高速公路優化設計探討

常福寬

（山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012）

隨著設計的精細化與標準化，設計與施工的關系會越來越密切。設計者需要有一定施工經驗，施工人員也需要了解設計者的意圖。設計圖紙是指導施工的綱領性文件，沒有設計圖紙施工就無從談起[1]。同樣施工要實現設計意圖也需按照圖紙要求、依據國家相關施工規范、條文等并綜合現場實際綜合考慮。

根據山西省山區高速公路工程實際情況，結合各項目后續服務和設計變更表現較為突出的問題，總結出以下的實際體會，需要在設計中重點考慮并進一步細化完善，以便減少設計變更，完善工程措施，提高設計質量，創造精品工程。

1 路線專業[2]

1.1 黃土丘陵區路線線位沿沖溝的布設

黃土區的路線布設在后續施工建設中經常會遇到排水不暢、行人通行困難等問題，主要是由于在路線方案總體設計中考慮欠缺、不全面所致，在路線總體設計中應調查清楚實地情況，以便在后續內業設計中充分考慮各方面因素，保證設計產品的質量。

1.2 靈活運用路線專業知識解決實際工程問題[3]

由于設計經驗欠缺、考慮不周全，場區拐角區域土方計算存在遺漏的問題，對于高邊坡開挖的場區，該挖方工程量相當可觀。經經驗總結后，場區拐角區域土方計算可采取下述辦法：場區無論處于何種地形，場區土方計算時要對場區邊緣四周進行路線設計，拐角處要擬合小半徑曲線，以便保證拐角處土方不遺漏，在進行橫斷面戴帽時要求路線樁號以0.2 m（或更小樁號間距）為間距。確保計算土方的斷面盡可能反映實地的地形情況，利于土方的準確計算。

路線專業知識解決場區挖方邊坡土方計算的方法與步驟如下：

按3部分計算（區域①+區域②+區域③）如圖1。

圖1 服務區場區挖方邊坡區劃圖

1.2.1 對區域①的計算方法

場區邊界寬度計入匝道橫斷面中，如圖2橫線寬度，在緯地程序中編入高速公路主線附加寬度中，在“1”斷面上讀橫斷面并計土石方量。

圖2 區域①計算示意圖

1.2.2 對區域②的計算方法

沿場區邊界（粗線）做緯地線型，如圖3區域②編入邊坡數據并讀數模成橫斷面圖，計算土石方量，其他段落設為橋隧段落不予考慮。

圖3 區域②計算示意圖

1.2.3 對區域③的計算方法

邊角部分計算按錐體的體積近似計算：V=F×h/3，式中：F為底面積；h為棱錐高。具體為：F=區域③的水平投影面積；h=兩邊挖方邊坡的h的平均值（圖 4）。

圖4 邊角部分計算示意圖

2 路基專業[4]

a）地基處理方式 路基工程大部分變更是由于地質勘探不足或路基處理方式不當引起的。建議以后的設計工作中一方面增加必要的勘探工作量。另一方面根據實際情況，采用恰當的地基處理方式。

例如：山西省臨縣至離石高速公路部分路段上的路基，由于水文、地形等因素的制約，采用換填砂礫或灰土的處治方式時，施工質量難以保證。所以對不同地基條件下的路基處治需靈活運用不同的地基處理方式方法。

山西省比較典型的地基為濕陷性黃土地基，我們在地基處理設計時，應根據公路的等級、濕陷等級、地基處理深度的要求、施工的條件等，按表1采取合理的處理措施。

表1 濕陷性黃土地基常用處理措施[4]

b）路基增設保護層 路基建成后由于與路面施工具有一定的時間差，且部分施工標段會利用路基作為運輸便道，對路基的破壞較為嚴重，建議設計時考慮施工不規范的因素增設一定量的路基保護層。

c）路堤排水 由于設計理念的差異，部分設計院大部分填方路段采取對路堤水散排的排放方式，但山區高速公路匯水而積較多樣性，散排水不現實，建議增設排水溝等。

d）漿砌片石擋土墻或砌體結構 漿砌片石砌體的施工質量已是行業內常年存在的問題，其砌筑質量較難保證，某高速公路多處路基擋墻、涵洞均有不同程度損壞，嚴重段甚至完全坍塌。建議以后在造價允許的范圍內，采取片石混凝土等替換結構。

e）邊坡防護 隧道洞口外邊坡建議采取漿砌片石滿護或砌筑第一級邊坡；紅黏土段落，在不考慮是否存在膨脹性等情況，也易采取滿護；強風化石質段落不易采取框架錨桿，由于框架錨桿需要刻槽、開挖等，施工難度較大，施工過程中往往會省略一些步驟，建議今后對強風化石質段落采取護面墻防護。

f）路基排水 蒸發池在山區高速公路中實際效果很差，且平常會成為附近居民取水、游泳等地點，易造成人員傷亡。如果條件容許，可考慮取消；山區高速公路隧道中央排水管，由于距排水點較遠，往往要在路基下布設較長，易出現堵塞等病害，建議路線選線上綜合考慮；裝砌片石排水溝、槽的質量難以保證，建議采取預制或現澆混凝土；反坡排水由下往往會加深邊溝尺寸，易造成上部挖方邊坡垮塌等，建議慎用，若必須設置，則應采取埋管等形式。

3 橋涵專業

3.1 橋梁

a）溝壁多為濕陷性黃土土質的山區“V”型沖溝，如果橋梁跨越此類沖溝，在進行橋梁布孔時，要盡量增加橋長。將橋臺置于挖方段，以確保橋臺穩定。

b）橋梁橋面鋪裝設置的泄水孔，如果正下方處于黃土斜坡上或挖方段的邊坡上時，泄水孔宜采用集中排水引至橋下溝心，或結合路基排水在橋下增設綜合排水工程。

c）斜坡處橋墩考慮施工平臺等因素，選擇合理的承臺標高，不能一味為了減少開挖工程，將承臺設置太高，導致施工平臺無法設置。

d）落石段的橋墩墩身需設防護工程，根據實地情況為防止黃土邊坡橋墩沖刷，河道應考慮是否設置一定的導流防護工程。

e）石質挖方橋臺臺背填料需考慮蓋梁施工平臺開挖引起的臺背填料工程量，臺背填料可考慮采用一定量的漿砌片石。

f）橋頭挖方，大型錐坡防護，橋墩承臺開挖放坡的線外占地需單獨計列，統一匯入征地拆遷量表。

g）寒冷地區冬季融雪劑的使用，對橋梁防撞墻、路緣石等附屬設施會造成腐蝕，建議高寒地區所有橋梁防撞墻、路緣石表面噴涂滲入式防腐蝕涂料。

3.2 通道、涵洞

a）考慮到取材、地基、施工質量等綜合因素，石拱涵機械化程度低，施工速度慢，取材運料困難。原則上涵洞結構不宜選擇石拱涵。

b）對于涵洞出水口為農田耕地的，需增加線外排水設施，將涵洞水引入就近河道。

c）對于通道兼排水的構造物需在涵底考慮人水分離設計，充分考慮通行的使用功能[5]。

d）以通行為主的涵洞涵底標高設計時建議比原地面高20～30 cm，以防通道積水。

e）對于淤地壩處的構造物建議基礎采用深處理，采用水泥攪拌樁或CFG樁。

f）對于濕陷性黃土地基采用強夯的，須注重土的物理指標，特別是含水量，高于18%的不得采取強夯處理。

g）對于大型的改造工程及線外工程，特別土方較大，挖方較深須實地核實土石類別如有必要可進行鉆探或地質挖探。

4 隧道專業[6]

a）隧道洞口 堅持“早進洞，晚出洞”的設計原則，可減少征地和開挖土石方量。同時對于灰巖質隧道洞口，在坡面陡峭、整體穩定的情況下，中、短隧道獨頭掘進時，可將洞口的超前管棚預注漿加固進洞方案調整為雙排小導管超前預注漿加固進洞方案。

b）隧道開挖 隧道設計體現動態設計與信息化施工的思想，制定地質觀察和監控量測的總體方案；地質條件復雜的隧道，應制定地質預測方案，以及時評判設計的合理性，調整支護參數和施工方案。通過動態設計使支護結構適應于圍巖實際情況，更加安全、經濟。石質隧道往往采取礦山法，應考慮放炮對山體上部土體的影響，應加強監控與測量；土質隧道應對隧道及周邊范圍內落水洞、陷穴等認真勘察，并對落水洞、陷穴進行相應的處治。

c）隧道仰坡 隧道仰坡由于開挖后直接施做隧道等，仰坡往往出現開裂、垮塌等病害，建議增設臨時防護，且仰坡的排水設置要充分做好設計。

5 結語

作為設計人員，專業技術水平高低與實踐經驗豐富與否直接關系到工程設計質量的好壞。在日常的工作中，要遵守國家的相關設計規范，加強學習并進一步理解，常思考，多請教，深刻總結經驗教訓，使自己的設計產品既符合規范，又在施工中比較方便、可行、經濟。本著設計人員的職業道德，有高度的對工程負責的責任心，不斷提高設計質量。