灵山高速公路创新设计理念的尝试

张振宇

国家高速公路网荣成至乌海公路山西境灵丘至山阴段高速公路，横贯山西省北部地区，本项目被交通运输部列为勘察设计典型示范工程。路线起点位于晋冀界驿马岭，经过灵丘、浑源、应县、山阴四县，终点位于大运高速公路与本项目相交的立交枢纽，路线全长154.4 km。

1 总体设计思路

本项目勘察设计以科学的发展观统领全局，突出以人为本、以质量为命脉、以科技为先导、以生态环保为主线、以历史文化旅游特色为重点，在充分结合晋北地区的地形、地貌、地质、水文、气候、植被、人文和自然景观等特点的基础上，充分贯彻“安全、环保、舒适、和谐”的总体设计原则，遵循“六个坚持、六个树立”的设计新理念。主要体现在以下几个方面:

1 )坚持地形选线、地质选线的原则，在深刻理解标准规范内涵的前提下，灵活运用技术指标，做到因地制宜，顺应地势，合理避让不良地质，力求路线线形连续、均匀、流畅以及与自然环境的协调、贴切;运用“运行速度”的概念进行检验，并结合我省运输车辆的实际情况，对长大下坡路段，设置爬坡或避险车道及降温池等，以消除运营安全隐患。

2 )加强环保选线，保持自然景观的完整性，降低公路建设对原始地形、地貌的自然性和稳定性的影响，减少对原生生态环境的破坏。充分利用自然环境，提高道路抗灾能力，保持公路交通可持续发展、社会经济可持续发展。

3 )用横断面设计校正平纵面线位，使平纵面线形更加合理，空间线位达到最佳。同时用桥梁、隧道、路线交叉等构筑物的要求，去衡量线位的经济合理性、生态环保性。杜绝大填大挖，并把路基土石方数量作为控制线位的依据。

4 )总体路线方案和互通立交位置与沿线市、县规划相结合，体现公路服务于地方的功能;方便出入，吸引交通，提高拟建公路的营运效益;同时考虑汽车尾气、噪声等对沿线居民的污染，将高速公路对沿线环境的影响降到最低。

5 )尽量少占良田、果园和经济林地，避免大量拆迁，并尽量保持原有水利系统的完整性，减少对当地群众利益的侵扰，把节约土地、压占矿产资源等作为方案选择的重要指标，牢固树立节约资源的理念。

6 )在设计中，通过放缓路基边坡、设置必要的紧急避险车道、爬坡车道、紧急停车带、公共汽车停靠站、增设标志等手段，体现对人的关爱，体现人性化的服务，注重公路安全性、舒适性、愉悦性的和谐统一，为人们提供最大限度的出行便利。

2 路基工程

1 )湿陷性黄土路段，首先加强防排水设计，采取增设灰土隔水墙等措施，使路基处于良好的工作状态;其次按自重湿陷、非自重湿陷的划分和湿陷等级的不同，采取冲击碾压、强夯等措施提高地基压实度进行处理，但对采取强夯的段落加以控制，不大范围采用，对于无法实施强夯的路段，采用灰土垫层或灰土桩处理。

2)为增强路堤的稳定性及避免差异沉降的产生，在路基纵、横向填挖交界处采用重锤夯实和土工格栅加筋处理。开挖台阶分层填筑，填方区提高压实度标准或进行掺灰处理。当挖方区为土质时，对挖方区路床80 cm范围内土体进行超挖回填碾压;当挖方区为坚硬岩石时，采用填石路堤。

3 )土质路堑路基，采用弧形缓和边坡，坡脚、坡顶处采用圆弧形过渡，减少方正、棱角分明的边坡给人产生的呆板、生硬之感，使边坡形态更贴近自然，让公路尽可能融入自然环境。在深挖边坡和桥头两侧设阶梯式排水急流槽，既起到排水作用，又方便养护。

4 )由于路堑边坡大部分已设计不同形式的防护，边坡碎落已很少发生，碎落台的功能已逐渐减少。只在必须设置碎落台的路段，结合路基边沟、矮护面墙等形成碎落台，或兼作绿化平台;部分挖方路段，碎落台通过边沟加盖实现，以减小挖方数量，不破坏自然边坡。

5 )土质路段采用集中排水，排水路段土路肩培土植草，不硬化处理。挖方路段边沟断面形式采用矩形加盖板，可减小开挖面积，取消钢板防护栏，提高道路安全性能。

3 路面工程

根据本地区的交通组成特性，在路面结构设计中山左、右幅采用不同的路面结构组合。山阴至灵丘方向为运煤出省方向，重载车辆多，经轴载计算并充分考虑全寿命周期成本理念按特重交通进行结构组合设计;灵丘至山阴方向经轴载计算按重载交通进行结构组合设计。

4 桥涵工程

本项目的桥梁大部分布设于沟谷和河流之上，以中小跨径和中低桥高的桥跨结构为主，不等跨结构和斜、弯、坡桥梁居多，对局部结构的精细设计是实现新理念的具体体现。

1 )由于空心板结构整体性能较差，在重载条件下容易损坏，设计时采用预应力结构以提高其承载能力;增加成孔内模定位钢筋，加强骨架钢筋固定措施，防止混凝土振捣时内模带动钢筋骨架整体上浮;采取有效措施保证板间的可靠连接，避免单板受力。2)水泥混凝土桥面铺装内设置冷轧焊接钢筋网，采用桥面锚固钢筋与行车道板连接为整体，以加强板顶与铺装层混凝土间的连接、提高桥面抗剪切能力、减少变形破坏、延长桥面使用寿命。3)布设于山区河流的桥梁，由于水流流速较大，洪水期间河中漂、滚石会对墩台产生较大的冲击力，通过计算分析对桥墩产生的冲击破坏作用，采取相应措施进行防护，在水流上游设置防撞墩。4)考虑桥梁养护维修的要求，增加了垫石高度，便于支座检查更换;对于墩高超过20 m的桥梁，均设置了可从桥面直接下到盖梁检查维修的检修平台;桥头设置方便养护人员上下的踏步。5)重视桥梁耐久性设计，在结构设计中要严格控制结构应力水平，力求应力分布均匀，控制重点部位应力幅度，防止结构疲劳;设计中采用高品质混凝土;增强防裂钢筋设置，减少微小裂缝，减小裂缝宽度;增加关键部位钢筋保护层厚度，延缓钢筋被腐蚀时间，从多方面考虑以保证桥梁的耐久性。6)桩顶承台或系梁设置注重环保经济，地面横坡较陡时，桩顶系梁埋深过大，会造成大量开挖，破坏植被太多，因此设计时采用错孔布置、左右幅基础不等高等措施，在保证结构安全的同时尽量提高系梁标高，可不设时尽量取消。

5 隧道工程

树立尊重自然、保护环境理念，谨慎确定分离、小净距、连拱隧道三种基本形式，继而依据“不破坏就是最大的保护”理念，进行多方案的经济技术、环保比较，使隧道设计符合安全实用、质量可靠、经济合理、技术先进的要求。

1 )隧道的整体设计树立全寿命周期成本的理念，对特长隧道精心考虑主体结构设计与通风、照明、供配电、消防、交通监控等营运设施设计之间的协调，在确保安全、满足规范的前提下，通过提高技术质量，灵活设计达到最佳的技术经济效益。2)隧道设计时，贯彻“早进洞、晚出洞”的原则，采取零开挖进洞的方式，取消深挖路段，保护自然坡体与植被。洞门顺应自然边坡灵活选择洞门形式，优先考虑削竹式洞门、尽可能减少洞门圬工防护。3)驿马岭隧道、云彩岭隧道处于石灰岩等碳酸岩岩床中，岩溶现象较发育，对隧道施工运营的安全造成影响。设计时，先超前探水查明前方地下水分布与水量后辅以预注浆堵水与排放相结合的措施，将绝大部分地下水尽可能封堵在围岩外，少量水由隧道排放，避免洞室内出现大量涌水而影响施工。隧道跨越岩溶时采取跨越、加固洞穴、引排截流岩溶水、清除或加固充填物、回填夯实、封闭地表塌陷、疏排地表水等综合处置方案。4)隧道开挖石渣，尽可能纵向调配，作路基填料。不得不弃方者，根据各工点的实际情况，集中弃方。弃渣在保护环境的前提下，合理选择弃渣场，并采取一定的技术措施，减少废气、废水、废渣对环境的破坏。同时因地制宜实现渣场的绿化和复耕，增加当地的耕地面积。

6 交叉工程

1 )互通式立交进行多方案比较，紧密结合公路沿线城镇远景发展规划，合理选择立交位置，适度超前地确定连接线的等级和标准;服务性互通式立交，优先选择主线下穿A形单喇叭方案，严格控制立交标准和规模，节约土地资源。2)主线上跨分离式立交、天桥，其结构形式和跨径的选择以突出公路的立体感、层次感，给公路提供更丰富的视觉安全空间为原则。设计中选择了合理美观的连续箱梁、连续刚构、箱拱等桥型结构，中央分隔带不设墩，几种桥型交错设置，形成“一桥一景”的景观效果。3)妥善解决被交线两侧村民的出行，下挖通道内考虑设置人行道，加强排水工程措施，不得已时采用台阶式横断面。考虑到农业机械的通行，在1 km范围内设置能够通行农业机械的通道或跨线桥。4)交叉工程设置与沿高速公路设置辅道相结合，以尽可能降低主线的填土高度。结合农村公路建设规划，将施工便道与辅道连通，施工完成后，交地方政府养管，使当地村民出行更加方便，改善公路建设和运行期间的社会环境。

7 结语

质量是工程的生命，设计是工程的灵魂，提高设计质量是提高整个工程质量的首要环节。勘察设计创新、提升设计理念，就是要树立保护环境及可持续发展的设计思想，重视地质选线和生态选线，各专业设计要适应自然环境的要求，符合社会环境发展的需要，要经济实用，提倡采用新技术、新工艺、新材料，突出功能设计，灵活、合理掌握技术指标，更新思想观念，体现以人为本、以车为本，贯彻全寿命设计思想，并将之贯穿于设计的全过程，全面提高公路勘察设计水平，建设安全、舒捷、生态、和谐的公路交通，为经济社会全局服务。

［1］ 交通部公路司.降低造价公路设计指南［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［2］ 交通部公路司.新理念公路设计指南［M］.北京：人民交通出版社，2005.

［3］ 阿布扎尔.关于高速公路线形设计的探讨［J］.山西建筑，2010，36(14)：250-251.