優化山區高速公路設計的幾點思考

趙志新

（山西平陽高速公路建設管理處，山西 陽泉 045100）

近年來，隨著山西省高速公路建設快速推進，絕大多數高速公路布線進入山嶺重丘區，其特點是地貌復雜、地形高差變化大、不良地質多、高填深挖多、橋隧比例大，同時由于技術標準高、工程工期緊，這給高速公路設計提出了新的要求。工程設計作為一個系統工程，隨著勘察設計技術手段的提高，施工圖的主體設計質量明顯提高，但由于設計周期較短，尤其是地質勘探和現場地方調查深度不足，造成設計細節考慮不周詳，從而使得在建設過程中需增加好多不可預見的費用，應引起高度重視。在平陽高速公路建設過程中，也不可避免地出現了此類問題，因此為了總結經驗，對設計中影響高速公路建設的相關問題做簡要的分析和探討。

1 總體設計

《公路勘察設計典型示范工程咨詢示范要點》提出，勘測設計人員應樹立“安全、環保、舒適、和諧”的設計新理念。高速公路應實現人、車、路、自然的和諧與統一，總體設計應將單純的工程設計拓寬為全面的建設設計，強化設計深度，擴張設計外延，這是搞好公路設計必須完善的一個重要方面[1]。具體地講，在前期設計時，要同時考慮生態、環保、便民、以及人流、物流集散等問題，切實把水土保持、方便群眾等工程措施一并列入工程建設的總體設計之中，最大限度實現自然性、實用性、經濟性、安全性的統一，系統解決工程結構耐久性、人車行駛安全性、養護維修可行性、防災減災有效性，以及環境景觀協調性等連貫問題，這些均應作為高速公路設計的最基本指導思想貫徹全過程。

2 路基、路面設計

a)路基防護多采用植物為主、圬工為輔的設計方案[2]，而實際開挖的石質邊坡地質多為風化破碎巖面，邊坡相對穩定，但坡面完整性太差，為此多數一級邊坡由2 m高矮墻調整全坡面8 m高護面墻、擋墻防護，這樣不僅改善道路景觀條件，更主要的是有的地段經過林區，坡面植草可能由于個別司乘人員亂扔煙頭引起火災，8 m高墻則可以起到防火墻的作用。這就要求施工過程中及時進行動態設計，如果等全部坡面開挖完成后再調整加強，原設計路基開挖斷面勢必不足，面對三、四乃至更高級邊坡施工相當困難，這也必將給后期管護帶來潛在不便。

b)部分路段經過地勢相對平坦的農田，無可集中匯水的自然溝渠，設計中采用坡面散排的排水方案，不設漿砌排水溝，這樣的結果實際是沖壞了農田、沖毀了莊稼，造成不必要的損失；還有很多橋頭需在一定距離內加設急流槽提前分流，優化排水設施位置及結構尺寸，避免雨水集中沖刷橋臺錐坡和護坡，這樣可以保證橋臺穩定安全。

c)部分路段線位靠近小村鎮，由于小村鎮的建設基本沒有規劃，原有的地面排水自然溝渠受到侵占、破壞，為排除公路路界范圍內的匯水，要做好排水設施與橋涵和現有排灌系統的銜接，必須設置必要的線外排水溝渠，并進行必要的鋪砌防護，以構成完善的排水系統，使匯水進入沿線人工河溝或自然河溝，以保證高速公路沿線村民的財產安全。

d)分離式路基簡單考慮本幅路基的排水，應綜合考慮曲線范圍內中間地段及兩幅排水，對于部分軟弱巖石填方段的中央分隔帶取消綠化全部用混凝土封閉，并設置防眩板，避免綠化養護滲水引起路基下沉。同時，綜合考慮到路面超高段中央分隔帶排水溝、集水井及橫向排水管系統，施工質量難以保證，易造成漏水和出水不暢，可以適當改為過水槽形式明排。

e)急流槽、邊溝、排水溝尺寸等，應結合降雨強度、排水路段長度、縱坡、邊坡高度、邊坡坡率等條件加強計算分析，合理確定，不能一味為省事將全線統一尺寸，實際結果是修建完成后，卻發現沖毀隱患，最后不得不調整結構尺寸。

f)特殊路基設計尤其是地基處理除應滿足工程設計要求外，尚應做到因地制宜、就地取材、保護環境等。比如換填材料的選取，可以選擇砂礫，但級配好的砂礫供應很少，若就地取材選擇石碴更好；比如強夯置換法的選用，在建筑物和管線附近就不可采用，避免因施工而造成財產損失。

g)設計所考慮的取棄土場未經過充分的調查選址，只是簡單地在地形圖上勾畫選址，造成進場后大多數取棄土場無法利用，位置發生變化，使臨時征地較為困難，影響施工的直接成本，更主要的是無法結合現場實際情況進行防護穩定性分析。而只有完善排水、防護和水土保持設計，才能滿足安全要求，避免次生地質災害對路基、橋涵和環境造成安全隱患。

h)路基施工機械化程度和效率已大幅提高，可由于地質復雜，可利用的填料如土、土石、石碴施工時存在交叉變化，就是單一石質變化也比較大，而且現場也無法嚴格地根據巖性和土石比例劃分合理的利用段落，無法嚴格地按照透水性的差異合理安排填筑順序，這就給質量的控制帶來很大的難度，包括現行的規范都無具體可行的控制手段，設計應該根據積累的經驗提供可靠的指導意見，并根據施工的難度考慮適當的成本費用。

i)場站、服務區選址要結合路基土石方的綜合利用，避免設置在大填大挖段落，增加場區的邊坡防護工程量；場區應合理分區確保排水順暢，同時兼顧綠化用排水坡度。

j)由于傳統的圬工砌筑工藝技術整體下滑，加上石方采用爆破開采，無論是人的技藝還是石的規格已經無法保證砌體的美觀，可考慮混凝土預制砌塊和現澆混凝土在防護排水工程及涵洞洞口建筑中的應用。

3 橋梁、隧道設計

a)陡坡路段橋梁墩臺的安全穩定問題十分重要，應盡量使橋臺進入挖方路段。沿線地形、地質復雜，部分山體橫坡較陡必要時可適當增加橋孔長度，避免承臺施工導致的大范圍開挖，破壞環境，影響相鄰墩臺的安全，一定要有相應完善處治措施，尤其是土質路段，必要時可增跨，分臺階降低坡度。這就要求進場后逐橋逐跨查看，緊密結合地形、地質和橋高等影響因素，進一步優化橋墩、樁基型式，做好橋梁墩、臺的橫斷面設計，合理確定樁頂、承臺頂標高。

b)建議公路橋墩處設置與鐵路橋相似的人員上下檢查通道及圍欄，能在日常巡查橋梁支座及墩臺情況，這樣不僅可以克服由于橋檢需交通管制、定時檢查的弊病，關鍵是還能及時發現問題，處理安全隱患。跨既有線路的橋墩增設防撞設施，避免橋墩的沖撞損毀。

c)對于隧道的洞口應加強綜合排水和黃土邊、仰坡穩定性設計，應根據地質、地形條件適當調整洞門位置和型式、增加隧道長度，以減少洞口開挖高度，節省邊仰坡防護工作量，避免大刷大挖造成的邊坡失穩；對于雙洞更應結合氣候條件，避免陰坡內側明洞過短，以致冬天路面結冰影響行車安全，對洞口的結構形式可進行專業設計，結合地域文化特色來提升高速公路形象和品牌。

d)對于隧道圍巖的分級設計應推廣適合山西省高速公路的新圍巖亞級分級方法，確定各亞級圍巖三車道的相關支護結構參數，豐富圍巖亞級分級在隧道施工中的應用，相應的招標清單隧道開挖子目也按圍巖級別確定單價。與常規圍巖分級相比，新圍巖亞級分級更為細致，能有效節約隧道造價和減少隧道圍巖變更，同時工程安全性更強。

e)應進一步加強地質詳勘工作，查明其分布狀況及工程性質，為設計和施工提供準確依據。公路勘察設計規范中山區高速公路地質勘查鉆探需500 m一個鉆孔，但這對于山區高速公路來講還是不夠的，特別是部分路段地質條件復雜時，勘察設計不細致會造成地質情況與設計不符，致使施工、監理、設計和建設方等忙于對其變更，造成相應的方案調整等工作復雜困難，甚至是工期延誤。

4 結語

設計文件作為一個系統工程，隨著勘察設計運用的科學技術手段越來越先進，施工工藝水平、機械化作業程度越來越高，要求的標準化施工不斷提高，這就要求設計也必須在精細化、服務創優上下功夫，比如在對可預見的電力拆遷架設、跨鐵路管線、征地拆遷、用水、自發電比例、施工出入道路繳費、協調等費用估計方面，考慮施工時氣象環境和社會環境的影響提前采取預防措施方面，結合地方土地耕地利用進行取棄土場選址方面，通過部分段落的景觀綠化、景點布設提升高速公路文化內涵方面等，把公路簡單的方便出行功能，通過綜合設計提升品質，從設計角度減少安全隱患，使高速公路變得更美觀、司乘人員感覺更舒暢。