浅谈山区高速公路路线设计

浅谈山区高速公路路线设计

收稿日期:2007201215

作者简介:潘　铁(19722),男,工程师,山西省交通规划勘察设计院,山西太原　030012

潘　铁

摘　要:结合汾离、离军等高速公路的路线设计实践,分析了山区高速公路路线设计的要点,指出工程方案的选用对路线方案起着制约与影响的作用,得出了合理选择工程方案是降低工程造价、布置安全合理线位的关键。关键词:山区高速公路,路线设计,总体设计,灵活布线中图分类号:U412.32文献标识码:A

　　山岭重丘区复杂的地形、地质、水文条件导致了山区高速公

路的路线设计、总体设计具有其自身的特点,如何准确把握山区高速公路的特点、难点,合理掌握技术标准,灵活布设线位不仅关系到公路的使用功能、服务水平,也是降低工程造价和运营成本的关键。文中结合汾离、离军等高速公路的路线设计实践,谈山区高速公路路线设计的一些体会。

1　贯彻地质选线原则,结合不同的地质条件灵活布线

山区公路环境载体主要是自然环境,也是地质环境。山区一般地形地质条件复杂,生态环境脆弱,地质灾害多发,高速公路的建设不可避免地要切坡、填沟、打隧道,对地质环境造成严重破坏,处理不好还会诱发和加剧各种地质灾害,增加公路建设投资,影响工期,甚至给运营阶段带来严重的安全隐患。地质条件是客观存在的,山区高速公路在自然地质环境中穿行,并对地质环境进行改造,应该认识地质规律,尊重地质规律,在设计中充分考虑地质因素,遵循地质原则,从源头上尽量减少山区高速公路对自然环境的破坏,并且为施工和运营提供良好的条件。

在汾离、离军等山区高速公路路线设计中,地质工作始终贯穿于设计、施工和运营的全过程。对地质现象和规律的认识由面到线、由线到点、由表及里、由粗到细、由宏观到微观,逐步深入,根据不同阶段采取了不同的方法和手段。即工可阶段,贯彻地质选线的原则;初设阶段,突出重大地质病害对路线方案的制约;施工图设计阶段,详查工点地质条件。对于重大的地质病害尽量绕避,实在无法绕避的则考虑工程措施的可能性与可靠性,在路线的平纵面优化上下功夫(采用分离式路基、用桥隧构造物通过、从滑坡体上部通过、半路半桥等),避免高填深挖,以减少对地质环境的破坏,提高工程措施的可靠性和安全度。对地质病害以防为主,以治为辅,能避则避。

以汾离高速公路为例,经勘察发现全线范围内有4处滑坡,分别为靳家庄1号,2号、杨家庄及神桃沟滑坡,在设计过程中对线位进行反复优化后,4处滑坡均采取避让方式通过。事实证明,必要时适当增加工程造价绕避不良地质地段往往比后期被动处治增加的投资要低得多。

2　尽可能避免高填深挖、缩短隧道长度

高填深挖段落多、边坡高、桥隧占路线里程的比重大,是山区高速公路给人们最直观、最深刻的印象,也是直接导致造价高昂的重要因素。高填深挖路基不仅对环境造成严重的破坏,而且其安全性、耐久性也令人忧虑不安;而隧道不仅造价高,长隧道及特长隧道的通风、照明、消防等所增加的运营养护费用也很可观。因此,“以桥梁取代高路堤,以隧道取代深路堑,以隧道群取代特长隧道,在可能的情况下调整线位以桥换隧,设置适当的高架桥或

压前应将预热用的混合料铲除。在摊铺新混合料时应调整好预留高度。接缝摊铺层施工结束后再用3m 直尺检查平整度,不合格时,应趁混合料尚未冷却立即处理,以保证横向接缝处的路面平整度。

3　沥青路面不平整的处理措施

1)在摊铺层表面有个别超尺寸颗粒,被熨平板带动而在层面

划出不规则的小沟,或在摊铺层面有少数超尺寸颗粒因被熨平板带动而在其后形成小坑洞。处理方法是人工及时将适量的细骨料沥青混合料填补并及时碾压整平。

2)摊铺机摊铺后有局部一片或一条较宽的带,带内混合料的碎石被压碎。处理方法是人工及时把被压碎的碎石混合料铲除并选用合适的沥青混合料补齐、整平。

3)表面层混合料有离析现象。处理方法是人工及时补撒适

量的沥青混合料细骨料。

4　结语

1)摊铺不合格的混合料会直接影响沥青路面的平整度。

2)选择性能优良的施工摊铺机械会提高沥青路面的平整度。3)良好的施工碾压工序是提高沥青路面平整度的重要措施。4)沥青路面的接缝处理是影响路面平整度的重要指标。

参考文献:

[1]沙庆林.高速公路沥青路面早期破坏现象及预防[M].北京:人民交通出版社,2001.

[2]沙庆林.高等级公路半刚性基层沥青路面[M].北京:人民交通出版社,1993.

Asphalt pavementsmoothnessresearch

YANGYan 2jin

Abstract:Aimingattheim

portanceofthe

pavementsmoothness,itanal

yzesthe principleof generatingas phalt pavementrou ghness,discusses

theconstructiontechnolo gyandcontrolmethodofim proving pavementsmoothness,andbrin

gsforwardthecorres pondingtreatmentmeasures,

whichwillim provetheas phalt pavementsmoothnessandelon

gatetheservicelife.

Ke ywords:asphalt pavement,smoothness,

jointseam

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第33卷第15期2007年5月　　　　　　　　　　　　　　山西建筑SHANXI 　ARCHITECTURE 　　　　　　　　　　　　　Vol.33No.15May.　2007

半幅桥,而大大减少高填深挖段落,或取消有安全隐患的、不利于

环保的高边坡”的思路贯穿了汾离、离军高速公路路线平、纵面布设的始终,在设计中反复优化线位,以降低工程造价、更好地保护环境。

如汾离高速公路在跨越沟谷时大多采用高桥位,既避免了高填深挖,又大大减少了隧道数量,全线78km 仅设两处隧道。其中薛公岭隧道,初步设计隧道长度为2300m,施工图设计时经综合考虑纵坡及地形因素,将路线右移40m,增设一个交点,使隧道由2300m 调整为2035m,缩短265m,减少了工程投资。

3　结合不同的地形条件灵活布线3.1　陡坡路堤

当路基填方范围受到或路基大量借方,而段落前后或为避免隧道、或为避免深挖路堑等因素而不允许压低设计标高时,采用了加筋陡坡路堤,以达到路基稳定,适应狭窄地形,减少路基借方的目的。如汾离高速公路有19段高填路堤,如按正常填方边坡则路堤边坡侵占原有沟渠、房屋和旧G307,设计中采用边坡坡率为1∶0.75～1∶1的加筋路堤收缩坡脚,加筋材料采用单向(双向)拉伸型土工格栅,坡面采用三维网加种草(灌木)防护,较好地解决了经济性和安全性统一的问题。

3.2　上、下行分离的高低式路基(台式路基)

在地面横坡陡峻的路段,为降低填方、挖方边坡高度,减少防护、支挡工程量,采用上、下行分离成不同高度的高低式路基,使之贴合地形。如汾离高速公路K62+300～K65+500段,路线位于黄土梁峁的下缘,地面横坡较陡。路线左侧是高差70m 以上的黄土陡崖,路线右侧为房屋建筑。若抬高线位,则路基右侧挡土墙高度最大达25m,因地基承载力较差,挡土墙设置难度太大;若降低路基高度,则路面深入左侧黄土陡崖,造成路堑边坡高度达50m 以上,路堑高边坡的安全性隐患较大。在该段平面不具备分离条件下,采用了纵面分离的台阶式路基方案,长度为3.2km,左右幅路基高差约为10m,有效地减小了上边坡挖方高度和下边坡挡土墙高度。

3.3　高路堤、填石路堤

1)山区高速公路布线难以避免出现高填方路堤;2)大量的路

基开挖土石方及隧道洞渣又需要在高填路堤利用。因此对于一些山凹、窄口的山谷,在采取稳定(包括沉降)及环保措施的基础上,允许科学的、合理的、经济的高填方路堤、填石路堤的存在。如汾离高速公路,地形复杂,冲沟密度较大,在初步设计阶段,根据地形、地物及填挖情况有一半以上的冲沟选择了以桥梁的方式跨越,致使该项目出现了将近400万方的弃方,弃土场只能选择一些较大的冲沟,而弃土便道需设置在冲沟两侧陡坡上,其开挖量也是非常大的。基于上述考虑,施工图设计中构造物的设置原则为:有条件设置高填路基的,尽量不设桥跨方案,特别是有基岩出露或砂砾的冲沟。结合实际地形地质情况,将初步设计时的王家沟大桥(6m ～30.0m 预应力混凝土先简支后连续箱梁)、红花沟大桥(9m ～30.0m 预应力混凝土先简支后连续箱梁)、吴家沟大桥(3m ～50.0m 预应力混凝土先简支后连续T 梁)、西沟大桥(4m ～25.0m 预应力混凝土先简支后连续箱梁)、石盘村大西沟大桥(3m ～40m 预应力混凝土先简支后连续T 梁)5座大桥取消,以高填涵洞和路基取代。

4　隧道形式、轴线及洞门位置的选择4.1　隧道形式

根据山区的地形、地质条件以及路线布设的需要,采用隧道形式一般有:标准间距的分离隧道、小净距隧道、连拱隧道。综合几条山区高速公路隧道形式的比选与采用,得出以下结论:

1)长大隧道一般采用标准间距的分离式隧道;2)若受长隧道进出口地形的严重制约,在洞口段可依地形的需要布设成小净距;3)对于中短隧道,若隧道进出口地形条件许可,应尽量布设成分离隧道以节省造价,尤其是在路基里程短的隧道群段落更是如此;4)在中短隧道进出口地形困难的情况下,小净距、连拱的隧道形式是较好的选择。两者相比,若地质条件较好,则应布设成小净距;若地质条件较差,围岩以Ⅱ类,Ⅲ类为主,则小净距隧道的造价就比连拱隧道高且中夹岩体的加固难度大,应选择连拱隧道形式。

4.2　合理选择隧道轴线及进出口位置

隧道轴线、进出洞口位置的选择,直接关系到隧道的长短、洞身的安全、进出口条件的好坏。主要应注意以下几点:1)充分研究地形地貌及已掌握的地质资料,把隧道洞身置于稳定的地层中,尽量避免穿越断层、破碎带等不良地质;若实在难以避免,要尽量与之正交;2)傍山隧道的轴线应尽量向山内移,以避免因覆盖层过薄而导致洞身的偏压。评判覆盖层是否过薄的尺度与围岩的类别、山体的横坡度等因素有关,一般应不小于10m ～25m;3)隧道轴线尽量与等高线垂直。正交的洞口不仅使洞口段衬砌结构受力好,而且边坡、仰坡的开挖量也小;4)洞口应尽量避免落在狭窄的山凹之中。狭窄的山凹处往往地质条件差,或有挤压破碎带,或是坡积、残积层厚,大大增加了洞门处理的费用及施工的难度。

5　结语

山区高速公路路线设计方案与工程方案有着极强的内在联系,相辅相成,工程方案中的不良地质处理、高路堤、高架桥、深路堑、隧道等方案的选用,对路线方案有着重大的制约与影响,选择不同的工程方案往往改变了路线的总体布局,这正是山区高速公路的重点与难点。路线设计在满足现行公路工程技术标准和规范的前提下,其设计方法和指标大小的采用没有一个绝对的、固定的模式可遵循。在进行线位的布设过程中,需要充分研究地形、地质、水文和环境条件,进行综合地、全面地分析,抓住“主要矛盾”、兼顾“次要矛盾”,合理选用工程方案,最终布设出总体上经济、安全、合理的线位。参考文献:[1]霍　明.山区高速公路勘察设计指南[M].北京:人民交通出

版社,2003.7.

Onmountainoushi ghwayroadroutedesi

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Abstract:Combinedwiththedesi gnroute

practiceofFenliandLi

junhi ghway,itanal ysesthemain pointsofmountainoushi

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design,pointsoutthatthechoiceof planhasrestrictedeffect,concludesthata

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costaswellasla

yingsafeand properroute.

Ke ywords:mountainoushi ghwayroad,routedesi

gn,generaldesi gn,flexibleroute

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292・第33卷第15期2007年5月

山西建筑