浅谈沿河傍山地形公路选线

唐国军，梁文艺，李皓原

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

浅谈沿河傍山地形公路选线

唐国军，梁文艺，李皓原

(广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院，广西 南宁 530029)

沿河岸的山岭路线走向，主要考虑周边环境及地形地貌、地质条件、施工条件、运营安全及环境保护、造价等因素，路线方案多分为两类，一是沿江的桥梁风景长廊，二是偏离河岸隐藏于大山之中的隧道通道。路线方案的确定，将影响整个项目的投资规模、工期长短、车辆运行的舒适与安全性等，由于涉及到河流饮用水源等民生问题，河岸山岭地形的路线走向更为注重环境保护因素。文章结合处于典型河岸地形的广西三江至柳州高速公路丹州路段路线选线工作实际，对沿河高架桥群路线及山岭隧道群路线的方案思路进行比选探讨。

公路选线；山岭线；沿河线；高架桥群；隧道群；比选

0 引言

当公路沿地形特别复杂困难的河岸走廊带进行路线布设时，路线工程师经常会碰到该采用山岭线还是采用沿河线的选择。按照一般认识，为了保证路线线形平顺，行车舒适，在采用山岭线时一般会采用隧道穿越崇山峻岭，这样一来，就会使该路段工程造价急剧增加，而且，考虑到隧道属于封闭环境，隧道洞内与隧道洞外明暗差异大等因素，隧道内需要采取通风、照明等措施，从而又会导致道路后期运营费用大增；若选择采用沿河线，则一般会以高架桥跨越河岸，相比山岭线，沿河线的工程造价相对较低，后期运营时，无类似隧道的通风、照明等费用，而且，采用沿江桥梁方案时，还能形成一道美丽的风景长廊。因此，相比起山岭隧道线，项目投资方往往会更倾向于选择经济的沿河线方案。但是，为使经济长期稳定增长和实现可持续发展，国家提出了建设资源节约型、环境友好型社会的宏伟目标，造价和景观不再成为左右工程方案选择的唯一因素，相反，在保护环境已经成为社会共识的当下，环境因素的影响日益增大。本文将结合广西三江至柳州高速公路毗邻融江的融水县大浪镇麻石村和三江县丹洲镇丹洲村交界段的路线设计选线工作，结合路线、桥梁、隧道等各专业综合分析，浅谈在该类地形进行路线选线的一些思考。

1 工程概况

三江至柳州高速公路地处广西壮族自治区中、北部地区，是广西壮族自治区“四纵六横三支线”高速公路网的重要组成部分，是连接桂北、湘西南和黔东南地区与北部湾经济区腹地的交通主干线。其中融水县大浪镇麻石村和三江县丹洲镇丹洲村交界段，起于K47 km止于K55 km，整段长约8.4 km，是三江至柳州公路工程中的瓶颈路段。该路段左侧毗邻融江，路线沿融江右岸蜿蜒而下，山体连绵起伏，地势陡峭，沟谷深切，峭壁丛生，受融江通航及地形地质等条件影响，路线展线及施工困难。本段共设两个路线方案进行比较，其中一个方案为紧贴融江右岸岸边展线，采用高架桥群方案，共设8座桥梁，桥共长6 680.4 m(下称沿河线)；另一个方案为离开融江江岸向高处布线，采用隧道群与高架桥相结合穿越山脉的隧道群方案，共设置7座分离式隧道，隧道长4 732 m，桥梁19座(单幅)，折算为双幅长1 606.5 m，桥隧合计长6 338.5 m(下称隧道线)。作为整个工程施工工期控制和投资控制的咽喉部位，选择一个经济、安全、环保、美观的路线方案成为本工程的重中之重，沿河线和隧道线方案图见图1。

图1 沿河线和隧道线方案图

2 地形、地质条件比选

该段路线位于构造剥蚀低山丘陵地貌向河流侵蚀地貌过渡地带，地形地貌特征显著，主要表现为：融江岸边陡崖林立，基岩出露良好，路线穿越的山体部分沟壑纵横，山势陡峻，基岩多在冲沟或陡坎处出露。山体地形起伏较大，最高点高程为370.5 m，最低点120 m，相对高差达250 m。V型冲沟自然斜坡均较陡，坡度多在40°～70°，局部为陡坎。路线位于融江右岸，融江河谷不断下切，导致右岸山体冲沟发育，且多有水系发育。区域多被第四系残坡积层覆盖，局部基岩裸露，为元古代上板溪群绢云板岩、绢云千枚岩。第四系覆盖层不甚发育，基岩风化层相对较厚，一般厚约1～2 m，加之自然坡较为陡峻，因此，部分地段有沿岩土界线或岩石风化界线处形成的浅层滑塌。

沿河线桥位多位于悬崖陡壁上，大多数40°以上，部分达到70°、80°，局部出现反向坡度，大部分地段卸荷裂隙发育，岸坡稳定性差，特别是K48+160～K53+980路段，出现古滑坡、坍岸、卸荷滑塌及危岩等不良地质现象，且桥梁桩基础紧贴融江主河道，是冲刷的重点部位，由于地质为千枚岩，又含有绢云母，抗风化能力和抗冲刷能力差，运营过程桥梁基础稳定问题突出。

隧道线地形起伏较大，路线穿越的山体部分沟壑纵横，山势陡峻，主要岩性为千枚岩，岩石强度较低，抗风化能力较弱，风化层厚度大，节理裂隙发育，岩体较破碎。隧道洞口处基岩强风化层厚度较大，岩体完整性差，易沿土石界线或风化界线产生浅层滑塌，由于所穿越山体地形属于“鸡爪”型，沟谷深切，洞身极易形成冒顶坍塌；隧道群洞身围岩为Ⅲ～Ⅴ级，以Ⅳ级为主，岩层产状以水平层状为主，隧道属于隐蔽工程，所经区域地质条件较差，不良地质复杂，隧道施工存在安全隐患。

3 施工条件比选

3.1 施工便道方面

沿河线河岸基本无道路相通，交通十分不便，施工进场困难，设备、材料纵向运输只能依靠船舶运送，需要在岸边合适的地方设置临时码头，预计须设置约17个临时码头，租赁4艘工作船。离水边较近的墩台施工所需的设备、材料可直接从工作船运送到桥墩位置，离融江岸边较远桥墩，则通过临时施工便道引至桥墩位置，便道长度约5.5 km。下构及基础混凝土浇筑可利用工作船作为流动泵送站进行施工。

隧道线贯穿于山体及沟谷中，桥隧连接处多，施工难度大，除丹洲二号隧道出口处有简易公路相通外，其它各隧道均无道路相通，交通十分不便，由于融江通航航道位于右岸，设备、材料进场可以利用船舶运送，在隧道进出口对应的河汊口设置临时码头，约须设置7个临时码头，租赁2艘工作船。由于隧道洞口与融江岸边的落差较大，最大高差可达60 m，而隧道与融江岸边的距离仅200～300 m，且多数是V型冲槽，施工便道布设难度大，按平均纵坡8%设计，每条便道长度最短需750 m，根据地形辗转展线，便道布设总长度约需11.2 km。

3.2 桥梁下构施工难易程度方面

沿河线桥梁普遍采用40 m的预应力混凝土连续T梁，共设有193个墩台，其中靠近融江岸边的桥梁为156跨/5座，有162个墩台，沿河线桥梁桥墩的主要问题，在于左右墩高差较大，墩台施工的工作面不好展开，施工期间容易出现塌孔等现象，给施工带来极大的安全隐患，需采用锚杆、锚索、抗滑桩等工程手段加强支护，桥墩桩基开挖数量为15.3万m3，桥墩开挖坡面防护面积为7.8万m2，其中采用锚杆防护约7.6万m2，锚索防护约1 875 m2，桥梁下构施工问题如图2所示：

图2 桥梁下构施工问题示意图

隧道线共设置96跨/19座桥梁(单幅)，其中位于隧道之间的桥梁42跨/8座(单幅)。隧道线设置的桥梁其桥墩横断面地面线较缓，但纵断面部分呈V型谷，桥墩台位置存在的浅层滑塌对分布于斜坡上的桥台和桥墩极为不利，且桥隧相接部，桥台与隧道洞口干扰大，易破坏隧道洞口基础的稳定性，也造成行车过渡的跳跃性。桥墩桩基开挖数量为3.3万m3。桥墩开挖坡面防护面积为18 840 m2，均采用锚杆防护。隧道线桥梁桥墩桩基施工问题如图3所示：

图3 隧道线桥梁桥墩桩基施工问题示意图

3.3 桥梁上构施工对工期的影响程度

沿河线桥梁上构预制场可在桥头设置，下构基础施工、上构预制及安装采用同时交替进行，合理安排施工工序可以解决预制场地狭小的问题，总工期约35个月。

隧道线桥梁预制场设在隧道群两端，打通隧道间的施工便道后，隧道开挖采取两端同时掘进，桥梁上构预制安装需在隧道全部贯通后方能进行，工期受隧道施工组织的影响，总工期约30个月。

4 施工及运营安全、环保对比

融江每年的春冬两季出现雾天天气较为频繁，在项目外业勘察期间经常碰到能见度<50 m的大雾天气，同一天的天气有时还变化莫测，对行车极为不利，容易诱发交通事故，沿河线方案道路运行期间的行车存在一定的安全隐患。在施工过程中，施工便道与桥墩的施工易在作业区上部形成大规模临时边坡及大量松散堆积体，或在下方形成高、陡边坡，开挖土石的掉落及施工污水等甚至会对融江水源造成污染破坏，融江属于饮用级水源，对周边环境的环保要求较高，沿河修建桥梁产生的废渣及污水、运营过程可能会发生的污水排泄(或者运输有毒有害液体的泄露)等可通过一定的措施进行处理，但由于监督不到位或者发生不可预见的事故导致污染源直接泄漏到融江，因此环境保护的效果并不绝对理想，将给地方带来污染隐患。

隧道线沿线山体山高坡陡，沟壑深切，隧道施工场地无法铺开，且隧道废渣量较大，难以找到场地开阔的弃渣点，根据1∶2 000地形图及现场的调查，整个隧道群方案共设计了10个隧道弃渣场，隧道弃渣主要沿周边自然沟槽丢弃，弃渣前需修建完善渣场的支挡结构及排水结构，弃渣后需植树绿化，恢复环境，隧道的总出渣量约100万m3，施工期对环境影响较大。但总的来说隧道线对环境的影响要比沿河线小得多。

5 造价对比

桥隧群两洞口间距较小，行车过程中光线亮度多变，视觉冲击大，导致照明费用及后期营运费用大幅提高，桥隧群的运营成本经测算，每年用于照明的费用近700万元；对于间距较小的隧道，通风设计合并为一个隧道进行考虑，隧道长度变长，通风压力增大，所需的风机及运营费用也相应抬高，由此可见隧道群的运营成本较高。

沿河线及隧道线主要工程数量及造价比较见表1。

表1 沿河线与隧道线比较表

6 总体评价和比较

两个方案线路路线长度相当，沿河线方案采用桥梁形式，但该方案地形陡峻，岸坡稳定性差，桥基稳定问题突出，施工便道的纵向贯通比较困难，材料、设备进场相当困难，墩台的工作面不好展开，桥梁的左右墩高差较大，梁的预制、安装困难很大，对施工工期有较大影响；施工期间和营运期对融江河的影响较大，不利环保；总造价低于隧道线方案。

隧道线方案，桥隧结合，施工便道修建困难，隧道出碴量大(约100万m3)，弃碴不易堆放，施工面展开后难度略好于沿河线，施工期对环境影响小，但工程造价高，后期营运费用大。

综合上述因素，两方案施工均存在一定的难度与安全隐患，虽然隧道线方案的造价及后期运营费用均较高，但由于沿河线方案大量桥梁桩基施工产生的废渣的丢弃及废水的排放存在不可控性、后期运营也存在基础冲刷不稳定、行车安全受天气云雾影响等诸多问题；而隧道属于隐蔽工程，对环境的影响又处于可控范围内，后期的植被恢复将会大大减少对环境的破坏，基于施工及行车的安全性、施工难易程度、环境保护可控性等因素的影响，最终路线方案推荐隧道线方案。

7 结语

环境问题是当今世界各国所面临的最严峻的挑战之一。保护环境是保证经济长期稳定增长和实现可持续发展的基本国策。环境问题解决的好坏，直接关系到我们每个人的根本利益，作为交通行业从业者，理应要加深对环境的认识，环境就是资源，在工程建设推进的每个环节，我们都应自觉为社会经济发展提供良好的资源环境基础，使人人都能获得卫生的饮水和安全的食品，这是每个从业者的基本责任与义务。三江至柳州高速公路的丹州镇8.5 km的路段，隧道线方案的造价比沿河线方案的造价高了1.2亿元，且隧道后期运营成本巨大，但广西壮族自治区交通运输厅、项目业主以及参建各方，通过科学论证比选，最终采用了隧道线方案，就是这一环保理念在三江至柳州高速公路项目上的具体体现。

当然，受到项目融资困难，工程造价严格控制等因素，施工图阶段，又对丹州隧道线方案进行了进一步优化，特别是对路线平、纵线型指标进行了优化。平面上，将左、右线间距调整至40m左右，双线平行展线，减少了对环境的大面积破坏，缩短了两线间的横通道长度与联络通道长度，更利于施工组织的统一及协调。纵面上，降低了隧道左、右线设计标高，调整后，原桥隧相间方案改为“路基+隧道群”方案，路基填筑合理利用了隧道废渣，减少了对环境的破坏，避免了桥隧干扰，缩短了施工工期，虽然隧道总长度变化不大，但隧道新线位有效地规避了不少浅埋与偏压等不良地质条件路段；同时由于隧道埋深增加的原因，使隧道洞身围岩等级得以改善，此举不仅降低了施工风险，也节约了大量隧道建设成本，响应了国家建设资源节约型公路的号召。

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

[2]JTGD20-2006，公路路线设计规范[S].

[3]广西壮族自治区交通规划勘查设计研究院.三江至柳州公路工程两阶段施工图设计(№4K46+500～K63+600)第二册：路线[Z].2010.

[4]广西壮族自治区交通规划勘查设计研究院.三江至柳州公路工程两阶段施工图设计(№4K46+500～K63+600)第十册：工程地质勘察报告[Z].2010.

Discussions on Route Selection of Highways in Hillside Terrain and Along the River

TANG Guo-jun，LIANG Wen-yi，LI Hao-yuan

(Guangxi Communications Planning Surveying and Designing Institute，Nanning，Guangxi，530029)

The line direction of mountain highway along the riverbank shall mainly consider the surrounding environment and topography，geological conditions，construction conditions，operational safety，environmental protection，cost and other factors，the route plans are mainly divided into two categories，one is the bridges landscape promenade along the river，and another is the tunnel channel away from the riverbank and hidden in the mountains.Determining the route plan will affect the investment scale，construction duration，comfort and safety of vehicle driving of whole project，etc.，as it relates to the drinking water source of river and other livelihood issues，the route direction in riverbank and mountain terrain has a greater focus on environmental protection factors.Combined with the practical route line selection of Danzhou Segment of Guangxi Sanjiang-Liuzhou Expressway in typical riparian terrain，this article discussed the selection and comparison of plan ideas for the viaduct group along the route and mountain tunnel group.

Highway route selection；Mountain line；Line along the river；Viaduct group；Tunnel group；Selec-tion and comparison

U412.24+

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.04.006

1673-4874(2015)04-0021-04

2015-03-06

唐国军，高级工程师，主要从事公路桥隧勘察设计研究工作。