童　韜

(招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司， 重慶　400067)

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安全環(huán)保和土地節(jié)約理念在云南普宣高速公路路線比選中的應(yīng)用

童韜

(招商局重慶交通科研設(shè)計(jì)院有限公司， 重慶400067)

摘要：云南省普宣高速公路是典型的山區(qū)高速公路，地質(zhì)及地形條件復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱。結(jié)合該項(xiàng)目路線設(shè)計(jì)中重點(diǎn)路段方案比選，對(duì)如何貫徹落實(shí)“安全環(huán)保及節(jié)約土地資源”等設(shè)計(jì)理念的情況進(jìn)行介紹，相關(guān)設(shè)計(jì)思路可供其他山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)借鑒。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速公路；路線設(shè)計(jì)；安全；環(huán)保；土地節(jié)約

2004年9月，全國(guó)公路勘察設(shè)計(jì)工作會(huì)議提出了“六個(gè)堅(jiān)持，六個(gè)樹(shù)立”的公路設(shè)計(jì)新理念。10多年來(lái)，隨著勘察設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，廣大的設(shè)計(jì)者對(duì)設(shè)計(jì)新理念進(jìn)行了深入的認(rèn)識(shí)與探索，并提出了“安全至上、環(huán)境優(yōu)美、資源節(jié)約、公眾參與的系統(tǒng)最優(yōu)”的新理念核心內(nèi)涵。

相對(duì)于平原地區(qū)，高原山區(qū)有著地質(zhì)地形條件復(fù)雜、生態(tài)脆弱，遭破壞后極難恢復(fù)、土地資源稀少的特點(diǎn)。在高原山區(qū)進(jìn)行高速公路設(shè)計(jì)時(shí)，最為突出的問(wèn)題即是如何實(shí)現(xiàn)行車(chē)安全、如何保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境、如何節(jié)約土地特別是農(nóng)田資源。本文結(jié)合云南省普宣高速公路路線設(shè)計(jì)，闡述如何落實(shí)“安全、環(huán)保和土地節(jié)約”的設(shè)計(jì)理念。

1工程概況

普立(滇黔界)至宣威公路(簡(jiǎn)稱(chēng)普宣高速公路)是國(guó)家高速公路網(wǎng)“7918”網(wǎng)中東西向橫12杭州—昆明—瑞麗(口岸)高速公路的一段，是連接我國(guó)東部、西南部及通向南亞、東南亞各國(guó)的公路通道，也是云南省“9210”干線公路骨架網(wǎng)(9條放射線、2條環(huán)線、10條聯(lián)絡(luò)線)的聯(lián)絡(luò)線之一。路線由東北向西南展布于曲靖市宣威市境內(nèi)，起點(diǎn)接杭州—瑞麗高速公路貴州省畢節(jié)(川黔界)至六盤(pán)水段止點(diǎn)(即在滇境內(nèi)與北盤(pán)江大橋相接)，止點(diǎn)位于宣威市板橋鎮(zhèn)，與擬建宣威至天生橋高速公路相接。

普宣高速公路全長(zhǎng)84.955 km，全線按雙向4車(chē)道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計(jì)速度為80(100)km/h，整體式路基寬度24.5(26)m，分離式路基寬度12.5(13)m，括號(hào)內(nèi)數(shù)據(jù)為后40 km指標(biāo)。

2工程特點(diǎn)

2.1地形條件復(fù)雜

普宣高速公路普立段路線地形主要分為2個(gè)段落，即起點(diǎn)段的高山峽谷路段和之后的溶蝕淺丘路段。高山峽谷路段地形條件復(fù)雜，位于云貴高原云南省與貴州省交界的斜坡地帶。其路線左鄰滇黔2省界河清水河，清水河為“V”型沖溝，河谷階地不發(fā)育，兩側(cè)溝谷陡峭，路線高差大。

2.2地質(zhì)條件復(fù)雜

普宣高速公路路線走廊區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，穿越的主要構(gòu)造形跡呈南北向，其南北向發(fā)育的一系列褶皺及斷裂構(gòu)造受東西向發(fā)育的構(gòu)造帶限制；受地質(zhì)構(gòu)造影響，巖體完整性差，強(qiáng)度普遍較低；路線屬地震多發(fā)區(qū)，地震頻繁，其特點(diǎn)是震源淺，烈度大。

分布的主要不良地質(zhì)現(xiàn)象為順層、巖溶、危巖、紅粘土、煤層采空區(qū)及崩塌堆積體。

2.3沿線環(huán)境脆弱

普宣高速公路路線所經(jīng)地區(qū)屬于以高原地貌形態(tài)為主的滇東高原，受北盤(pán)江及其支流的切割較深，形成侵蝕較破碎的山地，沿線地質(zhì)構(gòu)造巖性以灰?guī)r為主，石漠化嚴(yán)重。由于該地區(qū)人為活動(dòng)頻繁，自然天然植被已遭到一定程度的破壞，其密度低、種群少，多已被改為山地，覆蓋率低，故邊坡開(kāi)挖極易產(chǎn)生次生地質(zhì)災(zāi)害，給道路本身及行車(chē)帶來(lái)安全隱患。

2.4沿線土地資源珍貴

普宣高速公路路線位于高原灰?guī)r區(qū)，土地資源特別是耕地更為珍貴稀少，布線時(shí)盡量利用山地及荒地等價(jià)值較低的土地，節(jié)約資源保護(hù)耕地。

3路線設(shè)計(jì)[1-4]

3.1路線設(shè)計(jì)原則

路線布設(shè)的好壞，與地形、地質(zhì)等的協(xié)調(diào)程度極大影響著其他專(zhuān)業(yè)的設(shè)計(jì)和工程造價(jià)。路線設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合“安全、環(huán)保、和諧、舒適、節(jié)約”的設(shè)計(jì)理念，遵循“安全選線、地質(zhì)選線、地形選線、環(huán)保選線、人文選線、標(biāo)準(zhǔn)選線”設(shè)計(jì)原則，并將“安全設(shè)計(jì)”的設(shè)計(jì)思想自始至終貫穿在選線的各個(gè)環(huán)節(jié)。

3.2重點(diǎn)路段方案比選

初步設(shè)計(jì)階段，經(jīng)過(guò)與沿線地方政府的溝通、現(xiàn)場(chǎng)踏勘，并結(jié)合地質(zhì)調(diào)查及鉆探，對(duì)一些局部重點(diǎn)路段進(jìn)行了仔細(xì)研究，擬定了合理的路線方案。

3.2.1針對(duì)安全環(huán)保的方案比選

普宣高速公路路線起點(diǎn)臘龍路段為高山深切峽谷地形，山高坡陡，如圖1所示。從圖1可以看出，路段斜坡出露地層為二疊系下統(tǒng)棲霞組二段的灰?guī)r；陡崖位于斜坡的頂部，崖底部分布臘籠村接響寶路的通村公路，公路下方為自然斜坡，路線走廊內(nèi)側(cè)至陡崖底部為村級(jí)公路形成的小臺(tái)階，地形標(biāo)高為1 508.0～1 512.20 m，地形坡度為45°～60°；陡崖處地形標(biāo)高約為1 512.20～1 560.0 m，陡崖高約30～47.80 m，地形坡度為85°～90°；危巖體主要分布于擬建公路右側(cè)陡崖上，形成的危巖(危石)體規(guī)模大小不等，呈板狀塊體，一般為3 m×2 m×1 m(長(zhǎng)×寬×厚)，體積一般為5～6 m3，但最大可達(dá)10 m3；巖體中卸荷裂隙發(fā)育，張開(kāi)寬度一般為0.05～0.20 m，呈上寬下窄狀，無(wú)充填，且少量塊體已與母巖巖體分離，在外在因素影響下，有產(chǎn)生滑塌、傾倒的可能，對(duì)高速公路及行車(chē)安全危害嚴(yán)重，是該段存在的主要不良地質(zhì)。圍巖分布及裂隙發(fā)育如圖2、圖3所示。

圖1　臘龍路段線位

圖2　危巖分布區(qū)全貌

圖3　巖體受裂隙切割形成的板狀危巖體

布線時(shí)，為避免對(duì)右側(cè)危巖的擾動(dòng)，路線要么向左偏移設(shè)置橋梁以完全脫離危巖邊坡，要么繼續(xù)向右靠山體內(nèi)側(cè)設(shè)置隧道。由于路段山體橫坡較陡，路線向左勢(shì)必要大幅增加橋梁規(guī)模，且受地形條件的制約，該段橋梁施工條件極為困難；其次，施工階段，橋梁樁基及路線右側(cè)80 m高邊坡開(kāi)挖產(chǎn)生的落石對(duì)路線左下方村莊會(huì)造成安全隱患，故路線向左偏移的方案不合理。詳勘階段鉆探分析表明，該段卸荷帶的破碎巖體對(duì)擬建隧道無(wú)較大影響。因此，施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，將該段線位偏向山體內(nèi)側(cè)并設(shè)置隧道通過(guò)，不僅可減少橋梁規(guī)模和墩臺(tái)高度，避免高邊坡危巖開(kāi)挖及橋梁施工產(chǎn)生的落石對(duì)路線左下方村莊的安全影響，而且還可保護(hù)自然環(huán)境，避免邊坡危石在施工階段及運(yùn)營(yíng)階段對(duì)村莊及公路行車(chē)造成危害。同時(shí)，施工圖設(shè)計(jì)方案還可減少對(duì)當(dāng)?shù)匚ㄒ煌ù宓缆芬彩俏ㄒ皇┕け愕赖挠绊懀诶谒淼兰皹蛄菏┕さ耐瑫r(shí)，保障了沿線居民的出行。在考慮方案實(shí)施階段安全、環(huán)保的同時(shí)，也納入了運(yùn)營(yíng)階段的安全因素[5]，體現(xiàn)了“安全、環(huán)?！钡脑O(shè)計(jì)理念和原則。臘龍段路線方案比選見(jiàn)表1。

表1　臘龍段路線方案比較

3.2.2針對(duì)不良地質(zhì)情況下的安全比選

針對(duì)普宣高速公路松山段穿越斷層的情況，在初步設(shè)計(jì)階段和施工圖階段分別進(jìn)行了B線方案隧道穿越和K線方案橋梁跨越的比較分析。初步設(shè)計(jì)階段，松山段路線采用B線方案，設(shè)置了長(zhǎng)3 441.6 m的松山特長(zhǎng)隧道，其洞身穿越團(tuán)山右行捩斷層(F63)。該斷層呈近北南向發(fā)育，延伸方向5°～10°，延伸長(zhǎng)約12 km。斷層面傾向東，水平斷距約為1 500 m，垂直斷距約為100～500 m，地貌上為一筆直的溝谷，見(jiàn)斷層角礫巖，礫石為白云巖及灰?guī)r，礫徑1～5 cm，個(gè)別可達(dá)20 cm，有擠壓現(xiàn)象。近斷層處的石炭系上統(tǒng)馬平群(C3mp)灰?guī)r中發(fā)育粗晶方解石脈，為壓扭性斷裂構(gòu)造。由于隧道洞身與該斷層交角較小，不利于隧道結(jié)構(gòu)安全，且其左右洞之間橫洞較長(zhǎng)(達(dá)90多m)，即不利于救災(zāi)、運(yùn)營(yíng)安全，又致使橫洞工程量較大，通風(fēng)照明及后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用高，如圖4所示。鑒于此，在施工圖設(shè)計(jì)階段采用K線方案，將松山特長(zhǎng)隧道方案調(diào)整成2個(gè)長(zhǎng)隧道(普立隧道長(zhǎng)1 374 m，大坪子隧道長(zhǎng)1 444 m)和1個(gè)中隧道(頂明棵隧道長(zhǎng)617 m)的隧道群方案，并設(shè)置大坪子中橋以較大交角跨越了該斷層形成的溝谷，從地質(zhì)角度優(yōu)化了該段線位[6]，降低了前期工程造價(jià)和后期運(yùn)營(yíng)費(fèi)用；同時(shí)，也適當(dāng)增長(zhǎng)了路線長(zhǎng)度，降低了平均縱坡，改善了長(zhǎng)大縱坡路段的行車(chē)安全。在保證結(jié)構(gòu)物本身安全的同時(shí)，提高了行車(chē)安全性。路線方案比選見(jiàn)表2。

圖4　斷層路段線位優(yōu)化

項(xiàng) 目初步設(shè)計(jì)方案(B線)施工圖設(shè)計(jì)方案(K線)路線長(zhǎng)度/km4.324.46最小平曲線半徑/(m/處)3000/12500/3最大縱坡/%3.03.0橋梁(雙幅)/(m/座)098/1隧道(雙洞)/(m/座)3441.6/13435/3安全性及后期維護(hù)性較差較好

3.2.3考慮安全環(huán)保因素的普立特大橋段路線方案比選

普立特大橋跨越普立大溝，橋址區(qū)位于構(gòu)造剝蝕、侵蝕中山深切峽谷地貌單元區(qū)。深切溝谷兩側(cè)谷坡地形陡峭，呈“V”形谷，是普宣高速公路控制性工程。橋位處地質(zhì)、地形條件復(fù)雜，自然環(huán)境優(yōu)美。普立大溝兩側(cè)懸崖間距在1 000 m之間變化，橋面設(shè)計(jì)高程距溝底最低點(diǎn)高差近400 m。初步設(shè)計(jì)階段，針對(duì)該特大橋的橋位進(jìn)行了B1線及K線方案的比選，如圖5所示。

圖5　普立特大橋路段線位

B1線方案經(jīng)大巖上、松山跨越普立大溝至天生橋，B1線普立特大橋方案采用主跨為558 m的懸索橋。該橋位由于橋頭地形十分陡峭，交通條件極差，橋梁主墩施工非常困難，施工安全難以保證；同時(shí)，修建施工便道對(duì)自然環(huán)境影響巨大。從環(huán)保、施工難易性及安全性的角度綜合分析，B1線橋位自然地理?xiàng)l件較為惡劣，不利于橋梁施工安全及環(huán)保。

采用628 m主跨的懸索橋跨越普立大溝的K線橋位具有明顯優(yōu)勢(shì)：橋梁兩端均存在一個(gè)天然平臺(tái)，地形相對(duì)較為平緩，自然斜坡現(xiàn)狀穩(wěn)定，為橋梁施工提供安全有利的場(chǎng)地。雖普立岸為順層巖質(zhì)斜坡，但巖層傾角小，內(nèi)側(cè)地形坡度大，對(duì)于錨洞的開(kāi)挖十分有利。其兩側(cè)索塔路下部陡崖邊緣分別有180、200 m的凈邊距，這對(duì)于避開(kāi)卸荷裂隙帶十分有利。K線路段邊坡結(jié)構(gòu)類(lèi)型以逆向坡、切向坡為主，邊坡穩(wěn)定，且無(wú)深挖路塹，利于安全及環(huán)保。B1線和K線普立特大橋橋位分別如圖6、圖7所示。

圖6　B1線普立特大橋橋位

通過(guò)對(duì)施工難易性、環(huán)保及安全性等因素進(jìn)行綜合比選，確定推薦K線橋位路線。

圖7　K線普立特大橋橋位

由于普立特大橋K線橋位位于普立大溝下游，更靠近峽谷，較B1線橋位能更好地領(lǐng)略高山峽谷美景，故將K線橋位在施工階段的預(yù)制場(chǎng)建成觀景平臺(tái)，通過(guò)后期觀景平臺(tái)的建設(shè)消除前期施工痕跡。在有利環(huán)保的同時(shí)，也為公路使用者提供了一覽高山峽谷美景的絕佳觀景點(diǎn)，如圖8所示。

圖8　普立特大橋及觀景平臺(tái)

3.2.4針對(duì)節(jié)約土地資源的路線方案比選[7]

節(jié)約土地資源特別是農(nóng)田資源主要是通過(guò)盡量減少用地量和占用價(jià)值較低的荒地和山地來(lái)實(shí)現(xiàn)。減少用地量則主要通過(guò)降低路基高度、以橋代路和以隧代路等手段落實(shí)。

1) 大海子農(nóng)田基地段方案。

大海子路段在初步設(shè)計(jì)階段擬定了E線方案和K線方案(工可線位)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)踏勘發(fā)現(xiàn)，該段農(nóng)田為云南省級(jí)土地開(kāi)發(fā)整治項(xiàng)目，是當(dāng)?shù)貫閿?shù)不多、極為重要的農(nóng)田和煙葉生產(chǎn)基地。其于2006年建成，其中新建了多條農(nóng)用橋涵、水利設(shè)施等。

工程可行性研究階段推薦的K線方案線路剛好從基地中間通過(guò)，不僅分割了農(nóng)田基地，還占用農(nóng)田達(dá)8 hm2，而且多條農(nóng)用橋涵及水利設(shè)施還將進(jìn)行改移，對(duì)該基地的生產(chǎn)和農(nóng)用設(shè)備的通行轉(zhuǎn)移造成了很大影響。為此，提出了E線方案。其沿山邊布線，不僅可利用一部分價(jià)值較低的山地和荒地，將對(duì)農(nóng)田的占用大幅降低至3.2 hm2，而且還可避免對(duì)該基地的分割，減少農(nóng)田水利設(shè)施的改移，保證該基地的正常生產(chǎn)。大海子農(nóng)田基地路段如圖9所示。

2) 寶山段路線方案。

工程可行性研究階段，寶山段路線方案采用G2線位，經(jīng)寶山鎮(zhèn)農(nóng)田段采用路基形式通過(guò)，然后從寶山完小、寶山二中及寶山二中生活區(qū)前通過(guò)，并從寶山鎮(zhèn)街道和寶山二中前穿過(guò)。該路線方案嚴(yán)重影響了寶山鎮(zhèn)的規(guī)劃與發(fā)展，極大地干擾了正常的學(xué)習(xí)秩序及日常生活，地方政府對(duì)此線位強(qiáng)烈反對(duì)。寶山段路線如圖10所示。

圖9　大海子農(nóng)田基地段路線及建成后實(shí)景

圖10　寶山段路線

初步設(shè)計(jì)階段進(jìn)行方案比選時(shí)，在充分考慮上述影響因素及寶山鎮(zhèn)場(chǎng)鎮(zhèn)規(guī)劃的基礎(chǔ)上，擬定了K線方案，并采用“以橋代路”方案跨越寶山農(nóng)田段。該方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：在縮短路線長(zhǎng)度的同時(shí)，平縱面指標(biāo)得到較大改善；符合寶山鎮(zhèn)的規(guī)劃發(fā)展；可避免對(duì)沿線民用建筑及學(xué)校的拆遷和大量減少對(duì)農(nóng)田耕地的占用；可避免對(duì)大片農(nóng)田進(jìn)行分割，利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)；在地形較為平坦的路段，采用合理墩高比的橋梁較堤壩式路基[8]有更好的景觀效果。寶山段場(chǎng)鎮(zhèn)及建成后的高速公路如圖11所示。該方案的實(shí)施得到了地方政府和沿線居民的認(rèn)可，獲得了很好的社會(huì)反響，充分貫徹了“節(jié)約土地資源及可持續(xù)發(fā)展”的環(huán)保設(shè)計(jì)理念和原則。路線方案比較見(jiàn)表4。

4結(jié)束語(yǔ)

在資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的高原山區(qū)修建公路，必須樹(shù)立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然的生態(tài)文明理念，因地制宜，合理靈活地布設(shè)路線，將“安全、環(huán)保和土地資源節(jié)約”的理念落實(shí)在每一個(gè)路線方案、每一個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)和指標(biāo)中，這樣才能實(shí)現(xiàn)公路建設(shè)和環(huán)保雙贏。

圖11　寶山段場(chǎng)鎮(zhèn)及建成后的高速公路

項(xiàng) 目工程可行性研究方案(G2線)初步設(shè)計(jì)方案(K線)路線長(zhǎng)度/km4.593.7最小平曲線半徑/(m/處)550/11500/1最大縱坡/%1.01.25橋梁(雙幅)/(m/座)01332/1占用農(nóng)田/hm210.32.4

參 考 文 獻(xiàn)

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Application of Concept Based on Safety & Environmental Protection and Land Saving in Comparison and Selection of Yunnan Puli-Xuanwei Expressway

TONG Tao

Abstract:Yunnan Puli-Xuanwei Expressway is a typical expressway in mountainous area with complicated geological and topographic conditions and weak ecological environment. In combination with comparison and selection of schemes for traffic hotspots in route design of the project, this paper introduces the circumstances including how to implement the design concept of "safety & environmental protection and saving of land resources", etc., and the relevant ideas for design can provide a reference for route design of other expressways in mountainous area.

Keywords:expressway in mountainous area; route design; safety; environmental protection; land saving

文章編號(hào)：1009-6477(2016)01-0032-05

中圖分類(lèi)號(hào)：U412.36+6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

作者簡(jiǎn)介：童韜(1974-)，男，四川省萬(wàn)源市人，本科，高工。

收稿日期：2015-07-30

DOI:10.13607/j.cnki.gljt.2016.01.008