通定高速公路两阶段施工图设计方案研究

郭兵文，魏世龙*，黄鹏菽，贾存鹏，，庞建平

（1．兰州石化职业技术大学 土木工程学院，兰州 730060；2．甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司，兰州 730030）

滑坡、地震、气候对工程施工尤其是对高速公路的施工影响很大，本文有针对性地对古滑坡路线方案和宁远镇过境段路线的初步设计方案与施工图方案进行路线、路基、路面、桥梁、隧道和交叉方面的比选，得出实际的施工方案，从而解决高速路和现有天巉路的横向排水困难的问题，为以后此类工程项目提供相应设计方案与施工图方案。

1 工程概况

1.1 项目概况

本项目是连接通渭县、安定区的一条便捷通道，同时也是连霍高速定西境内的第二通道，能够将两地大量的人文和自然旅游资源有机地联系起来，形成一条有着丰富人文旅游资源和自然景观的旅游走廊带，带动当地经济发展[1-3]，而且景家店至唐家岔段与连霍高速构成定西市绕城高速，有利于定西市城市发展。项目的建设对于完善区域路网结构、带动区域社会经济跨越式发展、促进和谐社会和加快全面建成小康社会起到积极的作用[4-5]。项目路线起点（K0+000）位于通渭县城北张家台子与规划S35景泰至礼县高速公路以枢纽立交相接，经通渭县、马营镇、宁远镇、李家堡镇、凤翔镇景家口、团结镇、关门口、池沟、万崖、新庄门、称钩驿镇，至本项目终点（K118+040.877）称钩驿镇唐家岔沟口与G22青兰高速公路（与连霍高速公路共线）设置枢纽立交衔接。路线全长114.868 km，总体呈东南向西北走向。项目分两期实施。一期工程起点位于通渭县城西侧杨家嘴（K5+920），与X093线以平面交叉连接，以衔接通渭县城市道路，同时设置主线收费站，并预留通渭西互通立交位置，终点（K118+040.877）位于安定区称钩驿镇唐家岔沟口，与G22青兰高速采用枢纽互通立交连接本项目一期工程路线全长108.948 km。二期工程起点位于通渭县张家台子，终点与一期工程顺接，并在规划S35线位明确后与S35同步实施。

1.2 项目规模

本项目路线全长114.868 km，一期工程路线长108.948 km。一期工程主线共设置桥梁23 841.62 m；其中特大桥1 174.5 m/1座，大桥21 080.5 m/61座，中桥1 176 m/14座，通道桥410.62 m/20座；涵洞86道，通道涵102道（均以双幅计，不含立交匝道桥涵），天桥5座；共设置隧道5 824 m/5座。桥隧占路线总长的27.2%；全线共占地6 001.58亩（1亩约等于667 m2，下同）；挖方共计1 700.807万m3，填方322.411万m3。共设置互通式立交11处，一期工程共设置互通式立交10处（其中枢纽互通2处），即通渭西立交、马营立交、红土窑立交、李家堡立交、高养中心立交（专用立交）、景家口枢纽立交、定西南立交、定西西立交、称钩驿立交和唐家岔枢纽立交。

2 沿线地形地貌、滑坡、地震及气候特征

2.1 地形、地貌

项目区原始地形受新构造运动的控制及后期流水作用的侵蚀，使得各地特征有所不同。按地貌类型的基本形态、组合形态、展布规律、空间关系及成因类型等特征，区段内地貌类型主要为黄土堆积侵蚀长梁缓坡区如图1所示。

图1 黄土堆积侵蚀长梁缓坡地貌

该地貌主要分布于山前河谷阶地后缘，由黄土梁峁组成，海拔一般为1 800～2 250 m，相对高差一般为50～200 m，梁顶不宽，坡翼到谷缘坡梁较长，坡面积较大，坡度在15°～25°。该区除局部出露的花岗岩、新近系褐红色黏土岩外，主要由风积黄土堆积而成，形成黄土堆积丘陵或长梁地貌，主要分布地层为第四系上更新统风积黄土（Q3eol），下部为第四系下、中更新统（Q1-2al+pl）粉质黏土和砂砾层，下伏基岩为新近系临夏组第四段（N2l4）泥岩。

2.2 水文地质

项目区属干旱区，常年干旱少雨，河流冲沟常年干涸，只在每年暴雨季节形成洪流，地下水主要在黄土梁间川台地貌区和黄土泥岩面附近存在，地下水类型为潜水和上层滞水。大气降水是工程区地下水的主要补给来源，主要通过含水层孔隙、裂隙直接渗入补给，在斜坡段随地形由高到低迳流运动，排泄于沟谷或河流，水文地质条件相对简单。

2.3 滑坡

拟建公路位于陇中黄土高原丘陵壑区，沿线滑坡发育，多为黄土滑坡，主要分布于黄土沟壑区相对陡立的两岸或边坡地带，滑坡总体不发育。滑坡体一般堆积于坡脚处，部分被流水或人工搬运冲走。滑体规模主要取决于土体厚度和性质、斜坡的宽度、完整性和临空面的高度，以中、小规模滑坡为主，滑坡平面上呈圈椅状、弓形、舌形，滑坡周界清晰。经地质选线绕避，路线走廊带大多滑坡距线路有一定距离，对拟建工程无直接影响。

2.4 地震

根据GB 18306—2015《中国地震动参数区划图》表C.28“甘肃省城镇II类场地基本地震动峰值加速度值和基本地震动加速度反应谱特征周期列表”：通渭县、华家岭乡、马营镇、宁远镇、李家堡镇、团结镇地震基本烈度为VIII度，地震动峰值加速度值为0.20 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s；凤翔镇、内关营镇、秤钩驿镇地震基本烈度为VII度，地震动峰值加速度值为0.15 g，地震动反应谱特征周期为0.45 s[6-8]。

2.5 气温、降雨、日照、蒸发量、主导风向及冻深等

研究区属于温带半干旱气候区。总的气候特点是降水稀少、干燥寒冷、昼夜温差大和冬季较长。据定西多年气象资料统计，多年平均降雨量约390 mm。境内降水分布很不均匀，区域降水量从东向西递减，具体见表1。

表1 工程区气象条件表

3 路线方案的优化及比选论证

选取全线具有典型代表性的古滑坡路线段（K12+500—K12+800）和宁远镇过境段（K47+300—K50+000）为例进行线路设计的优化和必选论证，施工图设计阶段根据初步设计确定的路线走向，经实地调查地形、地物，充分考虑沿线城镇规划、生态环境、施工条件和施工期间的车辆保通、工程造价、当地政府群众意见，对全线路线方案进行了优化及比选论证。

3.1 古滑坡路线方案（K12+500—K12+800）

初设阶段在K12+450—K14+000设置填方路基压占现有牛谷河沟道，对滑坡形成反压，但天巉路在此段为高填方路基，在对应主线桩号K12+656、K13+500处设置低位排洪涵，向牛谷河沟道排水，填沟方案导致高速路和现有天巉路的横向排水困难。施设阶段对此段方案进行优化，为绕避滑坡将高速公路路线调整至原天巉路位置，原天巉路左改移。有效解决高速路和现有天巉路的横向排水困难的问题，无需将此段天巉路低位涵废弃。对滑坡前缘无扰动，避免地质灾害，具体方案对比见图2、表2。

图2 K12+500—K12+800初步设计与施工图设计方案对比图

表2 主要技术指标及工程规模对比表

3.2 宁远镇过境段（K47+300—K50+000）

初步设计K48+000—K48+200段设置于前川河回水湾顶部通过，该回水湾河底至坎顶高约45 m，初步设计线位标高距河底高差约58 m，路基边缘距坎底约90 m，且K48+050—480段右侧填高较高，最大填高约25 m，该段施工难度大，运营期间存在一定的安全隐患，因此施工图阶段将该段平面线位调整至坡脚处，K47+960—290段设置11～30 m桥梁跨越回水湾。该段施工图设计较初步设计增加桥梁长度150 m，具体方案对比见图3、表3。

图3 K47+300—K50+000初步设计与施工图设计方案对比图

表3 主要技术指标及工程规模对比表

4 结论

现场调研分析了线路经过区域的地形地貌、滑坡、地震及气候对其的影响，有针对性地对古滑坡路线方案和宁远镇过境段路线方案的初步设计方案与施工图方案进行路线、路基、路面、桥梁、隧道和交叉方面的比选，得出实际的施工方案，有效地解决了高速路和现有天巉路的横向排水困难的问题，无需将原有路低位涵废弃，对滑坡前缘无扰动，避免地质灾害。宁远镇过境段路基最高填方达25 m，原初步设计施工难度较大且存在一定的运营安全隐患，优化后的实际施工方案增加150 m的桥梁解决了隐患，降低了施工难度，有效优化了初步设计。