高速公路优化设计探讨

常福宽

（山西省交通规划勘察设计院，山西 太原 030012）

随着设计的精细化与标准化，设计与施工的关系会越来越密切。设计者需要有一定施工经验，施工人员也需要了解设计者的意图。设计图纸是指导施工的纲领性文件，没有设计图纸施工就无从谈起[1]。同样施工要实现设计意图也需按照图纸要求、依据国家相关施工规范、条文等并综合现场实际综合考虑。

根据山西省山区高速公路工程实际情况，结合各项目后续服务和设计变更表现较为突出的问题，总结出以下的实际体会，需要在设计中重点考虑并进一步细化完善，以便减少设计变更，完善工程措施，提高设计质量，创造精品工程。

1 路线专业[2]

1.1 黄土丘陵区路线线位沿冲沟的布设

黄土区的路线布设在后续施工建设中经常会遇到排水不畅、行人通行困难等问题，主要是由于在路线方案总体设计中考虑欠缺、不全面所致，在路线总体设计中应调查清楚实地情况，以便在后续内业设计中充分考虑各方面因素，保证设计产品的质量。

1.2 灵活运用路线专业知识解决实际工程问题[3]

由于设计经验欠缺、考虑不周全，场区拐角区域土方计算存在遗漏的问题，对于高边坡开挖的场区，该挖方工程量相当可观。经经验总结后，场区拐角区域土方计算可采取下述办法：场区无论处于何种地形，场区土方计算时要对场区边缘四周进行路线设计，拐角处要拟合小半径曲线，以便保证拐角处土方不遗漏，在进行横断面戴帽时要求路线桩号以0.2 m（或更小桩号间距）为间距。确保计算土方的断面尽可能反映实地的地形情况，利于土方的准确计算。

路线专业知识解决场区挖方边坡土方计算的方法与步骤如下：

按3部分计算（区域①+区域②+区域③）如图1。

图1 服务区场区挖方边坡区划图

1.2.1 对区域①的计算方法

场区边界宽度计入匝道横断面中，如图2横线宽度，在纬地程序中编入高速公路主线附加宽度中，在“1”断面上读横断面并计土石方量。

图2 区域①计算示意图

1.2.2 对区域②的计算方法

沿场区边界（粗线）做纬地线型，如图3区域②编入边坡数据并读数模成横断面图，计算土石方量，其他段落设为桥隧段落不予考虑。

图3 区域②计算示意图

1.2.3 对区域③的计算方法

边角部分计算按锥体的体积近似计算：V=F×h/3，式中：F为底面积；h为棱锥高。具体为：F=区域③的水平投影面积；h=两边挖方边坡的h的平均值（图 4）。

图4 边角部分计算示意图

2 路基专业[4]

a）地基处理方式 路基工程大部分变更是由于地质勘探不足或路基处理方式不当引起的。建议以后的设计工作中一方面增加必要的勘探工作量。另一方面根据实际情况，采用恰当的地基处理方式。

例如：山西省临县至离石高速公路部分路段上的路基，由于水文、地形等因素的制约，采用换填砂砾或灰土的处治方式时，施工质量难以保证。所以对不同地基条件下的路基处治需灵活运用不同的地基处理方式方法。

山西省比较典型的地基为湿陷性黄土地基，我们在地基处理设计时，应根据公路的等级、湿陷等级、地基处理深度的要求、施工的条件等，按表1采取合理的处理措施。

表1 湿陷性黄土地基常用处理措施[4]

b）路基增设保护层 路基建成后由于与路面施工具有一定的时间差，且部分施工标段会利用路基作为运输便道，对路基的破坏较为严重，建议设计时考虑施工不规范的因素增设一定量的路基保护层。

c）路堤排水 由于设计理念的差异，部分设计院大部分填方路段采取对路堤水散排的排放方式，但山区高速公路汇水而积较多样性，散排水不现实，建议增设排水沟等。

d）浆砌片石挡土墙或砌体结构 浆砌片石砌体的施工质量已是行业内常年存在的问题，其砌筑质量较难保证，某高速公路多处路基挡墙、涵洞均有不同程度损坏，严重段甚至完全坍塌。建议以后在造价允许的范围内，采取片石混凝土等替换结构。

e）边坡防护 隧道洞口外边坡建议采取浆砌片石满护或砌筑第一级边坡；红黏土段落，在不考虑是否存在膨胀性等情况，也易采取满护；强风化石质段落不易采取框架锚杆，由于框架锚杆需要刻槽、开挖等，施工难度较大，施工过程中往往会省略一些步骤，建议今后对强风化石质段落采取护面墙防护。

f）路基排水 蒸发池在山区高速公路中实际效果很差，且平常会成为附近居民取水、游泳等地点，易造成人员伤亡。如果条件容许，可考虑取消；山区高速公路隧道中央排水管，由于距排水点较远，往往要在路基下布设较长，易出现堵塞等病害，建议路线选线上综合考虑；装砌片石排水沟、槽的质量难以保证，建议采取预制或现浇混凝土；反坡排水由下往往会加深边沟尺寸，易造成上部挖方边坡垮塌等，建议慎用，若必须设置，则应采取埋管等形式。

3 桥涵专业

3.1 桥梁

a）沟壁多为湿陷性黄土土质的山区“V”型冲沟，如果桥梁跨越此类冲沟，在进行桥梁布孔时，要尽量增加桥长。将桥台置于挖方段，以确保桥台稳定。

b）桥梁桥面铺装设置的泄水孔，如果正下方处于黄土斜坡上或挖方段的边坡上时，泄水孔宜采用集中排水引至桥下沟心，或结合路基排水在桥下增设综合排水工程。

c）斜坡处桥墩考虑施工平台等因素，选择合理的承台标高，不能一味为了减少开挖工程，将承台设置太高，导致施工平台无法设置。

d）落石段的桥墩墩身需设防护工程，根据实地情况为防止黄土边坡桥墩冲刷，河道应考虑是否设置一定的导流防护工程。

e）石质挖方桥台台背填料需考虑盖梁施工平台开挖引起的台背填料工程量，台背填料可考虑采用一定量的浆砌片石。

f）桥头挖方，大型锥坡防护，桥墩承台开挖放坡的线外占地需单独计列，统一汇入征地拆迁量表。

g）寒冷地区冬季融雪剂的使用，对桥梁防撞墙、路缘石等附属设施会造成腐蚀，建议高寒地区所有桥梁防撞墙、路缘石表面喷涂渗入式防腐蚀涂料。

3.2 通道、涵洞

a）考虑到取材、地基、施工质量等综合因素，石拱涵机械化程度低，施工速度慢，取材运料困难。原则上涵洞结构不宜选择石拱涵。

b）对于涵洞出水口为农田耕地的，需增加线外排水设施，将涵洞水引入就近河道。

c）对于通道兼排水的构造物需在涵底考虑人水分离设计，充分考虑通行的使用功能[5]。

d）以通行为主的涵洞涵底标高设计时建议比原地面高20～30 cm，以防通道积水。

e）对于淤地坝处的构造物建议基础采用深处理，采用水泥搅拌桩或CFG桩。

f）对于湿陷性黄土地基采用强夯的，须注重土的物理指标，特别是含水量，高于18%的不得采取强夯处理。

g）对于大型的改造工程及线外工程，特别土方较大，挖方较深须实地核实土石类别如有必要可进行钻探或地质挖探。

4 隧道专业[6]

a）隧道洞口 坚持“早进洞，晚出洞”的设计原则，可减少征地和开挖土石方量。同时对于灰岩质隧道洞口，在坡面陡峭、整体稳定的情况下，中、短隧道独头掘进时，可将洞口的超前管棚预注浆加固进洞方案调整为双排小导管超前预注浆加固进洞方案。

b）隧道开挖 隧道设计体现动态设计与信息化施工的思想，制定地质观察和监控量测的总体方案；地质条件复杂的隧道，应制定地质预测方案，以及时评判设计的合理性，调整支护参数和施工方案。通过动态设计使支护结构适应于围岩实际情况，更加安全、经济。石质隧道往往采取矿山法，应考虑放炮对山体上部土体的影响，应加强监控与测量；土质隧道应对隧道及周边范围内落水洞、陷穴等认真勘察，并对落水洞、陷穴进行相应的处治。

c）隧道仰坡 隧道仰坡由于开挖后直接施做隧道等，仰坡往往出现开裂、垮塌等病害，建议增设临时防护，且仰坡的排水设置要充分做好设计。

5 结语

作为设计人员，专业技术水平高低与实践经验丰富与否直接关系到工程设计质量的好坏。在日常的工作中，要遵守国家的相关设计规范，加强学习并进一步理解，常思考，多请教，深刻总结经验教训，使自己的设计产品既符合规范，又在施工中比较方便、可行、经济。本着设计人员的职业道德，有高度的对工程负责的责任心，不断提高设计质量。