路均林 石二姣

（1.中交通力建設(shè)股份有限公司，陜西 西安 710000；2.西安建工二建工程建設(shè)有限公司，陜西 西安 710000）

0 引言

“黃河百害，唯富一套”、“三十年河?xùn)|、三十年河西”都是對(duì)后套地區(qū)的真實(shí)寫(xiě)照，歷史上黃河在后套地區(qū)經(jīng)常發(fā)生游蕩、遷移，加之解放以后水利設(shè)施的大力發(fā)展，使得后套地區(qū)有其獨(dú)特的工程特點(diǎn)[1]。為提高對(duì)后套地區(qū)公路工程建設(shè)特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)對(duì)后套地區(qū)公路設(shè)計(jì)要點(diǎn)的把握，結(jié)合后套地區(qū)的實(shí)際情況有針對(duì)性地進(jìn)行公路設(shè)計(jì)，避免由于忽視后套地區(qū)的特殊要求造成工程返工，影響施工進(jìn)度，結(jié)合G110線黃羊木頭至磴口段公路工程外業(yè)踏勘、實(shí)地鉆探、內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中總結(jié)、提煉出的經(jīng)驗(yàn)，查閱相關(guān)文獻(xiàn)、資料，總結(jié)了后套地區(qū)公路工程的建設(shè)特點(diǎn)，并給出了后套地區(qū)公路設(shè)計(jì)的建議，可供后套地區(qū)公路設(shè)計(jì)人員參考借鑒。

1 后套地區(qū)公路工程建設(shè)及地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)

后套地區(qū)是指從巴彥淖爾市磴口縣至包頭市東的這一段黃河沖積平原[2]。G110線黃羊木頭至磴口段公路工程位于巴彥淖爾市臨河區(qū),項(xiàng)目起點(diǎn)與已建成的G110臨河繞城段相接，終點(diǎn)位于磴口縣巴彥高勒鎮(zhèn)，與擬建的磴口黃河大橋工程相接，該工程全線均位于后套地區(qū)，項(xiàng)目勘察設(shè)計(jì)階段對(duì)沿線的地形、地貌、水文、地質(zhì)等情況做了大量的調(diào)查研究，結(jié)合調(diào)查研究結(jié)果，查閱了大量文獻(xiàn)、資料，經(jīng)過(guò)綜合分析，得出后套地區(qū)公路工程及地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)。

1.1 地形平坦、耕地遍布、路網(wǎng)發(fā)達(dá)

后套地區(qū)作為河套平原的一部分，其地勢(shì)平坦、開(kāi)闊，地面起伏變化較小。G110線黃羊木頭至磴口段公路工程位于后套地區(qū)的中東腹地，項(xiàng)目路線全長(zhǎng)52.943km，但其地面高程變化范圍介于1042～1060m之間，變化幅度僅為18m，可見(jiàn)后套地區(qū)地形平坦、地面起伏變化不大。

后套地區(qū)雖然地處內(nèi)蒙古高原，具有降水稀少，蒸發(fā)強(qiáng)烈，干燥多風(fēng)的特點(diǎn)[3]，但在黃河的灌溉作用下，形成了千畝良田，耕地遍布的景象，成為了西北干旱地區(qū)商品糧基地中的重要組成部分。G110線黃羊木頭至磴口段公路工程新增占地2886.5畝，其中耕地1189.0畝，耕地占新增占地的比例達(dá)41.2%，可見(jiàn)后套地區(qū)耕地分布較多。

后套地區(qū)自古便是漢族與北方游牧民族的必爭(zhēng)之地，并在漢武帝元朔二年建立朔方郡，開(kāi)始管轄后套地區(qū)，建立城鎮(zhèn)，開(kāi)始農(nóng)耕作業(yè)，建設(shè)道路[4]。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、美麗鄉(xiāng)村的建設(shè)，后套地區(qū)形成了完善的路網(wǎng)關(guān)系，交通便利，路網(wǎng)發(fā)達(dá)，G110線黃羊木頭至磴口段公路工程共設(shè)平面交叉26處，其中與二級(jí)公路交叉7處，與三級(jí)公路交叉2處，與四級(jí)公路交叉4處，與等外路交叉13處；此外還設(shè)置平交接入點(diǎn)49處。平均每公里1.4處，可見(jiàn)，后套地區(qū)路網(wǎng)發(fā)達(dá)，交通便利。

1.2 排灌系統(tǒng)發(fā)達(dá)、鹽漬土嚴(yán)重

為了充分利用這塊肥沃的土地，從古至今勤勞的人們一直都在想方設(shè)法地利用黃河這條母親河，修建了很多水利設(shè)施，尤其是在新中國(guó)成立以后，在后套地區(qū)形成了以三盛公黃河水利樞紐工程為主體的完整的引黃灌溉系統(tǒng)和以總排干溝及紅圪卜揚(yáng)水站為骨干的排水系統(tǒng)，各類干、支、斗、毛渠等灌溉渠道及干、支等排堿渠遍布整個(gè)后套地區(qū)，灌溉系統(tǒng)異常發(fā)達(dá)[5]。

由于后套地區(qū)屬于河湖相沉積，土壤母質(zhì)本來(lái)就含有較多的鹽分。此外，后套地區(qū)灌溉水量大，地下水位高，排水系統(tǒng)部分堵塞，排水不暢，灌溉水在低洼處聚集，加之后套地區(qū)蒸發(fā)強(qiáng)烈，降水稀少，多年平均降水量為162.9mm，多年平均蒸發(fā)量為2094.7mm，蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降水量，導(dǎo)致水中鹽分的積累、析出，形成鹽漬土[6]。G110線黃羊木頭至磴口段公路工程路線全長(zhǎng)52.943km，其中鹽漬土段落共16段，長(zhǎng)度19.575km，鹽漬土段落的比例達(dá)到了37.3%，可見(jiàn)后套地區(qū)土地鹽堿化比較嚴(yán)重。

1.3 地下水位埋深較淺，海子、湖泊較多

后套地區(qū)降水稀少，屬于無(wú)灌溉就無(wú)農(nóng)業(yè)的地區(qū)，農(nóng)業(yè)用水主要是通過(guò)各種灌渠將黃河水引至農(nóng)田中進(jìn)行灌溉，而后套地區(qū)水利設(shè)施發(fā)達(dá)，灌溉渠及排堿渠較多，引入的黃河水在澆灌農(nóng)田的同時(shí)也提高了地下水位，導(dǎo)致后套地區(qū)的地下水位與農(nóng)業(yè)用水息息相關(guān)，產(chǎn)生了春秋灌溉時(shí)地下水位埋深較淺，而夏季及冬季非灌溉時(shí)期地下水位埋深較深的季節(jié)性變化現(xiàn)象[7]。春秋灌溉期地下水位在低洼坑地出漏，形成了大小不等的海子、湖泊，而到了冬夏兩季海子、湖泊中的水又用來(lái)補(bǔ)給地下水，導(dǎo)致部分海子干涸。G110線黃羊木頭至磴口段公路工程項(xiàng)目沿線就分布有小沙湖、三海子、人工湖等三個(gè)較大的湖泊，此外還有一些無(wú)名的海子、水泡共計(jì)8個(gè)?？梢?jiàn)受地下水位的影響，后套地區(qū)海子、湖泊分布較多。

1.4 季節(jié)性凍土地區(qū)溫差較大

后套地區(qū)屬溫帶大陸性干旱、半干旱氣候區(qū)。具有寒暑差異大，晝夜溫差大，日照時(shí)間長(zhǎng)等氣候特征，多年最高氣溫平均為37.4℃，最低氣溫平均為-31.20℃；歷史最大凍結(jié)深度為1.73m[8]。根據(jù)《季節(jié)性凍土地區(qū)公路設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》附圖A-1可知后套地區(qū)凍結(jié)指數(shù)介于800～1200℃·d之間，屬于季節(jié)性凍土區(qū)的中凍區(qū)。

2 后套地區(qū)公路設(shè)計(jì)要點(diǎn)

綜合后套地區(qū)公路工程建設(shè)和地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，并根據(jù)G110線黃羊木頭至磴口段公路工程勘察設(shè)計(jì)過(guò)程中總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后套地區(qū)公路設(shè)計(jì)提出幾點(diǎn)建議。

2.1 充分利用舊路，合理選擇路線縱坡，盡可能地少占耕地

在設(shè)計(jì)階段貫徹綠色公路設(shè)計(jì)理念，本著生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效的設(shè)計(jì)原則，加強(qiáng)對(duì)舊路的檢測(cè)，查明舊路的技術(shù)狀況，盡可能地多利用舊路，以達(dá)到節(jié)約用地，保護(hù)耕地，減少新增占地的目的。對(duì)于無(wú)法直接利用的原有構(gòu)造物也應(yīng)考慮將其進(jìn)行改造或破碎之后，應(yīng)用到地方道路或施工便道的涵洞和路面基層中去，以便達(dá)到廢物的重復(fù)利用，減少建筑垃圾。

河套地區(qū)地形平坦，地面起伏變化不大，故在進(jìn)行路線縱斷設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)合理選擇路線縱坡，在局部困難路段，可以適當(dāng)突破路線最小縱坡的限制，采用平坡，利用路面橫坡來(lái)排除路面積水，避免由于過(guò)分追求路線最小縱坡的要求，而導(dǎo)致路線出現(xiàn)波浪型的縱斷面[9]，影響行車安全。

在縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合地方道路功能，合理設(shè)置交叉形式。低等級(jí)路與地方道路的交叉宜采用平交形式，在確保路基的最小填土高度之后盡可能地降低路基縱斷面設(shè)計(jì)高程，以便減少主線與地方道路的高差，方便平交口設(shè)計(jì)，同時(shí)也可以達(dá)到減少占地的目的。一級(jí)公路與地方道路交叉時(shí)，除了與地方等級(jí)路交叉采用渠化平面交叉形式外，其余交叉建議采用立交或接入點(diǎn)的方式，在采用接入點(diǎn)的方式進(jìn)行平交設(shè)計(jì)時(shí)，中央分隔帶不開(kāi)口，地方道路進(jìn)入主線，只能右轉(zhuǎn)，需要左轉(zhuǎn)時(shí)，可以在駛?cè)胫骶€之后先行右轉(zhuǎn)，而后在合適的位置掉頭，駛?cè)雽?duì)向車道，采用分離式立交上跨地方道路時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)道路的功能選擇合適的凈高，可以通過(guò)讓大型車輛在接入點(diǎn)或渠化平交口進(jìn)行繞行的方式，來(lái)降低通道凈高，進(jìn)而降低路基的填土高度；高速公路與地方道路交叉時(shí)，可以按地方道路的使用功能，對(duì)地方道路進(jìn)行適當(dāng)歸并，根據(jù)地方道路的通行需求，選擇不同的凈高，達(dá)到降低全線平均填高的目的，進(jìn)而達(dá)到減少占地的目標(biāo)。

2.2 適當(dāng)歸并橋梁孔跨，注意結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)

后套地區(qū)的排灌系統(tǒng)主要分為灌溉系統(tǒng)和排堿系統(tǒng)兩大類，灌溉渠道大多采用膜袋混凝土進(jìn)行硬化處理，寬度較寬，而排堿渠道一般不進(jìn)行硬化，寬度較窄。為方便輸水、排堿，對(duì)于大多數(shù)排灌渠道不宜在渠道中間立墩，不宜壓縮渠道斷面，盡量采用一孔跨越，但此時(shí)會(huì)導(dǎo)致橋梁斜角角度及橋梁跨徑種類偏多，不利于標(biāo)準(zhǔn)化施工，故在選擇橋跨結(jié)構(gòu)時(shí)可以采用左右幅分幅設(shè)計(jì)，并使得橋梁跨徑適當(dāng)富裕，從而達(dá)到減少橋梁跨徑種類及斜角角度的目的，以實(shí)現(xiàn)工廠預(yù)制、標(biāo)準(zhǔn)化施工的目標(biāo)。

后套地區(qū)鹽漬土分布廣泛，為防止公路橋涵構(gòu)造物及路基出現(xiàn)鹽脹、翻漿、淋溶等病害[10]。在進(jìn)行構(gòu)造物設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)測(cè)得的易溶鹽含量、構(gòu)件類型選擇合適的混凝土標(biāo)號(hào)及保護(hù)層厚度，此外，在進(jìn)行路基填筑時(shí)要注意將鹽漬土清除干凈，不可將鹽漬土作為路基填料進(jìn)行填筑，最后還要根據(jù)鹽漬土的強(qiáng)弱程度決定是否設(shè)置隔斷層，確定合適的路基填土高度,進(jìn)而確保路基不受鹽漬土影響。

2.3 綜合考慮路基填土高度，做好路基防水

后套地區(qū)地下水位埋深較淺，容易發(fā)生翻漿、濕陷、凍脹、鹽漬化等病害，更有甚者會(huì)使整個(gè)路基產(chǎn)生滑移，對(duì)路基造成毀滅性的病害[11]，為防止地下水位對(duì)路基的影響，一方面要選擇合適的路基填土高度，適當(dāng)抬高路基，確保路床不受地下水的侵?jǐn)_；另一方面也要選擇砂礫土等透水性填料，從而阻斷地下水的毛細(xì)上升作用。但后套地區(qū)由于耕地較多，較高的路基填土高度又會(huì)引起占地的增加，故應(yīng)注意做好防止地下水的影響與合理控制占地的統(tǒng)一。若地下水位埋深過(guò)淺，而路基填高受限無(wú)法抬高時(shí)，也可以在路基兩側(cè)設(shè)置較深的邊溝，用來(lái)阻斷地下水橫向進(jìn)入路基的通道，從而確保路床處于干燥狀態(tài)，進(jìn)而確保路基的安全穩(wěn)定。

2.4 選擇合適的橋涵結(jié)構(gòu)形式，確保構(gòu)造物基礎(chǔ)埋深

季節(jié)性凍土地區(qū)公路病害，主要是由于水體結(jié)冰膨脹之后引起的，溫差差異越大，水位變化約大，凍融循環(huán)次數(shù)越多，則引起的公路病害越嚴(yán)重[12]。河套地區(qū)由于地下水位變化較大，且晝夜、寒暑溫差也較大，故對(duì)于路基段落應(yīng)結(jié)合地下水位變化情況控制好路基填土高度，做好地下水的隔斷措施。對(duì)于橋涵構(gòu)筑物，其上部結(jié)構(gòu)宜選擇沒(méi)有空腔的實(shí)心板、矮T梁、T梁等實(shí)心結(jié)構(gòu)，避免雨水在結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)冰膨脹，將橋涵上部結(jié)構(gòu)脹裂。

在確定橋涵基礎(chǔ)及路基擋墻基礎(chǔ)埋深之前，應(yīng)先調(diào)查清楚擬建場(chǎng)區(qū)的最大凍深，并計(jì)算出設(shè)計(jì)凍深，根據(jù)設(shè)計(jì)凍深確定基底埋置深度，確保基礎(chǔ)安全穩(wěn)定。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在正式開(kāi)展公路設(shè)計(jì)之前，通過(guò)實(shí)地調(diào)查、沿線踏勘、實(shí)地鉆探、搜集前期資料等各種方式來(lái)獲取項(xiàng)目區(qū)的工程特點(diǎn)，然后根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的工程特點(diǎn)制定符合項(xiàng)目實(shí)際的設(shè)計(jì)方案至關(guān)重要。希望本文能夠?yàn)楹筇椎貐^(qū)的公路設(shè)計(jì)人員提供參考借鑒，通過(guò)更多成功的設(shè)計(jì)實(shí)例來(lái)豐富后套地區(qū)公路工程設(shè)計(jì)與建設(shè)，為做好河套地區(qū)公路工程建設(shè)發(fā)揮力量。