梁 飛

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當前，我國中東部平原區(qū)的高速公路網已大致建設完成，西南地區(qū)山區(qū)較多，地形地貌更為復雜，建設高速公路的成本更高且投資回報率也更差，建設高速公路的難度也相對更高。在山區(qū)高速公路建設項目前期，技術人員進行勘察設計時應當結合地質條件、技術標準等因素盡可能優(yōu)化設計方案，在保障工程安全性的基礎上減少建設成本，以爭取更多的經濟效益。因此，探索山區(qū)高速公路設計優(yōu)化的思路與方法具有重要意義。

1 山區(qū)高速公路設計優(yōu)化的基本概述

我國目前的高速公路建設模式多數(shù)為常規(guī)的建設管理模式，通過合理的市場競爭，選擇具有正規(guī)資質的單位負責項目的勘察設計與施工工作[1]。隨著我國社會經濟水平的飛速發(fā)展，勘察設計行業(yè)所面臨的市場競爭形式越發(fā)嚴峻。部分勘察設計單位存在設計經費不足、設計周期較短等問題，不夠重視對技術人員的投入，在市場競爭中難以取得優(yōu)勢。還有一些勘察設計單位進取心不足，認為所得成果只要滿足業(yè)主需求與行業(yè)相關規(guī)范便可，難以增長綜合實力。因此，項目業(yè)主單位選擇承擔山區(qū)高速公路項目的勘察設計單位時要保持慎重的態(tài)度，選取具有正規(guī)資質與足夠實力的勘察設計單位[2]?？辈煸O計單位在設計山區(qū)高速公路項目時容易被地形地質、周邊環(huán)境等因素所影響，想要優(yōu)化其設計存在一定的難度。

設計優(yōu)化工作通常由項目業(yè)主單位交由勘察設計單位負責，勘察設計單位對山區(qū)高速公路設計進行優(yōu)化需要于項目初設批復一直到交工驗收的期間內，利用提升設計技術經濟合理性、調整改進施工圖設計方案等手段，將提升工程安全性與節(jié)約投資當作目標，開展設計優(yōu)化活動，從而有效縮減項目的建設成本[3-4]。勘察設計單位要在滿足設計規(guī)范與使用功能的基礎上，提出更為科學可行的設計方案。山區(qū)高速公路有較高的橋梁隧道占比，同平原區(qū)相比，山區(qū)的水文地質、環(huán)境條件更為復雜，在山區(qū)建設高速公路需要面對基本農田補償難度較大、環(huán)境敏感點較多等問題，勘察設計單位進行設計優(yōu)化時要充分了解掌握工程的可行性研究報告、施工圖文件等相關資料，還需深入研究施工難度、項目用地、建設運營成本等內容。

2 山區(qū)高速公路設計優(yōu)化的基本原則

2.1 保障工程安全

簡單來說，山區(qū)高速公路設計優(yōu)化工作是在滿足相關要求與規(guī)范、保證工程安全性的前提下，靈活選擇路線平縱面技術指標，合理縮減工程規(guī)模，結合施工難度、保護環(huán)境等相關因素而進行的設計優(yōu)化活動[5]?？辈煸O計單位在進行設計優(yōu)化時要堅持安全至上的理念，保障項目建設安全與運營安全，堅守紅線意識。

2.2 降低工程造價

現(xiàn)如今，受到勘察設計周期、建設成本等方面的影響，山區(qū)高速公路項目建設方案存在照搬照抄現(xiàn)象，設計太過粗放[6]。比如，橋梁設計時樁長不斷增長、互通指標把握靈活性不足等。同時，還有一些勘察設計單位為規(guī)避風險，制定相關結構尺寸時選用太過保守?？辈煸O計單位在進行設計優(yōu)化時應當將現(xiàn)場實際情況同地勘結果相結合，通過多次的比選論證，在保障工程質量的基礎上縮減工程規(guī)模，以減少項目的建設成本?？辈煸O計單位在開展總體設計時需要全面勘察項目范圍內的地形地質，按照地質條件明確路線走向，盡量避免不良地質或是特殊巖土，讓構造物與路線指標更大程度適應地形走勢，從而降低填挖工程量，降低工程造價。

2.3 保護自然環(huán)境

以往建設山區(qū)高速公路時曾出現(xiàn)環(huán)境污染、植被破壞、水土流失等問題，勘察設計單位在進行優(yōu)化設計時要總結以往經驗，規(guī)避以前出現(xiàn)過的問題，貫徹保護自然環(huán)境的理念，在優(yōu)化方案時繞開不良地質地段，降低高填深挖次數(shù)，做好相關防護措施，盡量在降低工程造價與保護自然環(huán)境之間保持平衡，防止出現(xiàn)“先破壞后治理”現(xiàn)象，盡可能保護原有的生態(tài)環(huán)境[7]。

2.4 節(jié)約土地資源

山區(qū)的土地資源較為緊缺，農業(yè)用地比較貧瘠，建設山區(qū)高速公路容易占用基本農田用地，降低耕地面積，可能引發(fā)環(huán)境、人口與資源間的矛盾?？辈煸O計單位在建設山區(qū)高速公路時要科學確定建設規(guī)模，節(jié)約土地資源，不過分追求高標準，將用地指標當作設計優(yōu)化的關鍵控制因素[8]。尤其是河谷階地與山間平原，這些區(qū)域可能是當?shù)鼐用竦木幼〉兀辈煸O計單位在優(yōu)化設計時要堅守土地紅線，盡可能避免占用基本農田用地，降低拆遷工程量。

3 山區(qū)高速公路設計的重難點

3.1 復雜地形地質問題

3.1.1 水庫塌岸

水庫是用于調節(jié)水流、攔洪蓄水的建筑物，建造于河流或是山溝的狹口處，山區(qū)有一定的可能性出現(xiàn)水庫。水庫塌岸會對橋梁與路基形成嚴重影響，勘察設計單位針對水庫塌岸問題，可對其進行勘察評價其穩(wěn)定性，分析重點位置，研究其穩(wěn)定性發(fā)展情況，對橋墩、邊坡、隧道口等位置進行調查取樣，通過庫岸垂直方向的勘探剖面掌握其構造狀態(tài)，以采取相對性的處理措施[9]。

3.1.2 地質復雜的隧道

山區(qū)的地質比平原區(qū)更復雜，建設山區(qū)高速公路時可能涉及特長隧道等路段，其構造變異性會被地質條件影響?？辈煸O計單位針對地質復雜的隧道，需結合地質勘察所得結果進行平面地質調繪，進行實地調研以健全地質數(shù)據(jù)，同時利用高密度電法等手段實施物探，全面掌握隧道情況后再制定施工方案。

3.1.3 隧道路段的地質環(huán)境中有大量灰?guī)r

在山區(qū)高速公路建設時可能遇到巖溶路段，勘察設計單位需運用地質測繪選用合理的物探方法，可結合實際情況聯(lián)合采用多種物探技術，在此前提下分析探究鉆孔取芯分析結果。通常情況下，鉆孔取芯需結合該地區(qū)的地形地勢與地質條件進行孔位布置，密切監(jiān)測孔內狀態(tài)，通過應力測試等手段綜合評估該地區(qū)的地質情況。

3.2 橋梁選型、設計與施工問題

3.2.1 制定科學的橋型方案

勘察設計單位需要結合當?shù)氐膶嶋H條件與工程建設需求制定科學的橋型方案，堅持因地制宜的觀念，提前考量到施工階段的風險并做好預防措施，從而提高施工的安全性與經濟性，讓橋型可符合多項工程的相關要求。

3.2.2 選擇合理的下部結構

選擇合理的下部結構可有效減小施工難度，勘察設計單位通常情況下可運用以下三種處理方法：第一，合理縮減橋墩的間距，可減輕樁基間的影響，減輕環(huán)境破壞程度，還可提升施工效率，加快施工進度；第二，采用扁墩設計，可減少開挖工程量，提高橋梁美觀性；第三，采用整幅雙柱結構，減輕對原地形的破壞[10]。

3.2.3 避繞地質災害

勘察設計單位可能在山間遇到地質條件不良的區(qū)域，可利用隧道、大跨度橋梁等手段跨越此類不良地質條件的區(qū)域，防止出現(xiàn)結構損壞，還可減輕工程建設對于周邊環(huán)境的擾動，有利于保護當?shù)氐淖匀画h(huán)境。

3.3 連續(xù)長下坡路段運營安全設計

勘察設計單位面對連續(xù)長下坡路段，可在合理位置增設一定的工程量，使得各路段的縱坡變得更為平衡，科學調控縱坡坡度有助于提升行車安全性。與此同時，勘察設計單位還可對該路段的運行速度進行超前檢測，將服務區(qū)設立在縱坡路段的上端，使其能夠為過往車輛提供后續(xù)的路況信息與制動檢查等服務[11]?？辈煸O計單位可結合該地區(qū)的地形地勢分布情況，在連續(xù)長下坡路段的坡底位置建設避險車道，可分隔車流，降低失控車輛所造成的安全危害，還可對進入避險車道的車輛發(fā)揮降速、減傷的效果?？辈煸O計單位可按照路側的地質條件與該地區(qū)的實際交通布置選擇恰當?shù)淖o欄型式與防撞等級，盡可能保障過往車輛的行車安全。

3.4 長隧道路段運營安全問題

勘察設計單位若是遇到隧道里程占比較高的山間高速公路施工項目，應當重視運營安全問題，長時間在隧道中駕駛可能會增加行車人員的焦躁情緒，對行車安全性產生不良影響。除此之外，如果在隧道中出現(xiàn)安全事故，救援人員開展救援工作時也會受到周邊環(huán)境的干擾。為提升隧道運營的安全性，勘察設計單位可通過以下方法降低安全隱患：一是盡量擴大隧道邊界，使得隧道的空間變得更大，減輕行車人員因為狹窄空間而產生的不適感，也可為救援人員開展工作提供更大的空間；二是設置長度超過100m 的緊急停車帶，布置安全標識，利用較為顯眼的標識牌對來往的行車人員進行警示。

3.5 互通選址與選型問題

山區(qū)地形復雜，許多區(qū)域存在地質條件差、互通交通高差高等弊端，建設高速公路難度較大?？辈煸O計單位進行互通選址時要考慮橋梁、隧道的分布情況，充分考量當?shù)氐牡匦螚l件，盡量降低對周邊環(huán)境與居民的影響、避免占用農業(yè)用地，選擇恰當?shù)钠娇v線形指標。當勘察技術單位決定選用互通式后，要保證匝道的技術指標可滿足該區(qū)域的場地條件與實際交通需求。如果互通式的連接范圍不僅在山區(qū)，連接到鄉(xiāng)鎮(zhèn)及縣城，勘察設計單位需合理提升指標選擇標準，保障其功能的可靠性。

4 山區(qū)高速公路設計優(yōu)化的思路與方法

開展山區(qū)高速公路設計優(yōu)化工作需要發(fā)揮項目公司、承包單位與設計單位的主觀能動性，通過勘察設計單位的團隊智慧，盡量提升施工圖設計文件的設計深度與經濟合理性，積極對設計方案進行調整優(yōu)化，以獲取最優(yōu)的設計方案?？辈煸O計單位優(yōu)化山區(qū)高速公路應當在掌握施工圖設計成果的前提下，結合項目地質勘察結果、土地資源條件、環(huán)境敏感區(qū)等因素，綜合考量評估設計優(yōu)化工作的實施條件。在工程建設中，設計是其靈魂。勘察設計單位優(yōu)化山區(qū)高速公路設計時應當做到以下幾點：第一，樹立全壽命周期成本的觀念，在優(yōu)化設計時不僅要考慮經濟效益，還要將提高山區(qū)高速公路的長期社會效益當作優(yōu)化目標；第二，堅守安全至上的設計理念，特別是對于建設條件復雜的施工項目，在優(yōu)化設計時需堅持地質選線、安全選線的原則，守住安全紅線；第三，以縮減工程規(guī)模及投資為目的，在優(yōu)化設計時保持避大治小、靈活實用、分級處理的思路；第四，降低施工難度并保證方案的合理性，合理調整路線方案；第五，堅持保護自然環(huán)境、節(jié)約社會資源的理念，選用占用資源少、對周邊環(huán)境影響小的設計方案。

原施工圖設計是進行山區(qū)高速公路設計優(yōu)化工作的基礎，勘察設計單位應結合原施工圖深入探索具有造價優(yōu)勢的段落，不宜直接在全線開展調查研究。勘察設計單位開展山區(qū)高速公路設計優(yōu)化工作可分為以下兩個階段：一是在完成施工圖設計后至報批設計文件前。此時項目還沒有進行實質性開工，勘察設計單位由路線總體角度開展平縱面研究，選取具有明顯優(yōu)勢的段落實施優(yōu)化設計，盡量提升設計深入，此階段開展設計優(yōu)化工作效果良好，無需面臨太大風險，不會因為優(yōu)化設計導致工程被廢棄；二是在批復施工圖設計文件后的施工時期。在此階段開展設計優(yōu)化工作的目的為深入發(fā)掘施工設計文件中內含的優(yōu)化空間，利用局部優(yōu)化提升施工方案的經濟合理性，勘察設計單位要將優(yōu)化設計維持在一個較小的范圍內，比如減少橋梁孔跨、減少路基土石方等，以免出現(xiàn)廢棄工程，浪費資金、人力的同時增加施工時間，延誤施工進度。

5 結語

在山區(qū)高速公路建設前期對施工圖設計進行優(yōu)化，改進施工圖設計方案，可有效提升設計技術的經濟合理性，在保證工程安全性的基礎上，降低項目建設與運營成本，獲取更多的經濟效益及社會效益。當前，設計優(yōu)化在質量責任劃分、項目管理與審批等方面尚無明確規(guī)定，存在一定爭議，需相關部門加以管理。本文從技術角度分析山區(qū)高速公路設計的重難點，并提出山區(qū)高速公路設計優(yōu)化的思路與方法，以期為后續(xù)的設計優(yōu)化活動提供一定的資料參考。