山區高速公路擴建工程總體設計策略分析

摘要 山區高速公路擴建是提升山區高速公路通行能力的重要手段，相較于平原地區的高速公路改擴建工程，山區高速公路改擴建工程受制于地質、地形條件，施工難度，施工復雜度較高。文章以某山區高速公路擴建工程為依托，分析擴建的原則、擴建方式，總結山區公路擴建設計技術策略，可為同類工程設計提供參考。

關鍵詞 山區公路;擴建項目;總體設計;策略分析

中圖分類號 U418.8 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2022）12-0160-03

收稿日期：2022-04-15

作者簡介：肖先友（1987—），男，本科，工程師，從事公路路面施工與管理工作。

0 引言

山區高速公路改建、擴建，是改善山區鄉村交通條件的重要手段。項目實施階段，如何處理擴建工程與現有工程的關系，在不中斷交通的條件下，高質量、低成本地完成山區公路擴建施工，是亟須解決的問題[1]。該文依托具體工程，對山區高速公路擴建工程總體設計策略展開研究，對提升國內山區高速公路擴建工程質量具有重要意義[2]。

1 工程概況

某高速公路是連接福建、江西、湖南等地的干線公路，該文所依托工程是該道路改擴建項目工程的一個組成部分，該公路風霜嶺隧道段，采用兩側分離擴建;過風霜嶺隧道至紅星路段，采用兩側拼寬方式擴建;紅星至大龍山路段，經南靖互通接319國道，主干道采用兩側拼寬方式擴建，大龍山隧道段采用兩側分離擴建;過大龍山隧道至金山鎮，采用左側分離新建下行線方式擴建，設金山互通與319國道銜接。線路全長32.477 km。

2 擴建原則與方式

2.1 擴建原則

高速公路改擴建項目總體設計應遵循以下原則：

（1）合理規劃線路，減少土地占用，減少征地拆遷。

（2）增加現有工程利用，節約項目成本。

（3）通過改擴建施工，消除現有公路病害缺陷，提升現有公路通行性能、通行能力。

（4）科學進行施工交通組織設計，降低對施工段的交通影響。

（5）注意保護環境，加強景觀設計。

2.2 擴建方式

老路改擴建、新建復線是高速公路改擴建的常用形式。老路擴建根據擴建形式不同，又分為單、雙側拼接加寬，單、雙側分離加寬，交錯拼寬等形式[3]。

該工程作為山區高速公路擴建工程，線路地質、地形條件復雜，又需穿越隧道，不具備全線兩側拼寬擴建的工程條件。結合線路實際條件，主干道路采取兩側拼寬擴建為主，配合單側分離擴建的形式進行擴建，隧道路段采用兩側分離的方式擴建。

3 高速公路擴建設計技術策略分析及應用

3.1 注重原有道路的資料收集與分析

高速公路擴建工程設計階段，加強原有道路設計資料的收集、整理和分析，為擴建工程方案設計、方案優化調整提供參考。

（1）分析原設計資料，明確原路線設計線位情況、設計意圖，規避原方案淘汰設計，優化擴建方案。

（2）收集原路線地質勘測資料，調查道路運營期養護情況、病害分布、病害類型信息，掌握路段病害特征，為擴建道路養護方案設計提供指導。

（3）分析既有道路技術資料，掌握既有道路技術性能不足，深化擴建道路技術設計，克服既有道路擴建技術缺陷，滿足擴建道路公路視距、超高緩和曲線長等技術性能要求。

3.2 路線總體方案設計策略

3.2.1 把握路線布設關鍵因素，統籌兼顧，合理確定總體擴建方案

（1）總體方案設計：強化線路關鍵因素統籌設計，確保新建橋梁、隧道等構造物與既有線路構造物、沿線環境景觀的整體協調性。

（2）既有道路高邊坡處理：遵循“寧填勿挖”原則，盡量避免二次開挖，降低對老路路基的擾動。

（3）既有道路軟基路段處理：1）通過橋、路方案比選、優化，降低軟基路段偏寬長度;2）根據軟基路段土體構成，采取針對性軟基加固措施，降低擴建路段工后沉降，保證拼寬路面平穩度。

3.2.2 細化整體式路基平縱設計，優化分離路段比選

（1）路基平縱設計：收集、分析既有線路路基測量資料，掌握既有路基平縱線形指標，深化擴建路線路基設計[4]。

（2）路基標高控制思路：以原路線標高為控制標高，試驗段路基處理工后沉降數據為控制指標，控制擴建路基與原路基標高差，避免新建路基工后沉降影響路面平整度。

3.2.3 協同橫斷面，消除老路弊端

隨拼寬擴建路面道路車道數量、路基寬度增加，原有道路視距、緩和曲線超高程度等技術指標，難以滿足擴建公路技術要求。擴建路線線型設計階段，可通過協同橫斷面設計，消除原有道路視距、緩和曲線超高程度不足等弊端。

該文依托擴建工程，原定采用分離式路基方案。通過原有路基線形設計線位擬合分析，發現原有路線平面半徑、超高過渡緩和曲線長度不足，無法滿足擴建后新道路的視距緩和曲線長度要求。

設計階段，針對原有路線部分路段技術缺陷，通過維持原中央分隔帶，細化加寬部分路段路基，滿足了擴建道路視距、緩和曲線長度要求，解決了原定分離式路基方案、原路線線型設計的弊端。擴建方案見圖1。

3.3 兼顧安全、土石平衡的主線、互通協同設計

原位擴建兩側拼寬道路，路線縱坡方案設計受原路線縱坡設計限制，難以實現土石方平衡。通過主線、互通協同設計，優化匝道布置，調整標段主線、互通區土石方偏差，實現標段工程的土石方平衡[5]。

（1）該高速公路擴建工程，包含豐田、金山兩座互通，在原位擴建的總體方案下，通過統籌主線、互通段平縱設計，實現標段整體土石方平衡。

（2）豐田互通：1）A型方案：主線欠方;主線右側存在高邊坡、小型山包等不利地質，施工階段、道路運營階段，易受施工擾動、環境作用誘發滑坡災害;2）B型方案：避開主線右側高邊坡，優化閘道布置，挖除原有小型山包，補足主線路段欠方;3）經對比，B方案消除小型山包可避免施工期、運營期安全隱患，彌補主線段欠方問題，兼顧安全性、土石方平衡，決定采用B型方案。

（3）金山互通：1）主線路段左側分離的擴建方案：主線線位受地形限制，調節難度大，欠方問題嚴重;互通區原分流匝道縱坡大，不利于行車安全;2）降低主線路段縱坡方案：通過合理降低擴建縱斷，彌補標段欠方，減小原分流匝道縱坡，見圖2;3）決定采用降低主線縱坡方案，替換原定左側分離擴建方案，兼顧主線、互通段土石方平衡、道路運營安全。

3.4 適應地形，兼顧地方需求的隧道擴建平縱設計

受山地地貌條件限制，隧道出入口前后段，地形特征差距較大。隧道擴建平縱設計，須適應擴建地段實際地形條件，節約工程成本[6]。在保證路線指標的前提下，兼顧地方需求。

（1）風霜嶺隧道、大龍頭山隧道均采用兩側分離擴建。

（2）風霜嶺隧道進出口路段，左側山勢較高，附近分布機耕通道，周圍發育沖溝等嚴重不利地質構造，采取從山凹部抬高縱斷的方案擴建隧道，留足通道凈空，保證隧道擴建施工、后期運營安全。

（3）大龍頭山隧道，進出口路段山勢呈左低右高，通過抬高右線新建隧道出口縱斷，適應隧道進出口山勢地形。

（4）新建右線隧道，采用“人字坡”的斷面設計方案，通過合理壓低出口段標高，兼顧適應山勢地形、滿足平衡水源的設計要求，詳見圖3。

3.5 隨形就勢，協調景觀的縱坡設計策略

工程設計階段，深化原路線的既有構造物、景觀的利用設計，減少新建構造物、景觀工程支出，節約項目成本;既有構造物、景觀無法利用時，遵循隨行就勢的設計策略，加強新建公路構造物、景觀設計，保證改造后路段構造物、景觀的整體協調性[7-8]。

該項目大龍頭山出隧道口至金山段工程，采用左側分離新建下行線擴建方案，通過合理壓低新線縱坡的擴建方案設計，形成了沿山梯級分布的格局，滿足了新舊線整體協調的要求，詳見圖4。

3.6 考慮施工期交通組織的總體設計

擴建工程設計階段，科學設計施工交通組織方案，減少工程施工對沿線交通的不利影響。

（1）總體方案比選階段，在兩側拼寬方案、其他方案工程量、施工成本相當的情況下，優選兩側拼寬方案，降低順坡拼接施工難度，減小工程施工對交通的不利影響[9]。

（2）互通擴建方案設計的合理性，關乎互通保通目標的實現：1）項目整體規劃設計階段，加強施工交通組織實施可行性探討，優化總體方案設計，落實“邊擴建，邊通車”的施工交通組織目標;2）保通匝道設計階段，根據既有匝道工況、擴建道路實際需求，科學確定匝道標準，優化平縱面線形設計，保證新舊匝道的有效銜接;3）項目實施階段，做好既有涵洞通道、匝道路面材料的回收利用，節約項目成本[10]。

（3）互通施工組織總體設計，可采用“由外向內”的設計理念：1）工程實施階段，先進行外圍工程修建施工;2）外圍工程交付驗收后，將交通引入外圍已建道路，保障道路通行;3）結合實際情況，優化內部工程、既有道路改建施工組織，有序實施剩余工程修建，見圖5。

4 結論

綜上所述，改擴建工程總體方案設計，對后續工程建設整體質量、施工安全、道路投產運營安全等具有深遠影響。高速公路改擴建項目工程設計階段，應深刻把握改擴建工程要素，加強新建線路、既有線路統籌設計，結合原有道路的資料、線路調查情況，深化方案設計，為后續改擴建工程施工有序展開奠定良好基礎。

參考文獻

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