山区高速公路路线设计影响因素分析

李培榕

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司,贵州 贵阳 550001）

0 引言

山区地貌特殊，陡坡沟壑纷乱交错，地形复杂，山岭纵横，岩石结构差异性大，地质结构条件特殊，山区高速公路建设难度大[1-3]。影响山区高速公路路线设计的因素众多，该文分析了地形、地质、环保、规划、工程造价等因素对某山区高速公路路线设计的影响，探讨山区高速公路路线设计优化的有效措施。

1 地形对山区高速公路路线设计影响分析

1.1 横向地形对山区高速公路路线设计影响分析

山区高速公路具有地形陡峭、结构复杂、纵坡横坡交错等特点，如图1 所示为某高速公路横断面图。

图1 某高速公路横断面

山区高速公路常见的横向横坡坡度包括1 ∶4、1 ∶2和1 ∶1，地形条件越复杂，横向地面坡度越高，为提高高速公路稳定性，需要配备的路基防护措施越多，常见的增加山区高速公路稳定性的防护措施包括设计宽平台、路基加筋、原地面开挖台阶、路基支挡结构等[4-6]。山区高速公路路段桥梁桩基设置和立柱施工存在较大难度，因此在路线设计环节需通过优化方案设计，尽量避开横向陡峭地形，如果无法避免则应进行桥梁加固，同时进行项目可行性分析，选择最佳施工方案降低项目支出。

1.2 纵向地形对山区高速公路路线设计影响分析

山区高速公路纵向地形存在较大落差且结构变化复杂，图2 所示为某高速公路横纵面图。针对山区高速公路路线设计方面应当结合路段特征、地质条件、通车要求等因素综合分析，在路基和桥梁方案设计时可对多方案优化，提高项目路段稳定性和经济性，通过方案优化提高工程项目安全性。

图2 某高速公路纵断面

2 不良地质对山区高速公路路线设计影响分析

2.1 断裂构造对山区高速公路路线设计影响分析

断裂构造可导致岩体破碎降低其强度、承载力及稳定性，根据实际情况可将断裂构造分为断层、节理和裂隙三种类型。该高速公路项目区域内有明显的北向东走向的断裂构造且规模较大，遥感图形中清晰可见[7]。

（1）该高速公路沿线断裂构造明显，断裂褶皱带、断裂带覆盖里程超过山区路段线路80%，断裂构造导致山体边缘土体破裂、分解，断裂构造所致次生断裂使边坡岩体倾斜。工作区域内岩石存在节理裂隙发育，多3-4组节理裂隙，裂隙以闭合裂缝为主或偶见少量裂隙微张，裂隙密度约为2～6 条每米，岩体破碎处裂隙深且长。断裂结构导致岩体被切割成多边形、菱形、矩形、不规则形等碎块，山体完整性被破坏，稳定性不佳，岩体强度稍低。

（2）节理、裂隙构造的存在，会导致岩石破碎，降低岩体强度、稳定性、承载力等指标，同时导致地下水出露，不利于路基稳定，导致路基填充中机械振动扰动断层结构，进一步降低地基稳定性，甚至可能诱发更严重的地质灾害。节理、裂隙构造影响下，岩层承载力不足，导致桩基摩擦力降低，不适合作为桥梁承桩基[8]。

（3）区域断裂结构以节理、裂隙构造为主，降低隧道围岩完整性及承载力，导致地基摩擦力不足，同时诱发地下水渗漏，施工过程中若未能及时发现断裂结构，可能导致隧道坍塌。

（4）路基填筑后，路基加载作用下易导致断裂构造区域地基不均匀沉降和路面开裂。断裂结构区域隧道围岩需加强防护措施，导致工程造价升高。路线设计阶段应当对路基、桥梁、隧道稳定性、工程造价等因素综合分析，合理规划并对多方案调整，尽量避开断裂构造区域。

（5）断裂构造因素导致路段边坡滑动，降低岩石承载力，导致裂隙发育增加陡坡路堑边坡崩塌风险，在夹层或路段地质软硬均匀性差区域更为常见。

2.2 岩溶对山区高速公路路线设计影响分析

岩溶是以化学溶蚀为主的流水冲蚀、坍塌、潜蚀等地质作用和上述作用共同作用的现象的统称，也被称为喀斯特地貌。根据岩溶出露情况，可将其分为裸露岩溶和隐伏岩溶，山区高速公路路线设计时，应当结合地质情况合理优化，路段线路应尽量避让裸露岩溶。

隐伏岩溶广泛存在于路基且难以确定其分布状况，该现象的存在，对项目工程产生了巨大危害，尤其是在广西、湖南、贵州、江西等地高速公路项目建设中均出现过岩溶塌陷现象，严重威胁路基、桥梁、隧道安全，导致巨大的经济损失。由此可见，在山区高速公路路线设计中应当加强路基勘测，避免沿线出现岩溶路段带来潜在安全风险。图3 为某高速公路暗河分布平面示意图。

图3 某高速公路暗河分布平面示意图

2.3 崩塌对山区高速公路路线设计影响分析

岩石存在节理裂隙，会导致其抗风化能力降低、承载力水平降低、易碎性升高，浅变质岩区、碎屑岩区岩石结构复杂，多软硬不均或薄层软弱且存在夹层，软弱层浸水后强度降低、易碎程度升高，而硬质岩节理裂隙发育后稳定性不足，遭遇强烈震动或强降雨等特殊情况时会增加塌方风险。

高边坡或陡坡区域岩石层次结构复杂，地形变化明显，岩层强度低且易破碎，区域岩石多为软硬间质，人工开挖过程中易出现边坡失稳和坍塌现象，导致地质不良现象发生，影响项目进展和工程质量。花岗岩分布区域，风化层较为明显，岩体强度降低，降雨作用下易出现坡顶塌落，故在山区高速公路路线设计时，需明确高边坡工程与坍塌灾害之间的内在关联，尽量避让坍塌路段或存在坍塌风险的线路，确实难以避免的则应采取高填路基或深挖路堑等方式加固，提高路段稳定性[9]。

2.4 高液限土对山区高速公路路线设计影响分析

现行公路路基设计规范指出，路堤填料不得选用塑性指数高于26 和液限指数高于50 的细粒土，也不得使用高液限土作为路堤填料，路堤填料选用高液限土，应进行合理处置，使其符合规范后方可应用。

（1）高液限土一般不用于常规路基填筑，其含水量高、强度低、容量轻，需要采用特殊工艺进行处置后，方可达到施工设计规范要求，处理不当就会出现“弹簧”现象影响施工质量，威胁道路安全。从性价比的角度分析，高液限土的综合处理费用远远高于普通路基填方，高液限土处置费用约为每立方米12 元，远高于普通路基填方，而将其作为废方处理则会增加弃土场防护和排水工程支出。由此可见，相比于一般路基填土，高液限土不论是特殊处理填充路基，还是作弃方处理其造价均较高。

（2）高液限土含水量高且强度低，采用高液限土作为路基填方，降雨过大时会导致高液限土水饱和，若于高液限土路段设置路堑，易引发道路路堑边坡滑塌影响道路安全。由此可见，山区高速公路路线设计阶段，应当加强地质探测，尽可能避让高液限土路段或者结合项目实际情况综合分析，参考多重方案，考量高液限土应用的可行性。

3 环保对山区高速公路路线设计影响分析

经济的高速发展离不开道路畅通，近些年来山区高速公路项目建设的脚步越来越快，高速公路的快速发展促进了经济进步，为山区带来了活力。但是与此同时，道路开发也带来了生态破坏、地貌改变、水土流失、土壤侵袭、地质灾害等一系列问题。因此，山区高速公路建设中如何针对生态敏感区或环境脆弱区做好生态环境保护成为首要问题[10]。

（1）山区高速公路路线设计环节需结合实际情况合理优化路线，坚定环保理念，道路建设秉承“安全、环保、舒适、和谐”的目标，尽最大努力降低公路项目对环境的破坏，坚持以人为本的核心理念，促进道路建设与生态环境协调，助力于山区经济发展的同时保护当地自然生态，实现人与自然和谐共生，形成绿色发展的良性格局。

（2）坚持绿色环保理念，施工建设过程中严格落实，有效保护沿线生态，践行绿色科技助力生态恢复。山区公路路线设计需注重连续性，使区域历史、文化、自然、环境、建筑等相关要素和谐统一，使山区公路项目与周围环境融为一体。

4 地方规划对山区高速公路路线设计影响分析

高速公路的连通作用，对促进区域经济发展至关重要，可发挥地区辐射优势促进产业转移和行业分工，是实现全面建成小康社会目标、缩小区域经济发展差距的重要措施。

（1）地区城镇规划、工业园区规划、先行区规划、农业示范区规划、科技示范园规划等均会对高速公路路线设计产生影响。

（2）高速公路项目建设，应结合区域特点和地域交通情况，还应结合城镇发展趋势合理规划，如果地区规划不合理，将会限制高速公路路线设计的科学性，并影响项目进展。

5 工程造价对山区高速公路路线设计影响分析

山区高速公路地形复杂，相比于普通路桥建设需要更多的土方、石料、钢筋等原材料，工程造价远远高于常规公路隧道项目。

因此，在山区高速公路路线设计时应当结合地区需求、地质特征合理选择方案，不可为降低工程造价而降低路线的安全性。

6 结论

地形、地质、环保、规划、工程造价等因素均会对山区高速公路路线设计产生影响，该文对上述因素在山区高速公路路线设计阶段的作用进行了系统性分析，为高速公路路线方案的合理选择提供了参考。基于此，通过对上述因素的合理控制，结合工程造价、工程规模、工期要求、公路线型等特征提高山区高速公路路线设计的科学性、可行性。