姜涛.地质选线在凤大高速公路设计中的实践[J].公路，2013(3)：47-49.

[7]张阳.公路景观学[M].北京：中国建筑工业出版社，2004.

[8]美国联邦公路管理局.公路灵活性设计指南[M].湖南省交通规划勘察设计院，译.北京：人民交通出版社，2006.

Application of Concept Based on Safety & Environmental Protection and Land Saving in Comparison and Selection of Yunnan Puli-Xuanwei Expressway

TONG Tao

Abstract:Yunnan Puli-Xuanwei Expressway is a typical expressway in mountainous area with complicated geological and topographic conditions and weak ecological environment. In combination with comparison and selection of schemes for traffic hotspots in route design of the project, this paper introduces the circumstances including how to implement the design concept of "safety & environmental protection and saving of land resources", etc., and the relevant ideas for design can provide a reference for route design of other expressways in mountainous area.

Keywords:expressway in mountainous area; route design; safety; environmental protection; land saving

文章编号：1009-6477(2016)01-0032-05

中图分类号：U412.36+6

文献标识码：B

作者简介：童韬(1974-)，男，四川省万源市人，本科，高工。

收稿日期：2015-07-30

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.01.008