高原山区高速公路选线研究★

余蜀予，肖 岗，何云勇，谭 義

(四川省公路规划勘察设计研究院有限公司，四川 成都 610041)

0 引言

某高原山区高速公路位于四川省阿坝州，全线平均海拔位于3 300 m以上，总长约224 km，双向四车道，沿途穿越连续季节性冻土区和长江黄河分水岭。该高速公路不同于一般地区，建设条件复杂，气候条件恶劣、地质条件苛刻和环保要求严格[1]。本文针对高原地区高速公路的勘察特点，认真分析了设计难点和选线基本原则，并以高速公路龙日坝1号～2号隧道段路线方案比选为实例，介绍了高寒地区高速公路路线选线的方法，供类似地区公路选线参考。

1 高原山区公路的建设条件及特点

1)地形陡峻、沟谷狭窄、地形起伏大，局部连续长坡。线路走廊为高山、高原平地、丘状高原为一体的高原山地地貌，山岳纵横、地势高耸，山河相间，桥隧工程规模大。

2)高海拔、高寒、低温缺氧。工程区全线平均海拔达3 300 m，温差大，氧气稀薄，冬季高寒缺氧严重，有效建设工期较短，实施难度大。

3)地质复杂，灾害频发，路线工程抗灾防灾要求高。线路测区构造发育，褶皱及断裂复杂，次生地质灾害严重，存在对项目有较大影响的断裂：阿坝断裂、查曲断裂、安羌断裂、米亚罗压扭性断裂等。全线不良地质发育，主要有：滑坡、泥石流、软弱地基、季节性冻土以及涎流冰等。沿线分布有重大环境敏感区域：红原大草原、四川阿坝多美林卡国家湿地公园和马尔康岷江柏自然保护区等。部分路段桥隧比高，隧道及路基弃方量大，废方处置困难[2]。

4)路线走廊狭窄，存在交通干扰和施工困难的矛盾。区域内省、县道多为二、三、四级公路，随着经济发展和高原旅游的兴起，其繁忙和拥挤程度与日俱增，存在交通干扰。

5)项目工程规模大、建设难度大、造价高。项目区域地形、地质条件复杂，沿线滑坡、泥石流、崩塌及软弱地基等不良发育地质导致项目工程规模巨大。

6)建设绿色公路，打造品质工程要求高。项目作为四川首条高海拔旅游高速公路，为充分体现“交通+旅游”的融合发展战略，交通运输部要求建设成绿色交通示范项目。

2 高原山区高速的建设重点

某高速位于丘状高原段，草原沼泽范围广，区域内河流纵横交错，软弱地基范围大，地形宽缓，存在景观设计协调、自然资源(地下水、土壤、大气等)保护、生态湿地保护、软弱路基处治、区域通道设置以及弃土处理等建设重点。

1)区域沼泽地及软弱地基范围广，应查明不良地质的范围及影响区域，路线设计需要结合地形及不良地质综合考虑，合理运用技术指标、降低建设规模、有效控制造价。

2)高原景色优美，生态环境敏感而脆弱，一旦破坏后较难恢复，应注重路基、桥梁等构造物与周围景观的融合，避免高陡边坡的防护方案，尽量消除人工痕迹。

3)高原软弱路基的处治，路线选择应研究采用对地下水、土壤及大气等自然资源影响较小、造价经济、安全可靠的方案。

4)需要合理策划施工周期，科学保护高原草皮植被，对草原表皮土的切割、搬离、培育、回盖等具有较高的技术要求。

3 高原山区高速公路选线基本原则

高原生态环境敏感而脆弱，抗外界干扰能力小，自我调节和恢复能力差，工程建设极易造成高原生态环境的破坏[3]，后期植被恢复困难。因此在高速公路路线布设时，要充分贯彻“绿色公路”设计理念，以保护环境、节约资源为基础，构建高寒地区高速公路路线设计原则。

1)安全选线——安全第一、主动预防。

道路选线时，要落实“交通安全理念”。在常规选线基础上，针对高原高寒区、环境条件苛刻等特点，从安全性、连续性、均衡性综合考虑路线走向，隧道群路段通过设置永临结合便道与地方道路连接，便于交通事故救援。运用运行速度模型判断车速离散程度与交通事故发生的相关性进行线性设计，降低速差，减少交通事故发生概率。

2)地质选线——避让为主、处治为辅。

在路线布设时，应坚持地质选线的原则，首先研究路线走廊内的区域地质条件，通过调查、勘察，查明区域内滑坡体、堆积体及其他不良地质，针对大型滑坡体、大型崩塌、大型泥石流应主动绕避，对于一些可以工程处治，但处理费用较高的地质病害体应尽量绕避，若确实无法绕避，则应认真研究路线方案，对桥梁与路堤、隧道与深路堑进行方案比较，充分收集边界条件，所有路线设计方案有的放矢，确保运营安全。

3)地形选线——因地制宜、总体协调。

在保证行车安全的前提下，路线布设应结合现场条件灵活选用技术指标，不片面追求高指标，也不过分运用低指标，尽量与地形、地貌、河流充分适应，减少高填深挖，宜追求顺势而行，使工程与周围环境融为一体。

4)气象选线——整合资源、确保通畅。

高寒地区海拔高，昼夜温差大，冬季漫长。项目建设应充分利用沿线气象资料，整合相关资源，优化施工组织方案，确保路线在特殊气象条件和极端恶劣的气象条件下保持通畅。

5)环保选线——不扰为上、少扰为本。

高原地区的生态环境脆弱，线路选择应避免穿越保护区，最大限度的减少路线对动物迁徙影响。不可避免的穿越风景保护区时，要处理好路线与周围自然景观的关系，使其相协调，达到“路境交融”“借景发挥”，不能“因路废景”。同时谨慎选择高填深挖方案，科学有效的处理工程弃方，避免泥石流、滑坡等二次灾害发生，破坏原始生态环境。

6)政策选线——保护生态红线、基本农田。

“绿水青山就是金山银山”，公路设计要充分响应国家关于生态红线保护与基本农田保护的基本政策，科学合理的选择线路走廊，对生态红线和基本农田要避免侵占或者少占。

4 针对高原山区高速公路选线的技术措施

1)合理掌握平纵指标，控制工程规模。

设计过程中不盲目追求高指标，应在满足规范要求的情况下，合理掌握平纵指标，使路线平纵线形与地形吻合，控制桥隧规模、高填深挖、特殊路基工程，从而有效控制工程造价。

2)加强地质调绘和勘探工作。

为确保路线方案的合理可行、营运可靠，在进行专业调查之前进行区域地质调绘，在充分掌握沿线不良地质分布基础上进行线路选线。为确保工程设计基础资料准确可靠，需加强地调和勘探工作。

a.充分收集资料、进行调查测绘，制定周密、细致的勘察方案，采用综合勘探方法，提高勘探效率和成果精度，并按照勘探测试、报告编制、成果审定的程序进行，以保证勘察进度和质量。

b.地调工作：地质调绘是设计的基础，通过对沿线软弱地基、岩土类型、河谷两侧坡面稳定性、阶地台坎稳定性、河流侧蚀情况、沟谷泥石流发展演化趋势等进行调查分析，才能为路线方案布设提供可靠的依据。

c.勘察工作：合理布设勘探工作量，同时运用综合勘察手段、相互验证，确保工程地质勘察质量和进度。

3)避绕环境敏感区。

路线尽可能避绕风景区、自然保护区等环境敏感区，无法绕避时，采用桥梁跨越或者隧道穿越方案，以减少保护区内的用地规模和生态破坏。

4)设置一定数量的桥梁及动物通道。

高原面积分布广泛，区域栖息着众多野生动物甚至国家珍稀保护动物。因此，路线沿线应设置动物通道，在设置动物通道时，为减少动物对公路下穿通道的恐惧感，尽可能的选用较大跨径的桥梁，同时保证分离式桥梁的桥墩对齐，开拓动物的观察视野，便于野生动物更好的横穿高速公路。

5)建立健全健康保障机构。

高寒地区寒冷缺氧，气候恶劣，克服高原反应是公路建设运营所面临的首要问题，因此在项目研究过程中要始终贯彻“以人为本”的健康理念，提出保证项目建设和运营的健康保障措施，建立相应的健康保障机构来应对高原地区的各种突发情况。

6)注重地质选项、地形选线。

结合地质条件拟定线路方案，尽量避开滑坡、泥石流堆积区、倒石堆、松散的洪积扇、不稳定的岸坡、阴坡等，在无法避让时，应采取合理可靠的工程措施，确保工程安全、控制工程规模[4]。

7)采取合理措施，注重环境保护。

高原植被脆弱，自然环境较好，对环保、景观要求高，设计方案应与沿线的自然环境、人文环境相协调，贯穿生态环保设计理念，尽量减少开挖面、对用地范围内草皮切割保护。路基取土尽量选择远离视野植被稀疏的台地，弃土尽量选择隐蔽的位置，后期用公路范围内草皮移植绿化。桥墩布设尽量抬高系梁减小对水流的影响，避免在河槽中心布设墩柱对河流行洪的影响[5]。

8)全寿命周期及建养一体化设计。

对于高原冻土路段，半刚性基层干温缩作用更加剧烈，微裂缝更为发育，沥青路面出现反射裂缝的风险也更大。路面设计应加厚沥青层，降低半刚性基层层位，可减少车辆荷载及温度荷载对半刚性基层的影响，减小半刚性基层所承受的温度应力及荷载应力，以减缓微裂缝扩展速率，同时，较厚的沥青层也有助于延长沥青层层底裂缝扩展至路表的时间，提高路面耐久性。

5 局部路线选线研究实例

基于上述高寒地区高速公路选线的基本原则，并采取相应技术措施，查明并掌握工区的工程地质和气候水文条件，注重地质选线，合理运用技术指标，采取科学合理方案绕避或处治不良地质病害体。同时注重环保选线，尽量避绕风景区、草原沼泽湿地，采取措施有效串联路段美景，使线路融入高原美景，以解决高寒环境下选线的困难[6-7]。

5.1 龙日坝1号～2号隧道段

本段路线布设主要受地质地形、施工方案、环境影响等因素控制。选择一条地质灾害少、施工方案简单同时对环境影响小的方案，是本段选线的关键。根据区域受控因素结合路线选线基本原则，本段提出K线、I线两条路线方案进行比较。路线选线方案示意图见图1。

5.2 K线方案

K线起于K123+100，沿山体一侧布线，靠山设桥梁或路基通过，在跨过河滩地后沿山脚一侧布线，止于K线K133+500。本方案路线全长10.4 km。

5.3 I线方案

I线方案起于K线K123+100，经过沼泽地后分别以长900 m,1 010 m的隧道穿越山体，尔后跨过河滩地后沿山脚布线，I线终点IK132+150.059接线于K线K133+500，本方案路线全长9.05 km。K线与I线主要工程规模见表1。

5.4 多种控制因素下的方案比选

5.4.1 工程规模

从表1中可知：K线较I线长1.35 km，K线较I线里程增加13.6%，且K线设置了72°的大偏角曲线，对运营里程而言存在较明显的绕行。I方案桥隧比59.9%，K线无隧道，桥隧比33.0%,从桥隧规模看K线具有优势，但K线软基处治工程量较大，里程较I线长1.95 km，同时I线造价较K线少0.37亿元，因此从工程规模比较，I线具有优势。

表1 I线与K线主要工程规模对比表

5.4.2 地形地质

I线选择隧道方案，隧道位置地质条件较好，适宜建设，但隧道有局部浅埋。K线方案为完全傍山方案，部分路段横断面较陡，需设置顺山体半幅桥，还有部分陡斜坡路基，具有一定安全隐患。

5.4.3 施工组织

I线与K线均需要跨越当地县道(4.5 m宽的碎石道路)，均需要沿路线纵向提前修建施工便道，K线沿河线腐质土及软基深，临时便道工程规模较大，因此从施工组织上比较，I线具有一定优势。

5.4.4 施工方案

I线需要新建两座隧道，长度分别为900 m和1 010 m，属于中长隧道，施工方案较成熟，难度不大，K线需要设置一座傍斜坡的半幅桥，桥梁施工方案成熟，I线与K线施工方案基本相当。

5.4.5 环境影响

K线沿河线腐质土及流沙层深，桥梁基础及软基处治工程较大，施工对沿河茂盛草原破坏较大，容易造成水土流失，也容易对河流造成污染，对高原环境不利，且I线占用土地较K线少，因此从环境影响方面，I线具有较大优势。

经以上几种控制因素的综合比选，I线方案与K线方案在技术指标、工程规模、地质地形、施工组织与施工方案等综合比较，I线具有工程规模小、环境影响小的优势。因此，推荐I线方案。

6 结语

四川西部高原山区具有高海拔、高寒、低温缺氧等典型自然气候特征，区内群山峻岭、沟壑纵横，地形起伏大，地质环境复杂，灾害频发等众多难点，对高速公路选线提出了严峻的挑战。本文以四川省阿坝州某高速公路选线为例，从平纵指标合理掌握，地质测绘和勘探，地形地质选线、环境敏感区选线，全寿命周期及建养一体化设计等方面提出了具体的选线技术措施，可供类似地区高速公路选线参考。