張偉玲

(中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176)

0 引言

山區(qū)地形一般比較復雜，地貌起伏大，但耕地面積占比一般不大，山區(qū)高速公路設計中對平面和縱面線形指標的要求非常高，而且在山區(qū)分布有較多的埡口，使得路基邊坡比較高，再加上山區(qū)高速公路線較長，路基寬度大等特點，致使山區(qū)高速公路在施工建設中需要占據(jù)大量土地資源，但考慮到區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，建設山區(qū)高速公路勢在必行。這就要求山區(qū)高速公路設計人員能夠協(xié)調好二者之間的矛盾，在滿足山區(qū)高速公路設計標準和要求的基礎上，最大限度實現(xiàn)有限土地資源的集約利用，以緩解我國目前高速公路建設和占地過大之間的供需矛盾，更好地保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)人與自然和諧相處?；诖耍_展基于土地集約利用的山區(qū)高速公路設計研究，就擁有非常深遠的意義。

1 工程概述

某山區(qū)高速公路，設計路線長度為102.52km，位于地形復雜多變的山區(qū)，結合該公路工程所在區(qū)域的地形地貌和實際需求，需要設計大型橋梁24 座，中小型橋梁32 座，小型橋梁7 座，總長度為21.52km；特長隧道1條，中長隧道8 條，小隧道5 條，總長度為15.24km，其余均為路基段落。設計速度80km/h，整體式路基寬度24.5m，分離式路基寬度12.25m，橋梁凈寬12.15×2m，隧道凈寬11.25×2m，地震動峰值加速度系數(shù)0.05。

2 基于土地集約利用的山區(qū)高速公路設計的原則

按照案例工程經(jīng)過區(qū)域的地形地貌來看，為達到土地集約利用的目的，在具體設計中要嚴格遵循以下幾個原則：

其一，滿足路線線形技術指標的原則。在山區(qū)高速公路設計要做到綜合考慮，結合山區(qū)高速公路所在區(qū)段的自然環(huán)境條件，合理選址和設計，既要集約土地，也要滿足車輛行駛的安全性和舒適性[1]。其二，滿足區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃的原則。按照國土空間規(guī)劃的要求進行設計，保證山區(qū)高速公路設計符合國土利用的總體規(guī)劃，不觸碰“三線”，從而為遠期發(fā)展提供良好的條件。其三，滿足集約節(jié)約用地的原則。在山區(qū)高速公路設計中，必須全面考慮公路的用地規(guī)模、種類、質量，結合有限的土地資源，進行科學合理的利用，最大限度上控制建設用地規(guī)模，減少占用耕地和林地，尤其是不能碰觸區(qū)域基本農田數(shù)量。其四，滿足占補平衡的原則。在山區(qū)高速公路設計中，要統(tǒng)籌兼顧周圍的地形地貌，對土地進行科學整理、開發(fā)，盡量補充山區(qū)高速公路占用的農田面積。其五，嚴格控制用地指標，各單項工程用地不得超過《公路工程項目建設用地指標》（建標〔2011〕124 號）的限制。

3 基于土地集約利用的山區(qū)高速公路設計要點

3.1 科學選線和定線

案例工程里程比較長，在選線和定線設計中，為最大限度上提升科學性，節(jié)約土地，嚴格遵循“由帶到線和由粗到細”的原則，實現(xiàn)逐步優(yōu)化。尤其是在可行性研究中，需要深入路線設計現(xiàn)場進行全面調研，確定出合理的路線走廊帶以及主要的控制點。和當?shù)剡^去資源空間規(guī)劃部門取得聯(lián)系，詳細分析目前區(qū)域土地利用情況，全面收集土地資料，進行全面分析，凡是占用土地的路線都需要進行科學論證。再結合當?shù)貧夂驐l件、地形地貌、公路規(guī)模、路網(wǎng)結構等合理確定出合適的路線走廊帶。在進行路線走廊帶設計和定線時，需要綜合分析土地占有量，作為路線選擇和確定的主要參考依據(jù)。案例工程選線和定線長度在5～20km，從節(jié)約利用土地資源的角度看，需要在布設線路時，少占用或不占用耕地。再按照集約節(jié)約用地的原則，對初步選線和定線的方案進行對比，不能僅對路面上線路進行對比優(yōu)化，要從路線、路基、橋梁、隧道、路線交叉等各個方面同時入手，進行全面系統(tǒng)的綜合優(yōu)化。

3.2 合理設計路基的高度和坡度

路基設計是山區(qū)高速公路設計的重中之重，占用土地是最多的，因此，在路基設計中必須深化集約利用土地的理念，以提升土地資源的利用率，案例工程路基的橫斷面形式多呈現(xiàn)梯形，因此，路基的高度越高，則底部的寬度就越大，用地面積也就越大。此外，路基高度越高，則回填量也就越大，取土占地面積越大。多數(shù)情況下，高速公路路基的填土高度在5.0m 左右，本工程為雙向四車道山區(qū)高速公路，土石方量為20m3/km 左右，如果路基頂部的寬度為26m，則路基的高度每降低1m，可減少土石方量2.7 萬m3/km，坡度控制在1∶1.5左右，各斷面路基寬度能夠減少至少3m，可少征用地面積為0.3hm2/km。

在山區(qū)高速公路設計中對路基最小填土的高度有明確規(guī)定，如果平均路基的高度在4m 左右，為保證山區(qū)高速公路路基設計的科學性，需要從節(jié)約用地的角度出發(fā)，避免土地資源浪費?？杀ＷC路基穩(wěn)定性和強度滿足山區(qū)高速公路使用安全的基礎上，適當降低路基填土高度，并且路基要貼面設計，達到“隨坡就勢”的設計效果，以促使山區(qū)高速公路能夠和周圍的自然環(huán)境相互融合，在提升土地利用率的基礎上，降低對周圍環(huán)境造成的影響[2]。

3.3 結合現(xiàn)場情況合理布設路基的斷面形式。

路基斷面形式設計是體現(xiàn)土地集約利用理念的關鍵環(huán)節(jié)，在具體設計中需要結合現(xiàn)場情況進行靈活設計，才能更好地提升土地利用率，具體而言，可從以下幾個方面同時入手。

3.3.1 硬路肩設計

山區(qū)高速公路中硬路肩的主要作用是滿足緊急臨時停車的需求，并對行車路面的結構進行全面保護，在提升車輛通過率、安全性、道路養(yǎng)護等方面有重要作用。車輛在山區(qū)高速公路上行駛時，需要有足夠的側向余寬，其寬度設計是否合理，直接關系到山區(qū)高速公路的通行能力以及車輛的行駛速度。案例工程所在區(qū)域地形比較復雜，道路展線有限，在那些邊坡坡度大、地質條件復雜的路段，為最大限度上減少對原有邊坡造成的擾動和防護工程量，可適當減小硬路肩的寬度，但需要保證硬路肩寬度的連續(xù)性，可在硬路肩變寬地段處，適當設置一定的漸變段，并設置醒目的交通標志。

3.3.2 土路肩設計

和硬路肩相比，土路肩在山區(qū)高速公路中的作用比較小，為節(jié)約土地利用面積，土路肩設計時可充分結合蓋板邊溝，以蓋板邊溝作為土路肩，此種設計方法，不僅能有效減少路基的斷面尺寸，而且不會影響公路的正常使用，更加節(jié)約土地。本工程土路肩設計圖如圖1所示，圖1中的路肩設計圖比常規(guī)土路肩設計的橫向寬度少1.45m，但滿足了山區(qū)高速公路的需求，節(jié)約了土地占用面積。

圖1 土路肩設計圖（mm）

3.3.3 邊坡平臺設計

如果邊坡的坡度比較高，需要設計成臺階式邊坡平臺，以發(fā)揮出平臺檢修和防護的雙重作用。在《公路路基設計規(guī)范》（JTG D30—2015)中對邊坡平臺有嚴格要求，要求其寬度不能低于2.0m。而如果邊坡的坡度比較低，且地質條件比較好，邊坡土石結構比較穩(wěn)定，可適當降低邊坡平臺的寬度，最低可降至1.0m。邊坡的平均需要按照兩級坡進行設計，高度可按照20m 進行設計，但邊坡平臺的寬度降低到1.0m 時，各斷面的寬度要減少2.0m，從而更好地節(jié)約土地。

3.3.4 路基邊坡設計

在山區(qū)高速公路路基邊坡設計中，不能以犧牲邊坡的穩(wěn)定性來降低土地利用面積，二者要選擇一個平衡的關系，選擇合適的邊坡坡率。在案例工程設計中，采取了放緩邊坡的方法，以提升邊坡自身的穩(wěn)定性，和錨索加固邊坡相比，如果可以適當放緩1～2 級邊坡，可大幅度節(jié)約邊坡加固量。但會增加邊坡的高度和土方開挖量，占用土地的面積可能更大。對山區(qū)高速公路而言，決定邊坡穩(wěn)定性的因素體現(xiàn)在兩個方面：一是坡率，二是高度。因此，邊坡越緩，并不意味著穩(wěn)定性就越高。關鍵在路基邊坡設計中，設計人員對地質的了解和掌握情況，如果可以科學靈活的設計斷面，先確定出合理的邊坡，再進行科學設計，就能促使路基邊坡和周圍環(huán)境融為一體，即便不做或者少做加固，也可以保證路基邊坡具有良好的穩(wěn)定性，既能降低工程造價，也可以節(jié)約路基的占地面積。

3.3.5 排水設計

在山區(qū)高速公路設計中常用的路基邊溝橫斷面形式有三種：三角形、淺碟形、梯形。其中梯形應用范圍最廣，最適合用作排水工程，通常梯形底部寬度為0.6m，頂部寬度在1.8m，即可滿足山區(qū)高速公路排水的需要。在路基排水工程設計中，需要確定最不利狀態(tài)下的排水斷面，因此，在排水溝斷面設計時，需要結合現(xiàn)場情況進行靈活調整，以便更好地使其滿足排水要求?？蛇m當減小斷面尺寸，以減少公路占地面積。在具體設計中，排水溝的尺寸的設計，不僅僅需要考慮當?shù)氐牡匦蔚孛埠托沽鞯哪芰?，還要綜合考慮行車的安全性以及環(huán)境景觀的需求。

3.4 合理架設橋梁

如果區(qū)段路基比較高，還繼續(xù)修建路基，不但難度大，而且會侵占大量土地，此時可通過“以橋帶路”的設計思路，來節(jié)約土地資源。案例工程為四車道山區(qū)高速公路，寬度為26m，若路堤的高度為5.0m，半幅路基的寬度達到26.3m，是橋梁工程的2 倍多，并且路堤填土高度越高，則占用土地的面積也就越大。橋梁工程斷面和路堤斷面占地寬度對比情況如圖2所示。

圖2 橋梁工程斷面和路堤斷面占地寬度對比情況

如果山區(qū)高速公路需要穿越基本農田，在路線設計中就需要結合實際路基填土的高度、軟土路基、成本、環(huán)境破壞、占用農田面積等方面同時入手進行綜合分析和對比，分析橋梁和路基哪種方案最合理、最科學。在應用集約土地利用理念時，需要綜合考慮土地占用的機會成本對占用土地的價值，以最大限度上提升土地占用因素的權值。近年來，我國城鎮(zhèn)化進程不斷推進，耕地越來越少，為少占農用耕地，在高速公路穿越農田時，多會選擇“以橋帶路”的方法。尤其是對中心填土高度大于20m 的路基，必須進行路和橋的設計方案對比，綜合評價用地率和周圍環(huán)境造成的影響情況，合理確定依從關系，再確定最終的設計方案。

3.5 合理開挖隧道

在山區(qū)高速公路設計中受到地形地貌的影響，在山體高度比較大的區(qū)域，邊坡高度大，坡體穩(wěn)定性不足或存在安全隱患時，可采取繞行或隧道施工方案。其中，繞行會增大山區(qū)高速公路工程量和成本，且路線縱坡比隧道更大，增大征地寬度，提升車輛燃油損耗。而隧道方案則可以有效解決這一問題，可直接穿過山體，縮短山區(qū)高速公路里程，減少用地面積，而且不會對原來的生態(tài)環(huán)境造成太大影響。案例工程特長隧道1 條，中長隧道8 條，小隧道5 條，總長度為15.24km。每條隧道的設計消除了原邊坡，既滿足了環(huán)境保護，同時又節(jié)約超過2.32hm2的林業(yè)用地。與繞行設計方案相比，隧道施工方案無疑更加節(jié)約用地，更加利于環(huán)境保護。

4 山區(qū)高速公路設計土地集約利用的措施

為緩減山區(qū)高速公路設計占用土地嚴重的問題，在設計中應減少土地資源地占用，實現(xiàn)有限土地資源的集約利用，還應結合山區(qū)高速公路設計進行全面分析。

4.1 提升設計人員對土地集約利用的認識

目前，我國正處于社會經(jīng)濟發(fā)展的關鍵階段，土地供需矛盾依然突出，科學合理地利用土地是實現(xiàn)社會經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的重中之重。找到一條占地少、利用率高的山區(qū)高速公路設計新思路，才能在保證高速公路建設滿足經(jīng)濟發(fā)展需求上，更好利用土地資源。為達到這一目的，就需要每位山區(qū)高速公路設計人員，能夠充分認識到集約土地利用的重要性和必要性，在保證山區(qū)高速公路質量和后期發(fā)展需求的基礎上，盡量減少土地資源的占用面積。

4.2 合理確定山區(qū)高速公路的用地標準

為更好地集約利用土地，需要按照目前我國經(jīng)濟發(fā)展的實際情況，結合區(qū)域地形地貌，科學合理地設計路線，協(xié)調高速公路發(fā)展規(guī)劃，切不可盲目投資，低水平建設，浪費土地資源。此外，還要按照集約土地利用的原則，在保證山區(qū)高速公路設計的功能和安全滿足要求的基礎上，重新審改現(xiàn)有的山區(qū)高速公路設計用地標準，凡是和土地使用標準不一致的設計標準和規(guī)范要及時修訂。采取更加先進的節(jié)地技術、適當降低路基高度、適當提升橋梁隧道的占比，降低山區(qū)高速公路施工過程用地標準和取土棄土的用地標準，凡是超標用地的需要核用土地面積，科學合理地確定山區(qū)高速公路綠化設計設施的用地規(guī)模。

4.3 立足節(jié)約用地開展山區(qū)高速公路設計

嚴格按照山區(qū)高速公路設計標準，做好路線設計，既要滿足道路安全、路線平縱指標的要求，更要結合路線所在區(qū)域的經(jīng)濟作用以及地形地貌，通過多方案比選，選擇占用土地最少的方案。在整個設計過程中，需要以集約土地為前提條件，在路基、橋梁、隧道等用地設計中需要和行業(yè)線性標準進行對比，確保其合理性，不能超過行業(yè)的最高上限。

5 結語

綜上所述，基于土地集約利用理念的不斷落實和深入人心，對山區(qū)高速公路設計提出了更高的要求，山區(qū)地形地貌是難以改變的，在高速公路建設中必然會占用一定的土地。但采取一系列行之有效的方法和措施，可在保證山區(qū)高速公路質量和安全滿足要求的基礎上，降低占用土地的面積，特別是耕地和基本田地。尤其在路線設計和選擇中，要順應地形地貌，盡量不去破壞環(huán)境原來的樣貌，切不可大挖大填，應合理設置橋、隧道等構造物，促使山區(qū)高速公路路線能夠和周圍融為一體，更好地節(jié)約土地資源和保護耕地。