山区高速公路路线设计要点分析

张亚伟

华设设计集团股份有限公司，江苏 南京 210014

近年来，随着西部崛起及“一带一路”的强力推进，我国西部山区迎来历史性的基础设施建设期。对于公路建设者而言，广袤的土地中不同地域的诸多因素带来了不小的挑战，而面对这些挑战首要考虑的便是山区高速公路的路线设计。

1 山区高速公路路线设计的意义

山区选线较为困难，其中考虑的各种控制性因素所面临的困难非常多，而成功的选线并优化设计能够给项目本身增值。路线选线及设计不仅能控制高速公路的投资造价，为经济社会提供巨大便利，更能为我国国土安全、文化发展带来巨大推动力。判断区域经济的繁荣程度的一个重要指标便是交通便利的程度。因此，一条高速公路的建设意义是十分巨大的，而高速公路的重中之重便是路线设计[1]。

2 山区高速公路路线设计的影响因素

2.1 地形因素对路线设计的影响

在设计山区高速公路路线前，需获取该走廊带的地形及其他重要控制点的坐标及高程，一般以1：2000～1：500比例地形图居多，根据不同程度的地形起伏变化测设不同的地形图数据。在此数据的基础上合理选择合适线位，以达到填挖程度较小、桥梁跨度较小、土石方数量合适、高填深挖段落长度合适等最终效果。一般山区路线设计相比平原区，以分离式路基布置得较多，一方面是因考虑桥梁墩高从而影响跨径选取，另一方面是因隧道较为常见的是以分洞双洞的形式通过山体，故路线一般平面分离后，采用不同纵段面设计完成分离，然后考虑节约占地及工程造价等因素，在地形起伏程度较小的区域回归至整体式路基布设。山区分离式路线如图1所示。

图1 山区分离式路线

2.2 采空区及喀斯特区对路线设计的影响

山区高速公路常见的一个地质控制性因素是采空区及喀斯特区。一般情况下，外漏部分采空区及喀斯特区可以通过不同方式的工程工法进行处置，但对于未揭露的采空区及喀斯特区，处理难度较大。因此，前期对地貌进行初勘或详勘时要充分收集地方采空区资料，并通过现场发育情况对可疑地区进行选址钻孔或者物探，通过对钻孔及物探的分析和观察得到对应采空区及喀斯特区位置。如果空腔不大，或者埋深较深，一般对项目影响不大；如果遇到较大溶洞或采空区，则一般采取路线避让的方式。可见，地形地貌因素直接影响山区高速公路局部范围内的路线走向。

2.3 崩塌、滑坡对路线设计的影响

在山区高速公路选线时，崩塌、滑坡地区的影响也不容小觑，如果处理不好会对运营期间的车辆行驶安全带来严重的安全隐患。在易滑层分布区，坡体不仅由岩层组成，而且由于易滑层的分布，或地下水携带易滑岩土沿构造裂隙面富集而易滑，即使边坡是这种岩层破坏形成的堆积物，由于含有大量易水化的岩土，在雨季也容易发生滑动。

滑坡防治措施包括改线避滑、局部改变线路平面位置和纵坡位置、减轻重量、反压、排水及挡土工程等。选线阶段，应尽量避开大型滑坡地段和连续分布的滑坡地段，避开岩石层理地段和厚堆积地段，否则应采取预防措施。减重、反压是治理滑坡的有效、经济措施，但不适用于环保要求高的场所和重要建筑物，只能采取挡土墙和排水结合的措施。在地下水发育、分布良好的情况下，对滑坡体或隧道上部进行截水是有效的方式，但当地下水分布不均匀时，则只能采用斜孔排水方式，孔深应穿过滑动带。当滑坡具有多层滑动面时，应采用抗滑桩进行支护，但当滑动面暴露在边坡上时，抗滑桩的悬臂太高，成本上考虑不经济，可采用锚索框架或与桩联合支护的方式。

因此，在线位触及滑坡体及崩塌体时，合理的线位选择和设计能有效降低工程难度，减少工程造价，为日后的高速公路安全运营打下坚实基础。

2.4 高填深挖路基对路线设计的影响

山区高速公路导致地面高程高差很大，使桥隧比例非常高，近年来我国西南地区的桥隧比均在50%以上，部分高速段桥隧比甚至高达80%，而与之伴行的是高填深挖段落长度较长。一般以土质路堑边坡高度大于20m，石质路堑边坡高度大于30m为深挖路堑段，深挖路堑如图2所示。填方边坡高度大于20m的称为高填方路基，原则上填高较高的高填段路基需要与桥梁做比选方案，而深挖过深的路堑段，也需要与其他方案进行比选。这不仅是工程建设难度的问题，更是路堑边坡稳定性、路堤沉降稳定性的不确定性问题，与行车安全密切相关。因此，在路线设计过程中，要详细考虑高填深挖段的相关衍生问题。即使平纵指标得到了很大的缓解，工程建成初期问题并不一定能暴露出来，但经过长期的地质构造变化或者地质灾害侵袭，高填深挖的养护问题还是比较突出的，故在设计路线的过程中应尽可能地降低高填深挖段的段落长度，在平纵设计上更是要做好配合设计[2]。

图2 深挖路堑段

2.5 规划及“三区三线”对路线设计的影响

“三区三线”中“三区”指的是城镇空间、农业空间、生态空间三类空间，“三线”指的是根据城镇空间、农业空间、生态空间划定的城镇开发边界、永久基本农田和生态保护红线三条控制线[3]。

因为国土范围内并不是每一处土地都可以被高速公路的建设所划占，所以考虑好“三区三线”的空间规划，合理利用和申报土地指标尤为重要。在路线前期合理避让“三区三线”规划土地后，可以快速推进高速公路建设的进度，避免在与地方各部门接洽的过程中出现新的及其衍生的各类问题。例如，在不确定的情况下侵占部分无法划占的土地，轻则造成设计的反复，重则影响部分平纵的指标及顺畅，故应在设计过程中避免此类问题。

3 山区高速公路路线设计要点

3.1 平纵设计要素

不单是高速公路，各级公路都需要在现有规范的框架下调整平面及纵段面的设计指标，以达到行驶安全、舒适、顺畅的公路建设目标。但山区高速公路却难以保持高标准的各项指标进行设计，近年来的行业关注热点“大长下坡”，就是众多平纵指标设计困难的一个缩影，甚至有螺旋式桥梁、隧道下穿隧道等新型路线设计情况，在感叹行业人员设计方案路线创新的同时，必须提高对路线的方案安全适用性的重视。

3.2 横断面设计要素

路线设计要考虑横断面设计实际情况，保证横断面设计的可行性及经济性。山区的横断面布设在部分地段也是比较困难的，比如较多的陡坡路基，及横向填挖交界、纵向填挖交界等，主要涉及路基边坡稳定性及路基沉降能否控制在合理合规区间内。此外，对支挡结构物的布设影响也十分巨大，过多过大的支挡结构物可以解决很多建设问题，但不断地对平纵指标进行调试可以节约更多的工程造价及缩小建设规模。

3.3 构造物布设要素

结合山区部分高速公路的实际情况，路线设计方案下合理的构造物布设直接反映了该项目能否顺利得到专家的认可和行业的认同。减少高墩及大跨径桥梁，过长隧道的布设能够显著节约投资成本，缩短工期，减少不必要的浪费。

3.4 造价控制要素

实际工程建设过程中，工程造价对工程建设具有重要影响，控制造价在合理区间的能力，也侧面反映出了山区路线设计的能力，一个优秀的设计人员需要提高对造价的敏感程度，如此才能在设计过程中为工程项目的建设奠定坚实的基础。

4 结束语

山区高速公路路线设计直接影响工程建设的前中后期各个阶段，如前期影响工程的推进速度，中期影响工程的施工难度，后期影响运营养护难度。为此，文章简要分析了山区高速公路路线设计的部分影响因素及设计要点。在进行山区高速公路路线设计时，要多搜集、多分析、多研究，切莫在现代化科技及自我臆想中闭门造车，导致设计不合理。高速公路建设是百年大计，受影响的不只一代人，因此行业人员在投身公路建设事业的同时，要强化创新、钻研意识，以严谨科学的态度建设百年工程。