歐 楠，李曉峰

（北京市首都規(guī)劃設(shè)計工程咨詢開發(fā)有限公司，北京市 100031）

0 引言

高速公路具有交叉口少、運行速度快、通行能力大的特點，是交通運輸現(xiàn)代化的重要標志之一。目前我國高速公路總里程已突破14 萬km，位居全球第一，以高速公路為骨架的公路網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，構(gòu)成了我國陸路交通運輸通道。高速公路工程規(guī)模大、建設(shè)投資大，對國民經(jīng)濟增長有顯著的拉動作用，在推進城市化進程和解決就業(yè)等方面也發(fā)揮著重要作用。與此同時，高速公路工程作為人類改造自然的一項基本活動，長期處于自然環(huán)境中，項目建設(shè)與自然環(huán)境有著緊密的聯(lián)系，在規(guī)劃設(shè)計階段應(yīng)注重工程技術(shù)標準與自然環(huán)境的高度融合，特別是在山區(qū)，由于地形地質(zhì)、水文氣象等條件復(fù)雜多變，使山區(qū)高速公路更容易受到自然因素導(dǎo)致的病害侵襲。山區(qū)高速公路一般填挖方量大，對既有地形地貌會造成一定程度的破壞，從而導(dǎo)致地表徑流發(fā)生改變。水流沖刷的加劇破壞了路基的強度和穩(wěn)定性，造成高速公路屢屢出現(xiàn)水毀與水損壞現(xiàn)象，已嚴重危及到國家財產(chǎn)和人民的生命安全[1]?；诖耍陧椖恳?guī)劃初期重視高速公路防洪系統(tǒng)的構(gòu)建，對于有效應(yīng)對高速公路建設(shè)產(chǎn)生的水文生態(tài)問題，提升高速公路抵御水毀能力，實現(xiàn)高速公路可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

1 山區(qū)高速公路防洪規(guī)劃的意義

1.1 山區(qū)高速公路的特點

山區(qū)地貌條件復(fù)雜，具有地形高差起伏大、溝壑縱橫等特點。山區(qū)高速公路較于平原區(qū)高速公路，平面線位展線困難，限制因素較多，路線大多依山旁水而行。山區(qū)高速公路布線主要有沿河（溪）線、山腰線、越嶺線和山脊線4 種。其中：沿溪線即沿著河岸或溪岸布設(shè)線路，河床縱坡較小，路線平縱線形指標較好；山腰線即在山坡半腰上布置路線，路線隨山勢曲折彎曲；越嶺線是指沿分水嶺一側(cè)山坡爬上山脊，在適當(dāng)位置穿越埡口，再沿另一側(cè)山坡下降，需要克服很大的高差，線形較差，技術(shù)標準低；山脊線是沿分水嶺方向布設(shè)的線位，大多在山脊一側(cè)布置[2]。以上4 種選線方式中，由于河谷地帶縱坡變化小，利于高速公路平縱線形指標選取，且溪岸兩側(cè)多為居民密集地區(qū)，道路能夠更好地為居民出行提供服務(wù)，因此山區(qū)高速公路一般采用沿河（溪）線布設(shè)線位，以降低工程難度、節(jié)約投資規(guī)模。

1.2 山區(qū)雨洪對高速公路的危害

沿河高速公路路基一般采用半填半挖形式（見圖1）。路基主要承擔(dān)傳導(dǎo)路面車輛荷載的作用，是高速公路安全、高效運行的重要保障。其建造材料主要是土石類散體材料，容易受到地質(zhì)、水、降雨、氣候、地震等自然條件變化的侵襲和破壞，抵抗能力較差。由于沿溪公路臨水較近，受洪水威脅較大，因此洪水是造成公路路基侵蝕損毀的重要影響因素之一。

圖1 高速公路路基各組成部分示意圖

（1）雨洪對邊坡的影響

山區(qū)高速公路依山傍水而建，降雨時水會沿山坡匯流到山溝。當(dāng)降雨強度大于土壤滲吸速度，雨水不能及時滲入土壤時，便會產(chǎn)生地表徑流。地表徑流對路基邊坡的沖刷造成坡面水土流失。夏季連續(xù)性的暴雨，使土體的含水量增大、強度降低，導(dǎo)致邊坡失去了穩(wěn)定性，從而造成邊坡滑坡、滑塌等病害。同時，暴雨將泥漿砂石沖到路面，隨雨水淤積至排水設(shè)施內(nèi)，導(dǎo)致排水通道堵塞，從而加劇了水對路面和邊溝的沖刷和浸泡，造成更嚴重的病害。

（2）雨洪對路基的影響

山區(qū)河流中的河灣凹岸、股流、挑流等導(dǎo)致河水流速變大，對沿河高速公路路基產(chǎn)生的沖刷作用較強，破壞力大，導(dǎo)致路基產(chǎn)生水毀。此外，當(dāng)?shù)乇硭^多且持續(xù)降水過長時，未及時排除的雨水會通過路面滲透到路基內(nèi)部。我國北方地區(qū)冬季較為寒冷，路基內(nèi)的水會產(chǎn)生凍融效應(yīng)，冬季路基結(jié)構(gòu)內(nèi)的水分凍結(jié)后膨脹，造成路面不均勻變形，甚至產(chǎn)生裂縫；春季氣溫上升，水分融化后被路基土體吸收，造成路基濕軟，強度下降，在車輛荷載的反復(fù)作用下，路面變形破壞，形成翻漿。

（3）雨洪對路面的影響

當(dāng)山區(qū)降雨過多時，洪水水位超過路基標高，洪水漫溢路面，在水的浮力、側(cè)向壓力及沖刷作用下，路面產(chǎn)生下沉、開裂等病害，甚至隨路基一起滑移、坍塌。路面上匯聚的雨水形成覆蓋在路面上的水膜，當(dāng)高速公路上行駛的車輛在高速通過較深的積水區(qū)域時，輪胎會浮在路面的水膜上，輪胎與地面接觸面減小，摩擦系數(shù)降低，導(dǎo)致車輛無法獲得足夠的附著力，車輛在制動和轉(zhuǎn)向時容易發(fā)生偏轉(zhuǎn)，從而引發(fā)交通事故。

1.3 山區(qū)高速公路防洪規(guī)劃的作用

山區(qū)氣象條件惡劣，降雨集中，雨量大，匯流時間短，流速快。在降水豐富的月份和年份，瞬間水流沖刷對公路路面、構(gòu)造物及沿線設(shè)施的沖擊力量大，且破壞嚴重[3]。如2012年“7·21”特大暴雨使北京遭受到61 a 來最強暴雨及洪澇災(zāi)害，造成10 660 間房屋倒塌，160 余萬人受災(zāi)，經(jīng)濟損失高達116 億元。房山區(qū)為北京西部山區(qū)，受災(zāi)最為嚴重，暴雨形成的山洪溝流速過大、水位驟漲，造成房山區(qū)378 處河道堤防決口，38 人死亡，道路受損總里程將近2 200 km。

探究洪災(zāi)形成的原因，主要為未建立科學(xué)有效的山區(qū)防洪體系?，F(xiàn)狀山洪溝過流能力偏低，多數(shù)為5 a 一遇左右過流能力，“7·21”降雨小流域強度達到100 a 一遇以上，洪峰流量遠超山洪溝排泄能力，暴雨造成河道水位迅速上漲，導(dǎo)致河道兩側(cè)居民點受災(zāi)嚴重。另外，由于人為對現(xiàn)狀溝渠的擠占，壓縮了渠道的過流能力，致使洪水漫出山洪溝沿著道路或其他低洼地區(qū)四處沖刷，造成人員傷亡，設(shè)施沖毀。

山區(qū)高速公路作為山區(qū)交通出行的重要通道，是聯(lián)系山區(qū)各城鎮(zhèn)的生命線，需要加強交通搶險保通能力建設(shè)，提高處置重、特大公路交通突發(fā)事件的能力。山區(qū)高速公路在設(shè)計階段受工程建設(shè)主體、投資規(guī)模等因素限制，路基防洪設(shè)計往往局限于邊溝、截水溝等路內(nèi)排水設(shè)施，難以形成地區(qū)性的防洪排澇體系[3]。城市規(guī)劃作為一項頂層設(shè)計，能夠起到對城市建設(shè)的宏觀調(diào)控和區(qū)域協(xié)調(diào)作用，在規(guī)劃階段科學(xué)、系統(tǒng)地研究防洪排水方案，降低雨洪威脅，對延長山區(qū)高速公路使用壽命具有非常重要的作用。

2 山區(qū)高速公路防洪規(guī)劃原則及策略

2.1 規(guī)劃原則

山區(qū)高速公路的建設(shè)應(yīng)在確保自身防洪安全的同時，不影響周邊地區(qū)原有的防洪體系，確保地區(qū)防洪排水安全。在規(guī)劃階段，應(yīng)突出規(guī)劃宏觀視角、強調(diào)規(guī)劃統(tǒng)籌作用，以宏觀視角提出規(guī)劃策略，體現(xiàn)戰(zhàn)略性及協(xié)調(diào)性。同時，制定規(guī)劃策略要體現(xiàn)科學(xué)性，開展扎實的現(xiàn)狀踏勘及調(diào)研工作，獲取翔實的現(xiàn)狀資料及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本著尊重現(xiàn)狀、充分利用現(xiàn)狀的原則，從實際出發(fā)，以創(chuàng)新的思維、科學(xué)的方法制定規(guī)劃策略。制定規(guī)劃策略還應(yīng)本著保護與發(fā)展并重的原則，盡量降低對區(qū)域原有防洪排水體系、水生態(tài)環(huán)境的破壞及擾動，堅持綠色、生態(tài)、可持續(xù)發(fā)展的理念，建設(shè)高品質(zhì)、高標準的公路防洪排水規(guī)劃體系。

2.2 規(guī)劃策略

在遵循上述規(guī)劃原則的基礎(chǔ)上，開展防洪規(guī)劃工作。首先開展詳細現(xiàn)場踏勘，對新建道路周邊現(xiàn)狀河道、山洪溝等防洪排水體系進行梳理，以攔截、疏導(dǎo)相結(jié)合為基本規(guī)劃思路，提出相應(yīng)的規(guī)劃策略。

2.2.1 確定規(guī)劃標準

確定規(guī)劃標準，保證道路防洪安全。確定規(guī)劃標準一般包括：確定道路路基防洪標準、確定橋涵防洪標準。我國公路防洪標準頒布較新且界定清晰[4]，按照公路等級、橋涵等級確定其防洪排水標準。根據(jù)2014年頒布的行業(yè)標準《公路工程技術(shù)標準》（JTGB 01—2014），公路分為高速公路、一級公路、二級公路、三級公路及四級公路5 個技術(shù)等級。橋梁涵洞分類（見表1）執(zhí)行《公路橋涵設(shè)計通用規(guī)范》（JTGD 60—2004），分為特大橋、大橋、中橋等5 個等級。《防洪標準》（GB 50201—2014）對公路各類建筑物、構(gòu)筑物的防護等級和防洪標準規(guī)定見表2。

表1 橋梁涵洞分類表

表2 公路各類建筑物、構(gòu)筑物防洪標準

2.2.2 構(gòu)建完備的防洪體系

構(gòu)建完備的防洪體系,提出防洪工程措施及規(guī)劃要求，確保地區(qū)河道、山洪溝行洪通暢。

受山區(qū)地形條件影響，山區(qū)高速公路的規(guī)劃建設(shè)及后期運營均會受到來自山區(qū)雨洪的威脅及影響，為此應(yīng)建立完備的防洪排水體系。防洪體系包括：預(yù)留行洪排水通道，即橋、涵規(guī)劃條件；布置截洪疏導(dǎo)設(shè)施，即道路截洪溝、排水溝規(guī)劃；研究道路鄰近河道規(guī)劃措施及要求。以下為具體工程措施及規(guī)劃要求。

（1）預(yù)留行洪排水通道。當(dāng)?shù)缆窞槁坊螘r，道路規(guī)劃線位跨越現(xiàn)狀河道、山洪溝時，應(yīng)預(yù)留雨洪行泄通道。同時，對道路周邊地區(qū)防洪排水體系進行梳理，對因道路建設(shè)阻擋山區(qū)坡面流行泄的，也需要集中預(yù)留行洪通道，即提出跨河橋、過路涵規(guī)劃條件。一般來說：當(dāng)相交河道、山洪溝規(guī)劃流量大于或等于25 m3/s 時，研究跨河橋規(guī)劃條件；當(dāng)相交河道、山洪溝規(guī)劃流量小于25 m3/s 時，研究過路涵規(guī)劃條件。

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃標準計算出過路橋涵處河道洪水位，提出沿線跨河橋梁建設(shè)要求：

a.為了地區(qū)防洪排水安全，在橋梁建設(shè)時，不得縮窄河道行洪斷面及河道上口寬，擬建橋梁底高程須滿足道路防洪標準下相應(yīng)頻率的河道規(guī)劃水位超高條件。

b.橋梁建設(shè)中，在橋梁跨越100 a 一遇洪水淹沒線寬度小于30 m 的河道時，原則上不得在河道淹沒線內(nèi)設(shè)置橋墩；對于河道100 a 一遇淹沒線寬度大于30 m 的河道，若需要設(shè)置橋墩，則同排橋墩應(yīng)盡量與水流方向平行。

c.橋涵建設(shè)時要按規(guī)劃對橋區(qū)段河道進行整治，并與上下游河道接順。對于流速較大的河道，應(yīng)對橋區(qū)段進行適當(dāng)防護，具體參照道路相關(guān)規(guī)范確定。

（2）道路部分路基段周圍山洪水比較分散，為攔截?zé)o集中出路的山洪水，規(guī)劃沿道路填方段一側(cè)新建截洪溝，將洪水?dāng)r截并疏導(dǎo)集中接入附近的河道、山洪溝內(nèi)。在規(guī)劃階段：明確截洪溝規(guī)劃標準，一般參照道路路基防洪標準確定；明確截洪溝承接流域范圍，計算截洪溝流量，提出截洪溝斷面尺寸控制要求等。規(guī)劃截洪溝一般采用混凝土板襯砌的梯形斷面，規(guī)劃溝底寬不小于0.5 m，邊坡系數(shù)為1，糙率為0.017。截洪溝具體位置應(yīng)隨山就勢，靈活布置，并在設(shè)計階段結(jié)合道路具體方案進行細化。

（3）對與道路鄰近的順向河道，應(yīng)研究滿足道路防洪標準下相應(yīng)頻率的河道洪水淹沒線，并提出道路沿河道、山洪溝布置的相關(guān)規(guī)劃要求：

a.道路線位原則上不得布置在規(guī)劃河道洪水淹沒線范圍內(nèi)，并應(yīng)與規(guī)劃河道洪水淹沒線保持5 m以上安全距離。

b.當(dāng)填方段道路與河道鄰近時，應(yīng)做好鄰近側(cè)河坡的渠化及護砌工作，道路設(shè)計標高應(yīng)滿足道路防洪標準下相應(yīng)頻率的河道規(guī)劃水位超高條件。

c.由于山區(qū)河道縱坡較陡，流速較大，道路設(shè)計要考慮該因素的影響，做好相應(yīng)防護措施，確保防洪安全。

3 結(jié)語

山區(qū)高速公路因其建設(shè)條件限制易受到山區(qū)雨洪的破壞，需要在規(guī)劃階段以宏觀的視角及區(qū)域統(tǒng)籌的理念提出規(guī)劃策略，包括建立完善的防洪體系，制定相應(yīng)的防洪標準，提出防洪措施及規(guī)劃要求，提升公路抵御洪水的能力，實現(xiàn)高速公路可持續(xù)發(fā)展。