山区高速公路设计中土石方对路线方案的影响

薛福堂，李闯

（中交公路规划设计院有限公司，北京100088）

1 引言

山区高速公路初步设计方案比选时，设计人员习惯把特大桥、特长隧道、互通立交、收费站、军用设施、自然保护区、断裂滑坡等大规模不良地质作为影响路线方案的控制因素，避免高墩桥、浅埋偏压隧道，尽量不占高产农田，避免与区域性断裂小角度近距离平行，对大规模的滑坡、崩塌、泥石流、岩堆、软基采用“避让为主、治理为辅”的原则，对无法避让或成本太高的不良地质，选择有利位置，减少扰动范围，保证路线平纵指标的前提下，优化工程规模，降低造价[1]。

但在方案比选过程中容易忽视土石方对路线方案的影响，一般不把调配后准确的填挖弃借土石方量纳入路线方案比选的控制因素，只是粗略估计一下土石方，其结果误差往往很大。在施工图详细设计阶段，准确计算土石方后发现一些段落土石方量过大，导致原来的推荐方案不尽合理，就非常被动。

本文旨在通过分析云南地区某高速设计过程中对土石方的重视不足，导致起点段弃方无地可弃，中间段需要大量借方，终点段互通挖方量巨大，阐述了土石方对路线方案的影响，以及弃土场设置原则，土石方调配注意事项。在方案比选时，应把准确的土石方作为控制因素之一，综合考虑地质、经济、安全、环保、路线指标等因素，形成合理的路线方案，使高速公路的投资建设取得最大的社会效益与经济效益，更好地服务地方与国家经济发展[2]。

2 土石方对路线方案的影响

云南省某高速公路施工图设计方案优化时，没有把调配计算后准确的石方量纳入控制因素。起点段（K0～K4+500）取消了的一座隧道，采用挖方路堑方案；主线收费站位于中间填方段（K4+500～K5+500），终点段（K7～K9）通过调整互通方案把原有小半径高墩桥调整为路堑方案。

完成施工设计时才发现以下的问题：①起点段增加了52万挖方，63万弃方，并且起点段的弃方由于村庄密集没条件拉到中间的填方路段去。同时，起点段沟谷下游村庄密布，没有地方可以作为弃土场，消化63万弃方变得非常困难；②中间段右幅设置了收费站，左幅设了治超站，路基填筑宽度达230m，需要借方48万方；③终点段互通挖方571万方，弃方523万方。

本路段石方比例较高，挖方过大会大幅提高造价，相比桥隧造价没有优势。比如互通区土石成分石方居多，挖方523万方造价约1.5亿，这使互通的造价相比初步设计没有减少，反而有一定幅度的增加。

部分段落填方过大，附近的弃方不够填筑，需要借方时，开挖山体取土造成的地表植被破坏将长时间难以恢复。

通过上述分析，未充分重视土石方因素确定的路线方案可能会不合理，施工图完成后才暴露出问题，往往让设计方很被动，因此，在山区高速公路设计方案比选时，要充分考虑准确土石方量与具有可行性的弃土方案，综合确定路线方案才更合理。

3 弃土场设置原则

高速公路的设计都建立在对其地质条件的认识基础之上，路线方案的选择与弃土场的设置也不例外。要想形成较为合理的设计方案，首先需要客观、准确地认识其路线走廊带的地质条件。

认识地质条件包括间接认识与直接认识，间接认识需要区域水文、地震安评、工可报告、勘察报告等前期研究成果。别人的认识与表达往往存在偏差，这就需要设计人员自己实地踏勘，详细查明项目区的地形地貌、水文地质、房屋、公路、铁路等既有建筑物等。

设计外业调查过程中，根据前期形成的初步方案，除了查明沿线的地质构造、不良地质、水文地质、既有建筑等信息外，还要为挖方、隧道弃渣找好弃土场，并圈定范围、允许填高，计算可填方量。如此，才能较为准确地调配土石方，为方案比选提供准确可行的土石方方案。受各种因素的制约，弃土场的设置应遵循以下原则：①弃土场一般设置的沟谷、河谷低洼地带，废弃的矿坑、采石场形成的空洞。不能占用农田耕地。②弃土场一般应设置在行车视线范围之外，不能设在行车视线以内，否则会影响高速公路的景观效果。③不能设在桥梁的上游，防止将来弃土滑动剪断桥墩，威胁桥梁安全。④不能设在村庄的上游，防止对居民房屋造成潜在的威胁。

4 土石方调配注意事项

土石方的数量是高速公路的一项主要工程，是评价路线方案的主要技术经济指标之一。土石方的调配过程中，要注意以下几点：第一，土石比例要根据《公路路基设计规范》的划分标准与地勘提供的柱状图分段准确计算，因为挖石方与土方的单价差距较大，土石比将影响路基的造价。第二，土石方调配方案要合理，用于填方的挖方要确保有路可以拉过去，且不能对当地的村庄造成较大的影响。弃方要有地可弃，运距不宜大于5km。纳入调配方案的弃土场要准确圈定弃土范围、高度，计算出最大能容纳的弃方量。第三，全线的填、挖、弃要平衡，包括主线路基、互通、治超站、收费站的土石方，以及隧道弃渣。不同性质的土石方应分别调配，优先使用土方，石方除特殊情况外，一般不做纵向调配。第四，尽量避免借方，因为从取土场借土比远运利用多了一次挖方的费用，并且取土坑破坏了山体的自然生态，地表植被长期难以恢复。所以在考虑经济运距的基础上，尽量远运利用土石方。

综上所述，在路线方案比选时，除了考虑特大桥、特长隧道、互通立交、收费站、军用设施、自然保护区、断裂滑坡泥石流等大规模不良地质等控制因素，还应充分考虑土石方因素。

首先，选线时尽可能避免大填大挖，减少对自然环境的破坏。其次，在难以避免深挖高填时，要尽量实现在各段落内填挖平衡，避免远距离运输渣土，减少弃方，弃土场的远距不宜超过5km。再次，当受其他因素制约，实在难以填挖平衡的情况下，要考虑附近是否有地方作为弃土场，有地可弃，有路可去。保证弃土方案的可行性，是否有路可以到达计划的弃土场，现有道路不能满足需要的，是否有条件现修施工便道，需要修多长，造价多少，这些都需在比选时列出。最后，当附近无法弃土，也没有道路或者无条件现修施工便道以运到较远的弃土场时，就需要调整路线平纵，减少挖方，或者设置填平区、填平部分桥梁，以隧道方案代替深挖路堑等方式控制挖方，减少弃方，实现填挖平衡，优化路线方案[3]。

5 结论

在高速公路勘察设计过程中，应在充分认识地质条件的基础上，把准确的土石方、具有可行性的弃土方案作为影响路线方案的控制因素之一，综合考虑桥隧构筑物，不良地质、自然环境等因素，以及当地的经济规划、交通规划、城镇规划、旅游规划，使平纵指标在满足规范与功能需求前提下，尽可能与地形地貌相结合，保证线形舒缓平顺，行车安全，尽量填挖平衡少弃方，避免造成人为的地质灾害，有些段落无法填挖平衡的，保证弃土有地可弃，有路可去，获得最优的路线方案，使高速公路建设与运营安全、环保、经济，人与自然和谐发展，使高速公路的投资获得最大的社会效益与经济效益，更好地促进地方与国家经济发展[4]。