山区高速公路扩建工程总体设计策略分析

摘要 山区高速公路扩建是提升山区高速公路通行能力的重要手段，相较于平原地区的高速公路改扩建工程，山区高速公路改扩建工程受制于地质、地形条件，施工难度，施工复杂度较高。文章以某山区高速公路扩建工程为依托，分析扩建的原则、扩建方式，总结山区公路扩建设计技术策略，可为同类工程设计提供参考。

关键词 山区公路;扩建项目;总体设计;策略分析

中图分类号 U418.8 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）12-0160-03

收稿日期：2022-04-15

作者简介：肖先友（1987—），男，本科，工程师，从事公路路面施工与管理工作。

0 引言

山区高速公路改建、扩建，是改善山区乡村交通条件的重要手段。项目实施阶段，如何处理扩建工程与现有工程的关系，在不中断交通的条件下，高质量、低成本地完成山区公路扩建施工，是亟须解决的问题[1]。该文依托具体工程，对山区高速公路扩建工程总体设计策略展开研究，对提升国内山区高速公路扩建工程质量具有重要意义[2]。

1 工程概况

某高速公路是连接福建、江西、湖南等地的干线公路，该文所依托工程是该道路改扩建项目工程的一个组成部分，该公路风霜岭隧道段，采用两侧分离扩建;过风霜岭隧道至红星路段，采用两侧拼宽方式扩建;红星至大龙山路段，经南靖互通接319国道，主干道采用两侧拼宽方式扩建，大龙山隧道段采用两侧分离扩建;过大龙山隧道至金山镇，采用左侧分离新建下行线方式扩建，设金山互通与319国道衔接。线路全长32.477 km。

2 扩建原则与方式

2.1 扩建原则

高速公路改扩建项目总体设计应遵循以下原则：

（1）合理规划线路，减少土地占用，减少征地拆迁。

（2）增加现有工程利用，节约项目成本。

（3）通过改扩建施工，消除现有公路病害缺陷，提升现有公路通行性能、通行能力。

（4）科学进行施工交通组织设计，降低对施工段的交通影响。

（5）注意保护环境，加强景观设计。

2.2 扩建方式

老路改扩建、新建复线是高速公路改扩建的常用形式。老路扩建根据扩建形式不同，又分为单、双侧拼接加宽，单、双侧分离加宽，交错拼宽等形式[3]。

该工程作为山区高速公路扩建工程，线路地质、地形条件复杂，又需穿越隧道，不具备全线两侧拼宽扩建的工程条件。结合线路实际条件，主干道路采取两侧拼宽扩建为主，配合单侧分离扩建的形式进行扩建，隧道路段采用两侧分离的方式扩建。

3 高速公路扩建设计技术策略分析及应用

3.1 注重原有道路的資料收集与分析

高速公路扩建工程设计阶段，加强原有道路设计资料的收集、整理和分析，为扩建工程方案设计、方案优化调整提供参考。

（1）分析原设计资料，明确原路线设计线位情况、设计意图，规避原方案淘汰设计，优化扩建方案。

（2）收集原路线地质勘测资料，调查道路运营期养护情况、病害分布、病害类型信息，掌握路段病害特征，为扩建道路养护方案设计提供指导。

（3）分析既有道路技术资料，掌握既有道路技术性能不足，深化扩建道路技术设计，克服既有道路扩建技术缺陷，满足扩建道路公路视距、超高缓和曲线长等技术性能要求。

3.2 路线总体方案设计策略

3.2.1 把握路线布设关键因素，统筹兼顾，合理确定总体扩建方案

（1）总体方案设计：强化线路关键因素统筹设计，确保新建桥梁、隧道等构造物与既有线路构造物、沿线环境景观的整体协调性。

（2）既有道路高边坡处理：遵循“宁填勿挖”原则，尽量避免二次开挖，降低对老路路基的扰动。

（3）既有道路软基路段处理：1）通过桥、路方案比选、优化，降低软基路段偏宽长度;2）根据软基路段土体构成，采取针对性软基加固措施，降低扩建路段工后沉降，保证拼宽路面平稳度。

3.2.2 细化整体式路基平纵设计，优化分离路段比选

（1）路基平纵设计：收集、分析既有线路路基测量资料，掌握既有路基平纵线形指标，深化扩建路线路基设计[4]。

（2）路基标高控制思路：以原路线标高为控制标高，试验段路基处理工后沉降数据为控制指标，控制扩建路基与原路基标高差，避免新建路基工后沉降影响路面平整度。

3.2.3 协同横断面，消除老路弊端

随拼宽扩建路面道路车道数量、路基宽度增加，原有道路视距、缓和曲线超高程度等技术指标，难以满足扩建公路技术要求。扩建路线线型设计阶段，可通过协同横断面设计，消除原有道路视距、缓和曲线超高程度不足等弊端。

该文依托扩建工程，原定采用分离式路基方案。通过原有路基线形设计线位拟合分析，发现原有路线平面半径、超高过渡缓和曲线长度不足，无法满足扩建后新道路的视距缓和曲线长度要求。

设计阶段，针对原有路线部分路段技术缺陷，通过维持原中央分隔带，细化加宽部分路段路基，满足了扩建道路视距、缓和曲线长度要求，解决了原定分离式路基方案、原路线线型设计的弊端。扩建方案见图1。

3.3 兼顾安全、土石平衡的主线、互通协同设计

原位扩建两侧拼宽道路，路线纵坡方案设计受原路线纵坡设计限制，难以实现土石方平衡。通过主线、互通协同设计，优化匝道布置，调整标段主线、互通区土石方偏差，实现标段工程的土石方平衡[5]。

（1）该高速公路扩建工程，包含丰田、金山两座互通，在原位扩建的总体方案下，通过统筹主线、互通段平纵设计，实现标段整体土石方平衡。

（2）丰田互通：1）A型方案：主线欠方;主线右侧存在高边坡、小型山包等不利地质，施工阶段、道路运营阶段，易受施工扰动、环境作用诱发滑坡灾害;2）B型方案：避开主线右侧高边坡，优化闸道布置，挖除原有小型山包，补足主线路段欠方;3）经对比，B方案消除小型山包可避免施工期、运营期安全隐患，弥补主线段欠方问题，兼顾安全性、土石方平衡，决定采用B型方案。

（3）金山互通：1）主线路段左侧分离的扩建方案：主线线位受地形限制，调节难度大，欠方问题严重;互通区原分流匝道纵坡大，不利于行车安全;2）降低主线路段纵坡方案：通过合理降低扩建纵断，弥补标段欠方，减小原分流匝道纵坡，见图2;3）决定采用降低主线纵坡方案，替换原定左侧分离扩建方案，兼顾主线、互通段土石方平衡、道路运营安全。

3.4 适应地形，兼顾地方需求的隧道扩建平纵设计

受山地地貌条件限制，隧道出入口前后段，地形特征差距较大。隧道扩建平纵设计，须适应扩建地段实际地形条件，节约工程成本[6]。在保证路线指标的前提下，兼顾地方需求。

（1）风霜岭隧道、大龙头山隧道均采用两侧分离扩建。

（2）风霜岭隧道进出口路段，左侧山势较高，附近分布机耕通道，周围发育冲沟等严重不利地质构造，采取从山凹部抬高纵断的方案扩建隧道，留足通道净空，保证隧道扩建施工、后期运营安全。

（3）大龙头山隧道，进出口路段山势呈左低右高，通过抬高右线新建隧道出口纵断，适应隧道进出口山势地形。

（4）新建右线隧道，采用“人字坡”的断面设计方案，通过合理压低出口段标高，兼顾适应山势地形、满足平衡水源的设计要求，详见图3。

3.5 随形就势，协调景观的纵坡设计策略

工程设计阶段，深化原路线的既有构造物、景观的利用设计，减少新建构造物、景观工程支出，节约项目成本;既有构造物、景观无法利用时，遵循随行就势的设计策略，加强新建公路构造物、景观设计，保证改造后路段构造物、景观的整体协调性[7-8]。

该项目大龙头山出隧道口至金山段工程，采用左侧分离新建下行线扩建方案，通过合理压低新线纵坡的扩建方案设计，形成了沿山梯级分布的格局，满足了新旧线整体协调的要求，详见图4。

3.6 考虑施工期交通组织的总体设计

扩建工程设计阶段，科学设计施工交通组织方案，减少工程施工对沿线交通的不利影响。

（1）总体方案比选阶段，在两侧拼宽方案、其他方案工程量、施工成本相当的情况下，优选两侧拼宽方案，降低顺坡拼接施工难度，减小工程施工对交通的不利影响[9]。

（2）互通扩建方案设计的合理性，关乎互通保通目标的实现：1）项目整体规划设计阶段，加强施工交通组织实施可行性探讨，优化总体方案设计，落实“边扩建，边通车”的施工交通组织目标;2）保通匝道设计阶段，根据既有匝道工况、扩建道路实际需求，科学确定匝道标准，优化平纵面线形设计，保证新旧匝道的有效衔接;3）项目实施阶段，做好既有涵洞通道、匝道路面材料的回收利用，节约项目成本[10]。

（3）互通施工组织总体设计，可采用“由外向内”的设计理念：1）工程实施阶段，先进行外围工程修建施工;2）外围工程交付验收后，将交通引入外围已建道路，保障道路通行;3）结合实际情况，优化内部工程、既有道路改建施工组织，有序实施剩余工程修建，见图5。

4 结论

综上所述，改扩建工程总体方案设计，对后续工程建设整体质量、施工安全、道路投产运营安全等具有深远影響。高速公路改扩建项目工程设计阶段，应深刻把握改扩建工程要素，加强新建线路、既有线路统筹设计，结合原有道路的资料、线路调查情况，深化方案设计，为后续改扩建工程施工有序展开奠定良好基础。

参考文献

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[2]沈翔. 山区高速公路线形优化设计研究[J]. 工程建设与设计， 2021（23）： 105-108.

[3]吴姗. 山区高速公路路线方案设计探讨[J]. 福建交通科技， 2021（11）： 10-14.

[4]宋俊涛. 山区高速公路路线设计思路及选线方法研究[J]. 黑龙江交通科技， 2021（9）： 73-74.

[5]董宝明. 探究山区高速公路路线设计中存在的问题[J]. 四川建材， 2021（9）： 175-176.

[6]徐鹏， 余鸣飞， 晏涛， 刘学胜. 山区高速公路施工安全问题的原因分析及对策探讨[J]. 居舍， 2022（6）： 150-152.

[7]陈金宏. 山区高速公路桥梁施工技术要点[J]. 科技创新与应用， 2022（8）： 135-137.

[8]王赠皓. 山区高速公路服务区可持续性设计策略研究[J]. 工程建设与设计， 2022（6）： 56-58.

[9]周安民. 山区高速公路施工控制测量技术[J]. 四川建材， 2022（1）： 170+177.

[10]冯心宜. 山区高速公路总体设计与工程实践[J]. 广东公路交通， 2021（6）： 24-27.