鄧建華

[悉地（蘇州）勘察設(shè)計(jì)顧問有限公司湖南分公司，湖南 長沙410000]

0 引言

該項(xiàng)目是西藏地區(qū)某新通道，設(shè)計(jì)速度20km/h的四級公路，路基寬度6.5m 和4.5m，大部分路段為雙向兩車道，局部路段為單車道。現(xiàn)有道路大部分路段平縱面指標(biāo)良好，局部路段指標(biāo)偏低，需進(jìn)行改善。部分路段防排水設(shè)施不足，個(gè)別路段還存在崩塌、碎落、路基塌陷等不良地質(zhì)問題，需進(jìn)一步處理。全線舊路為碎石、砂礫及手?jǐn)[片石路面，部分路段設(shè)置有波形護(hù)欄。道路整體行駛舒適性和安全性不足，抗災(zāi)能力差，路況不良。受積雪影響，一年只能保證5～10月份正常通行，嚴(yán)重制約了沿線少數(shù)民族脫貧致富的步伐。改善地區(qū)交通條件，將豐富的資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，是改變該地區(qū)落后面貌的迫切需要。

該項(xiàng)目該標(biāo)段路線全長64.239km，其中主線60.892km，支線長3.347km。該項(xiàng)目全部位于西藏某地區(qū)境內(nèi)。該次改建主要工程內(nèi)容包括：提高道路等級，改善路線平縱面指標(biāo)；整治病害、整修和加寬路基，鋪筑瀝青路面；增加橋涵和防排水工程；增設(shè)必要的交通安全和管養(yǎng)設(shè)施等，使之改建為以三級公路為主，大型橋涵、隧道構(gòu)造物滿足三級公路標(biāo)準(zhǔn)，局部困難路段指標(biāo)不低于四級公路的國道主干線。

該項(xiàng)目是我國西南邊陲重要的國防通道、快捷的經(jīng)濟(jì)聯(lián)絡(luò)通道、環(huán)境優(yōu)美的休閑旅游通道和面向東南亞的開放大通道，可顯著改善西藏東南地區(qū)的運(yùn)輸格局，對該地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)跨越式發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略意義；對提高路網(wǎng)運(yùn)行效率和應(yīng)急保障能力、鞏固邊防、提高繁榮經(jīng)濟(jì)、社會(huì)穩(wěn)定、民族團(tuán)結(jié)等方面將發(fā)揮不可替代的重要作用。

1 控制性工程介紹

1.1 十一道拐特殊困難路段

K36+380～K42+380 段，該段地形陡峭，原有公路長度6km，設(shè)置11 處回頭曲線展線，克服高差219m，平均縱坡6.06%，6.5m 雙車道，上下盤公路之間距離較小，設(shè)置有較多高擋墻，外露最大高度約16.5m，高于9m 的擋墻長度639m，高于14m 的擋墻長度288m。

原有公路設(shè)計(jì)速度20km/h，平縱指標(biāo)方面存在主要問題：10 處回頭彎半徑不滿足極限值（15m），8 處回頭曲線縱坡超極限值（4.5%），縱斷設(shè)計(jì)未考慮合成坡度，最大坡長超標(biāo)，2 段縱坡超10%。如圖1 所示。

圖1 十一道拐特殊困難路段

1.2 隧道

K55+180～K60+400：原有老路翻越某埡口段，長度為12.56km，埡口海拔4700m。該段每年11月開始降雪積雪，12月～次年6月雪崩嚴(yán)重（20 多處），發(fā)生頻率高，養(yǎng)護(hù)清理工作量大，全年通行時(shí)間短。雨季邊坡塌方嚴(yán)重。為此選取隧道等多個(gè)方案進(jìn)行比選論證，以下為隧道等各方案對比情況，如圖2 所示。

圖2 K 線與A4、A5、A6、A7、A8 線路線方案圖

1.2.1 K 線方案即推薦方案（隧道方案）

優(yōu)點(diǎn)：其一，隧道平縱面線形指標(biāo)好；其二，進(jìn)洞條件良好，山坡穩(wěn)定，無偏壓情況；其三，隧道進(jìn)口坡面平緩，采取簡單措施可避免雪崩對隧道的影響。

缺點(diǎn)：隧道長度較長，造價(jià)較高。

1.2.2 A4 線方案(舊路拓寬方案)

優(yōu)點(diǎn)：其一，充分利用老路資源；其二，工程造價(jià)低；其三，后期維護(hù)費(fèi)用低。

缺點(diǎn)：其一，施工期間，開挖邊坡及防護(hù)工程砌筑等，不利于生態(tài)環(huán)境保護(hù)；其二，建設(shè)期間影響過往車輛安全、正常運(yùn)營；其三，冬季斷交時(shí)間長。

1.2.3 A5 線方案（隧道方案）

優(yōu)點(diǎn)：其一，隧道線形指標(biāo)較好，進(jìn)出口進(jìn)洞條件良好；其二，進(jìn)出口洞外均為填方路基，雪季積雪影響小，采取簡單的工程措施，可以有效避免雪崩及風(fēng)吹雪的影響，保證運(yùn)營期間行車的安全；其三，隧道長度適中，相比其他隧道方案，造價(jià)較低。

缺點(diǎn)：其一，路線方案里程較長，填方量大；其二，特殊路基段較多，支擋結(jié)構(gòu)較其他比較線多。

1.2.4 A6 線方案（工可隧道方案）

優(yōu)點(diǎn)：其一，隧道平縱面線形指標(biāo)好；其二，進(jìn)洞條件良好，山坡穩(wěn)定，無偏壓情況，隧道進(jìn)口坡面平緩，采取簡單措施可避免雪崩對隧道的影響；其三，隧道長度適中，相比其他隧道方案，造價(jià)較低。

缺點(diǎn)：其一，隧道進(jìn)口位于地形低洼地帶，雪季洞外路基段積雪清除困難，風(fēng)吹雪影響行車安全；其二，隧道出口淺埋段較長，地質(zhì)條件較差，工程處理造價(jià)較高；其三，隧道進(jìn)口出洞后接小半徑曲線，行車舒適性差，且存在一定的安全隱患。

1.2.5 A7 線方案（隧道方案）

優(yōu)點(diǎn)：其一，線路里程最短；其二，隧道出口遠(yuǎn)離既有道路，施工過程對既有道路運(yùn)營影響小。

缺點(diǎn)：其一，隧道線形指標(biāo)差，進(jìn)口出洞后接小半徑曲線，行車舒適感差，隧道縱坡達(dá)到3%，后期運(yùn)營成本高，且存在一定的安全隱患；其二，隧道長，造價(jià)較高。

1.2.6 A8 線方案（隧道方案）

優(yōu)點(diǎn)：其一，線路里程較短；其二，隧道出口遠(yuǎn)離既有道路，施工過程對既有道路運(yùn)營影響小。

缺點(diǎn)：其一，隧道線形指標(biāo)差，進(jìn)口出洞后接小半徑曲線，行車舒適感差，隧道縱坡2.88%，后期運(yùn)營成本高，且存在一定的安全隱患；其二，隧道進(jìn)口位于地形低洼地帶，雪季洞外路基段積雪清除困難，風(fēng)吹雪影響行車安全；其三，隧道較長，工程造價(jià)較高。

經(jīng)過多次與專家溝通，對路線方案進(jìn)行多次比選論證，選取K 線方案作為推薦方案。

2 主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

該項(xiàng)目全線采用三級公路標(biāo)準(zhǔn)，采用的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

一是設(shè)計(jì)速度30km/h(局部地方限速段設(shè)計(jì)速度為20km/h)；

二是路基寬度7.5m，路幅組成為2×（0.5m 土路肩+3.25m 行車道）；

三是路面類型，采用瀝青混凝土路面，路面寬為6.5m；

四是汽車荷載等級，公路-Ⅱ級；

五是設(shè)計(jì)洪水頻率，大、中橋?yàn)?/50；小橋涵及路基為1/25；

六是橋梁寬度，凈寬7m，帶防撞欄桿8m；

七是隧道寬度9.0m。

根據(jù)道路的使用功能，沿線地形、地質(zhì)條件，結(jié)合《西藏自治區(qū)交通運(yùn)輸廳委托書》及《工可》的要求，該項(xiàng)目該標(biāo)段全線基本采用三級公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度30km/h，路基寬7.5m，路面寬6.5m，瀝青混凝土路面。局部受限地段（K16+300～K19+050、K23+640～K33+680、K36+480～K42+160）采用四級公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度20km/h，路基寬7.5m，路面寬6.5m；隧道段（K55+505～K58+480）采用二級公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度40km/h，隧道寬度9.0m，瀝青混凝土路面。

局部困難路段降低技術(shù)指標(biāo)，瀝青混凝土路面，橋涵荷載標(biāo)準(zhǔn)為公路-II 級。

3 主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 總體設(shè)計(jì)

第一，各標(biāo)段勘設(shè)難度不同，設(shè)計(jì)時(shí)間節(jié)點(diǎn)不同，總體設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)難度大。

第二，該項(xiàng)目路線里程長，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，受地形、地質(zhì)構(gòu)造和氣候環(huán)境影響，沿線滑坡、泥石流、崩塌等不良地質(zhì)發(fā)育，項(xiàng)目區(qū)水毀、雪害也時(shí)常發(fā)生。

第三，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)活動(dòng)強(qiáng)烈，多條斷層交匯，地震活動(dòng)頻繁且強(qiáng)度大，對公路工程和結(jié)構(gòu)物抗震設(shè)防要求高。

第四，項(xiàng)目區(qū)大部分路段為沿溪（河）線，項(xiàng)目區(qū)降雨充沛，河流冬夏季流量差異大，應(yīng)重視水文地質(zhì)調(diào)查。

第五，舊路改擴(kuò)建路段，應(yīng)合理選用技術(shù)指標(biāo)，提高舊路路基利用率，盡量避免二次開挖破壞，減少環(huán)境破壞，減少新增占地。

第六，該項(xiàng)目隧道為高海拔寒區(qū)隧道，對于該地區(qū)的隧道，防水是基礎(chǔ)，排水是核心，保溫是關(guān)鍵，做好隧道設(shè)計(jì)技術(shù)難度大。

第七，項(xiàng)目沿線降雨豐富、植被茂密，沿線城鎮(zhèn)、人口稀少，既有城鎮(zhèn)規(guī)模小，部分路段為無人區(qū)，測設(shè)及后勤保障難度大。

第八，項(xiàng)目建設(shè)資金由中央財(cái)政直接撥款，因此要合理控制工程規(guī)模。

3.2 路線設(shè)計(jì)

3.2.1 平面設(shè)計(jì)

（1）平面設(shè)計(jì)主要技術(shù)參數(shù)（見表1）

表1 平面主要技術(shù)參數(shù)表

（2）直線長度

首先，直線的長度不宜過長，受地形條件或其他特殊情況限制而采用長直線時(shí)，應(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施[1]。

其次，同向曲線間直線長度。

改擴(kuò)建路段：同向曲線間最小直線長度（以米計(jì)）以不小于設(shè)計(jì)速度（以km/h）的3 倍控制；困難路段可按不小于設(shè)計(jì)速度（以km/h）的2 倍控制[2]。

新建路段：同向曲線間最小直線長度（以米計(jì)）以不小于設(shè)計(jì)速度（以km/h）的6 倍控制[3]。局部困難路段可適當(dāng)降低指標(biāo)。

最后，反相曲線間直線長度。

改擴(kuò)建路段：反向曲線間最小直線長度（以米計(jì)）以不小于設(shè)計(jì)速度（以km/h）的1 倍控制[4]。

新建路段：反向曲線間最小直線長度（以米計(jì)）以不小于設(shè)計(jì)速度（以km/h）的2 倍控制。

（3）回頭曲線平面設(shè)計(jì)

回頭曲線應(yīng)選擇在地形較為平緩的位置設(shè)計(jì)回頭半徑，避開滑坡體等不良地質(zhì)。線形設(shè)計(jì)時(shí)，圓曲線中心點(diǎn)盡量做到零填挖，線形盡量設(shè)置成“燈泡”型，一旦完成回頭后盡快拉近上下盤路的距離，減少上盤路邊坡開挖和下盤路的填方高度。

3.2.2 縱面設(shè)計(jì)

第一，縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用地形、地勢，結(jié)合水文、地質(zhì)、橋涵、隧道、通道、土石方等因素綜合設(shè)計(jì)。

第二，越嶺路線連續(xù)上坡（或下坡）路段，相對高差為200～500m 時(shí)平均縱坡應(yīng)不大于5.5%；相對高差大于500m 時(shí)平均縱坡應(yīng)不大于5%，且任意連續(xù)3km縱坡不應(yīng)大于5.5%。

第三，當(dāng)連續(xù)陡坡由幾個(gè)不同坡度值的坡段合成時(shí)，應(yīng)對縱坡長度受限制的路段采用平均坡度法進(jìn)行驗(yàn)算，其組合坡長不得大于平均坡度的限制長度，限制坡長后應(yīng)設(shè)值不小于最短坡長的緩坡，緩坡路段縱坡不大于3%。

第四，利用舊路改建路段，在滿足規(guī)范前提下盡量設(shè)置與舊路縱面相符的變坡點(diǎn)，避免高填深挖，減少改建路段路基土石方工程量。

第五，隧道路段縱面線形設(shè)計(jì)。

其一，該項(xiàng)目隧道為長隧道及特長隧道，有條件設(shè)置為人字坡。

其二，隧道內(nèi)的縱坡應(yīng)不小于0.5%，不大于3%，并建議特長隧道最大縱坡控制在2.0%以下。

其三，隧道洞口內(nèi)外側(cè)各3 秒設(shè)計(jì)速度行程范圍內(nèi)的平、縱線形應(yīng)一致。一般情況下需保證判斷隧道洞口所需的識(shí)別視距的要求，地形特別困難地段，條件受限時(shí)，可以采用較小的豎曲線半徑，但也應(yīng)保證隧道洞口1.25 倍的停車視距要求。

其四，隧道洞口3s 行程內(nèi)不宜布設(shè)凹形豎曲線，不得已應(yīng)保證洞口縱橫向排水順暢；凸形豎曲線半徑不應(yīng)小于視覺要求值。

3.3 路基設(shè)計(jì)

3.3.1 路基橫斷面布置

（1）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

綜合考慮項(xiàng)目功能、地形環(huán)境、建設(shè)資金及交通量預(yù)測結(jié)果，推薦該項(xiàng)目新建、改建段設(shè)計(jì)速度采用30km/h 三級公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度采用7.5m。設(shè)計(jì)荷載采用公路-Ⅱ級。

若是完全利用舊路的段落，可按維持原來的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）路基橫斷面布置方案

新建、改建路基按交通部頒《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01—2014)中雙車道三級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基寬度采用7.5m，其路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置見表2。

表2 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置一覽表

3.3.2 不良地質(zhì)路段設(shè)計(jì)

（1）深挖路基

K23+220～K23+410 右側(cè)路塹石質(zhì)高邊坡。

工點(diǎn)地質(zhì)：高10～30m，坡腳75～85o，成分主要為板巖和石英山巖，節(jié)理產(chǎn)狀109∠81,293∠81,181∠75，較完整，挖方邊坡最高36m。

處置措施：

路線內(nèi)側(cè)偏移，折線放坡，一級邊坡為1∶0.3 巖石裸露，二級邊坡為1∶0.5 巖石裸露，一坡到頂。經(jīng)驗(yàn)算下滑力5112kN, 抗滑力10205kN，整體穩(wěn)定性1.996，滿足規(guī)范要求。

（2）崩塌、危巖

崩塌與巖堆是全線最為普遍的地質(zhì)災(zāi)害，其規(guī)模以大、中型為主，其中崩塌共有9250m/51 處，治理措施如下：

第一，線路盡量避繞；

第二，對地質(zhì)活動(dòng)性不強(qiáng)的、穩(wěn)定性較好的崩塌（危巖、巖堆），可通過放緩邊坡坡率，并加強(qiáng)清理養(yǎng)護(hù)；

第三，對活動(dòng)性強(qiáng)、穩(wěn)定性差的崩塌（危巖、巖堆）設(shè)置上擋墻，同時(shí)結(jié)合擋墻放坡，并清除對線路影響較大的危巖。

（3）泥石流

該項(xiàng)目區(qū)泥石流較為發(fā)育，按形態(tài)分為山坡泥石流和溝谷泥石流兩類。泥石流的活動(dòng)性明顯受季節(jié)影響，雨季（六、七、八月）活動(dòng)頻繁強(qiáng)烈，特別是暴雨的影響最為顯著，并且泥石流年年發(fā)生。而到旱季時(shí)，則處于相對穩(wěn)定狀態(tài)。道路沿線共發(fā)育泥石流有40m/2 處，K8+200空擋橋跨越，K17+750 修建涵洞。治理措施主要為：首先，以涵洞形式通過；其次，上游設(shè)置攔擋墻，下游設(shè)置導(dǎo)流堤。

（4）雪害

海拔高程在4000m 以上的路段（主要為埡口段）一般在11月至次年4月負(fù)低溫現(xiàn)象嚴(yán)重，受積雪影響大，由于積雪量較大、積雪時(shí)間長、晝夜溫差較大，白天積雪融化，晚上融雪水結(jié)冰。因積雪和積雪產(chǎn)生的融水結(jié)冰所產(chǎn)生的危害方式和程度差別較大。有時(shí)下雪天刮風(fēng)，雪花彌漫影響視線而造成行車?yán)щy；積雪量過大產(chǎn)生陷車；積雪被壓實(shí)或涎流冰使汽車打滑，行車?yán)щy或不能通行，甚至滑出公路造成翻車。沿高山峽谷地貌陰坡布線，光照時(shí)間相對較短，可能產(chǎn)生冰雪害，特別在近南北向地帶，冰雪害影響較為嚴(yán)重。該項(xiàng)目沿線雪害共計(jì)21.365km，分別位于：K36+540～K60+880。

雪害治理措施為：

首先，在選線上考慮路線走向盡量與冬季主導(dǎo)風(fēng)向平行或者交角盡量減小，在越嶺線盡量選擇最低標(biāo)高啞口，路線盡量設(shè)在陽坡或者迎風(fēng)坡上，充分利用開闊的谷地、山脊等。盡量減少挖方，路塹少，積雪就少；

其次，不定期清理積雪，以機(jī)械鏟除清理為主，維持交通；

最后，道路邊線設(shè)置積雪標(biāo)桿、積雪平臺(tái)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)清理。

（5）涎流冰

根據(jù)外業(yè)地質(zhì)調(diào)查，在K58+705～K58+745、K59+150～K59+200 下山路段易出現(xiàn)涎流冰現(xiàn)象，受地形及當(dāng)?shù)貧夂虻挠绊?，地下水及地表水在此凍結(jié)，形成涎流冰。結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦魏鸵巴獾刭|(zhì)調(diào)查資料，此段涎流冰處治措施為：加強(qiáng)截排水設(shè)施，上游設(shè)置聚冰坑。

3.4 路面設(shè)計(jì)

該項(xiàng)目路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分為新建路段和老路利用路段。路面采用瀝青混凝土路面，路表驗(yàn)收彎沉值為57.3（0.01mm）。

新建路段:

該項(xiàng)目路面采用瀝青混凝土路面，路表驗(yàn)收彎沉值為57.3（0.01mm）。

新建及加寬部分：

面層：5cmAC-16C 中粒式改性瀝青混凝土；

封層：1.0cm 透層及封層；

基層：20cm 厚水泥穩(wěn)定碎石（5%）；

底基層：20cm 厚級配碎石；

防凍層墊層：15cm 厚碎石（海拔>4000m）；

總厚度：46cm(海拔>4000m 時(shí)61cm)。

新建橋梁部分：

上面層：5cmAC-16C 中粒式改性瀝青混凝土；

下層：防水層黏結(jié)層；

總厚度：5cm。

瀝青混凝土舊路利用路段：

該項(xiàng)目根據(jù)設(shè)計(jì)高程與舊路差值不同采用不同利用方式。高差10cm 以內(nèi)，對瀝青混凝土舊路洗凈或銑刨處理后鋪筑黏層、平均3cm 瀝青調(diào)平層及5cmAC-16C 中粒式改性瀝青混凝土。高差大于10cm，按照新建路段設(shè)計(jì)。具體如下：

主線K5+740～K5+940、K8+045～K8+330、K9+840～K9+920、K11+280～K11+500 處，對舊路進(jìn)行平縱面優(yōu)化，路面結(jié)構(gòu)采用新建處理。其他舊瀝青段，采用參考設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)行加鋪處理。

混凝土舊路利用路段：

該項(xiàng)目支線對混凝土舊路修補(bǔ)、清縫、洗凈處理后，撒黏層油，鋪筑5cmAC-16C 中粒式改性瀝青混凝土。

路面結(jié)構(gòu)：

面層：5cmAC-16C 中粒式改性瀝青混凝土（+3cm瀝青調(diào)平層）；

粘層：黏結(jié)層；

下層：舊路修補(bǔ)、清縫、洗凈；

總厚度：5.0cm。

4 結(jié)語

該項(xiàng)目為西藏某地區(qū)山區(qū)公路改建項(xiàng)目，現(xiàn)有道路大部分路段平縱面指標(biāo)偏低，需進(jìn)行改善。防排水設(shè)施不足，個(gè)別路段還存在崩塌、碎落、路基塌陷、雪害等不良地質(zhì)問題。這些問題都是西藏地區(qū)共性問題，此次設(shè)計(jì)從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合相關(guān)規(guī)范，本著安全適用、經(jīng)濟(jì)合理的原則，有效地解決了設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，取得了良好的效果，可為以后西藏改建工程的設(shè)計(jì)提供借鑒。