山区国省干线设计要点分析

阙文炜

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710075）

1 工程概况

联十一线长泰段项目的起点位于厦门和漳州两市的交界地，与联十一线中的厦门段相连接，终点与联十一线中的龙文段相连，是完善区域路网布局、实现“厦漳泉同城化”的重要举措。天柱山是厦门与漳州重要的交界山脉，地质条件复杂，属典型的山区地形。

2 山区公路的特点

2.1 地形复杂

山区自然地形条件陡峭、地质结构复杂，不良地质较发育，公路施工、运营中可能诱发滑坡、泥石流、崩塌等灾害地质，应特别重视工程地质勘察工作，为布设线位及方案选择提供充分的依据。

2.2 构造物多、防护大

山区公路受复杂地形条件限制，需要设置大量的桥涵、隧道构造物，以适应路线线形的布设，高填深挖路段较多，所需的防护量较大。因此合理布设线位，减少构造物、防护量对降低工程的造价具有重大的意义。

2.3 走廊带稀缺

山区特定走向的有利地形和通道较少，路线走廊资源十分贫乏，属不可再生资源，因此合理充分利用路线走廊资源，成为设计人员重大的目标，要求设计人员从多方面、多角度对山区国省干线进行统筹考虑。

3 设计要点

3.1 路线平纵设计

（1）指标。

山区选线应灵活设计，充分利用地形地貌，顺山就势，不片面追求高指标，注重平纵线形的组合协调、平顺，灵活取用指标，尽量避让基本农田，减少土地分割，避绕自然保护区、水源地保护区等生态敏感区，在特定地形条件下因地制宜选用低指标。为后期改扩建时预留条件，降低改造难度，在地形较平缓路段，可选用较高的线形标准；对于较难改造的桥隧构造物，应充分考虑未来改造的可能性，经过论证选用较高标准。

（2）平面设计。

山区地质构造复杂，地质灾害的类型多，分布面广，成因复杂，且有些灾害较为隐蔽，一旦发生灾害，将给工程及人员带来重大的损失。路线走廊内的地质勘察在山区公路设计过程中尤为重要，路线布线时坚持地质选线。

平面由直线、圆曲线、缓和曲线组成，直线难以适应山区地形的变化，片面追求线位的顺直，容易造成大填大挖。山区公路应采用较多的曲线顺应地形，尽量沿着等高线进行爬坡，灵活选用S形曲线、卵形曲线，受地形条件或其他特殊情况限制时，还可采用凸形曲线、C形曲线及复合曲线，山岭区曲线线形占比可达60%以上。联十一线长泰段在仙灵旗隧道和兴泰开发区约12 km山区路段，大量采用了曲线，曲线占比约80%。

山区国省干线设置较多的桥梁隧道，在线位布设时要特别注意规范对于桥梁隧道段线形的要求，规范要求隧道洞口内外3 s行程内的平面线形保持一致，桥梁线形也应采用较好的线形指标，特别是大跨、高墩桥梁。

（3）纵断面设计。

山区纵面中设计时主要考虑最大纵坡、最短坡长、缓和纵坡、平均纵坡。山区公路为较快克服高差通常采用较大的纵坡，较大纵坡之间插入缓和纵坡，用于恢复速度或减少刹车。虽然纵坡满足规范规定，但如果过多采用极限值，将会对行车安全带来较大隐患[1]。因此，纵坡设计应结合平面设计，尽量平面展线，采用较缓的纵坡，规范规定任意连续3 km平均纵坡宜不大于5.5%，设计过程中通常按照5%的平均纵坡来控制标高，对于弯道多、半径小的地段可适当降低平均纵坡。联十一线长泰段作为厦门、漳州的交通动脉，为节省运营期的油耗及行车安全，采用了较小的纵坡，70%以上的路段纵坡小于3%。

纵断面设计时应考虑土方平衡，移挖作填，减少借方、弃方。和平面类似，规范对桥梁隧道路段的纵面也进行了较严格的规定，大、中桥上的纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%。特长、长隧道最大纵坡宜控制在2.5%以下，中、短隧道最大纵坡宜控制在3%以下，隧道洞口内外3 s行程内的纵面线形应保持一致。

（4）平纵组合。

平纵线形组合设计着重考虑平纵指标的协调，平、竖曲线的对应关系应满足平包竖，线形平顺圆滑，力求使线形保持较好的连续性和良好的视线诱导作用，满足驾驶员视觉、心理反应及车辆行驶安全的要求。山区公路如果设置了长陡坡，长陡坡尽头应避免采用小曲线半径。

（5）横断面设计。

对于山区公路，较大的断面容易形成高边坡、深挖方，对工程的防护量及造价影响较大。因此，公路宽度的拟定要从交通量、区域规划、地形条形等方面综合考虑，满足交通服务的功能需求和经济性。

3.2 路基工程

山区由于地面起伏较大，路线在前进过程中经常出现高路堤、路堑高边坡、陡横坡路基以及局部的软土需要对边坡进行防护。设置各种支挡工程以保证路基的稳定性，因不同的地质、地形、成因使得路基处理方式多种多样，同时做好路基排水，减少水毁。

（1）高低路基。

边坡高度较高时，可调整线位或纵坡，但当山坡较陡、路基较宽时，调整纵坡也通常造成高填、深挖二选一的局面，难以取得较为满意的效果。若采用分离式路基，左右幅采用不同的设计标高，可以更好地适应走廊地形，减少挖方，起到节省造价、保护环境的效果。

联十一线长泰段K16+500～K18+500，2 km范围内地面横坡陡峭，自然坡降大于40°，采用高低路基，减少填方。

（2）防护。

山区公路较多高填深挖，防护量大，因此防护的设计也至关重要。应保证边坡工程的安全，采取挡土墙、护脚墙、锚杆和拱形骨架等防护措施，合理进行支挡防护及坡率设计，缩减工程性加固措施。与生态环境和谐，以生态防护为主，避免纯工程防护，工程防护与植物防护相结合，使用挂网喷播或者框格植草，减少挡土墙的硬质防护，增加景观效果。

（3）路基排水。

路基排水可填方路段排水、挖方路段排水。涵洞排水能力应保证山洪排水需求，防止填方路基及涵洞被冲毁，造成路基中断，除了采用较大涵洞尺寸外，在总体设计时，适当抬高纵断面，多增加排水的通道，可避免集中排水。对于挖方路段，主要是坡面排水和边沟排水，可概况为“拦、截、疏、排”，在边坡顶上方设置截水沟，防止山坡雨水进入边坡坡面。设置排水边沟，及时将路面及坡面水排出路基影响范围内，引至附近涵洞或天然水系内[2]。

3.3 桥涵工程

山区一般冲沟发育、横坡陡直、河流密布，因此山区公路桥涵较多、布设较为复杂，具有桥斜、桥弯、跨径大、墩高等特点。在总体设计中充分考虑桥位布设、跨径、上部结构、下部基础的选择。

（1）跨越河流的桥梁，必须满足泄洪要求，尽量与水流方向正交；加强地质调查，避免桥位处在不良地质段。

（2）结合桥位处地形、地质和水文等条件，择优选择技术成熟、施工方便、经济实用的桥型。

（3）山区桥梁施工条件相对困难，为减少跨数，采用较大跨径，一般采用20 m（含）以上跨径的预制T梁。桥梁尽可能采用同一种跨径，以加快施工速度，降低工程造价；对于多孔长桥，桥梁孔径布置也可采用两种跨径组合，并考虑施工工艺的可行性。

（4）桥梁应注重美学设计，跨径与地形、墩身高度相协调，同进注重细部的处理（如护栏形式、墩身形状、悬臂长度等）。

（5）桥长一般以桥头路基填土高度4 m左右控制。当地质条件较好、桥头地势相对平缓时，且桥头两侧弃方较多时，桥头填土高度可适当加高；当地质条件很差或桥头地势陡峻时，桥梁长度宜适当加长。

涵洞孔径大小选取根据汇水面积、水文调查、降雨量等因素计算后拟定。汇水面积较小的排水涵和流量较小的灌溉涵可与人行通道、机耕道合并设置，人行通道进出口跨越边沟时，以人行道板连通人行路。

3.4 隧道工程

山体走向和路线走向垂直时，采用隧道穿过山脉，通常是最有效、方便的方案，能取得建设成本、运营成本与社会成本的平衡。

（1）平、纵面布线受地形、地质、施工技术水平、工期、运营要求以及工程建设费用等多种因素制约，隧道服从路线总体走向，同时尽量使隧线形流畅[3]。

（2）隧道洞口应尽量避开不良地质地段，尽量避免断裂带、浅埋、偏压的位置，并根据“早进晚出”原则，尽量降低边、仰坡开挖高度，避免破坏环境。

（3）隧道防排水设计应对地表水、地下水妥善处理，遵循“防、排、截、堵”原则，洞内外应形成一个完整通畅的防排水系统。

（4）隧道洞门设计“以人为本”，尽量零开挖洞口，并重视隧道洞口景观设计，力求轻松简洁、造型新颖、自然和谐、经济美观，突出表现地方风俗和不同角度的视觉效果，并提高行车安全性。

3.5 方案综合比选、控制造价

山区公路由于填挖量大、构造物多、防护大，导致工程规模大、工程造价高，因此进行方案综合比选、造价分析，对控制造价具有重大意义。

选取合理的技术指标，在指标与造价中取得平衡；路基方案与桥涵、隧道方案进行比选，优先选择比较经济的路线方案，兼顾社会效益。对工程进行造价分析，分析各专业占整个工程的比例，针对比例异常的专业深入调查，出降低造价的措施。

4 结语

综上所述，山区公路受限于地形条件及经济性等因素的制约，给设计工作带来较大的难度。通过分析山区公路的特点，对山区国省干线项目的各主要专业展开了详细论述，总结山区国省干线总体设计的原则。