河谷阶地及低中山地区高速公路设计——以洛卢高速公路为例

王超

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710000）

0 引言

在公路交通网络建设中，高速公路建设是其中不可或缺的重要部分，其蓬勃发展促使河谷阶地及低中山地区高速公路的建设水平不断提高。在建设过程中，由于河谷阶地及低中山地区跨越的地形条件较为复杂，易发生地震、崩塌和岩溶，因此进行河谷阶地及低中山地区高速公路设计研究意义重大。本文在已有研究成果的基础上，以洛卢高速公路为例，介绍工程概况，详细分析高速公路总体设计原则，阐述其项目特点，并提出了工程总体设计方案。与一般地区相比，河谷阶地及低中山地区高速公路工程存在一定的差异和特殊性，因此，深入探讨河谷阶地及低中山地区高速公路设计，对于社会发展以及民众出行是十分必要的。

1 工程概况

本文以河谷阶地及低中山地区高速公路——洛卢高速公路为研究对象，分析其设计要点。工程位于洛南县以东，是商洛地区与中原地区东西向连接的通道，整体起伏较大，河谷阶地连续性差，多呈“梁”状分布，其中山区山势较低，斜坡破坏较严重。路线建成有助于改善洛南地区交通环境，吸纳关中经济区的经济外溢效应，加快洛南县、商洛市乃至陕西省的旅游资源开发。路线起点位于崔塬，接线点位置桩号K22+000，平面坐标为N3778198.719、E432726.777，右线终点桩号YK55+439.603，坐标为N3768999.729、E461369.558，左线终点桩号ZK55+467.839，坐标为N3769018.946、E461396.587。

2 总体设计原则

2.1 项目特点

第一，项目区生态环境好，路线沿洛河布设，并穿越洛南大鲵省级自然保护区，环保设计是项目难点；第二，项目弃方量大，特别是洛南大鲵省级自然保护区路段，减少弃方量是设计重点，弃土处理需妥善对待；第三，沿线村庄较多，房屋、人口密集，路线应尽量避绕、减少拆迁；第四，沿线农田数量大、分布广，应节约用地，少占、避免分割农田。

2.2 总体设计原则

2.2.1 加强总体设计、树立创作理念

该项目地形复杂多变、地质条件不佳、工程任务艰巨，总体设计尤为重要。应准确把握项目的特点、难点，做好前期策划工作，认真勘察、精心设计，把公路建设作为和所处的自然环境再融合的过程，体现细节设计，变设计为创作，提升工程品质。

2.2.2 坚持环保选线的原则

项目经过洛南大鲵省级自然保护区，路线布设时应充分考虑对该自然保护区的影响，坚持环保选线原则，以生态公路建设理念为指导。

2.2.3 坚持地质选线、安全选线的原则

项目沿线地形复杂，崩塌较发育。路线布设要充分考虑不良地质对公路稳定性和行车安全的影响，在条件允许的情况下尽量避绕不良地质路段，受条件限制非通过不可时，采取必要的工程措施进行处理，做到安全选线。

2.2.4 坚持服务地方的原则

该项目经过洛南县柏峪寺镇和灵口镇，总体设计应尽量方便城镇居民出行，使高速公路建设带动地方经济。

3 总体设计方案

3.1 方案比选

方案主要围绕路线跨越洛河位置、与沿线村庄相对位置关系、沿线地形地质情况、工程规模等因素分别布设K 线方案和B2 线方案，并对其进行比选，具体方案如图1所示。

图1 路线方案图

初定的两种方案，K 方案起于崔塬村南侧坡面，路线向东延伸经过石塬村北侧坡面后，设桥跨越洛河，利用岭底村南侧山梁布设路基，之后再次跨河转向东南沿张湾村北侧坡面行进至薛湾村，最后设桥跨河，经过张河村，终于东高村北侧坡地，路线起讫点为：K22+000—K27+800。方案二起于崔塬村南侧坡面，向东南方向行进，穿越石塬村村庄后设桥跨越洛河，之后沿洛河南岸坡地以路基形式通过该段，行至张河村后再次设桥跨越洛河，终于东高村北侧坡地，与方案一相接，路线起讫点为B2K22+000—B2K27+800。通过路线长度、路线指标、路基工程、桥梁工程和跨越洛河次数比选，方案一多沿洛河河谷低阶地设线，全段位于阳坡坡面，拆迁数量相对较小，对环境影响小，总体工程规模较小，故推荐方案一。

3.2 详细设计

该方案初步设计阶段，路线在柏峪寺镇、灵口镇辖区沿洛河及其阶地布设。根据各路段的控制因素和实际地形、地质情况，进行详细方案设计。

项目地貌主要为河谷阶地区和低中山区，地形起伏较大，桥、隧比例较大，立交、服务区布设条件较为紧张。路线布设的控制因素较多，且沿线生态环境好，环保要求高，初步设计重点考虑以下七个方面：

第一，路线布设应完全符合洛南大鲵省级自然保护区规划；第二，路线应尽量避免对文物保护区的干扰；第三，避绕不良地质；第四，合理选择互通区位置；第五，控制占用农田规模，减少拆迁；第六，降低工程规模、降低土方量；第七，减少跨越洛河次数，做好环保设计。

3.2.1 横断面设计

针对地区的复杂地形和工程地质条件，路基横断面设计要符合洛南大鲵省级自然保护区规划，预测远景交通量，分离或合龙上、下行线，顺应自然环境，进一步控制路面结构整体刚度，防止路面结构出现显著变形。根据《公路工程技术标准》（JTG B01—2014）的相关技术指标，该段公路横断面布设情况中，一般路段如图2所示。

图2 一般路段整体式路基横断面(单位：cm)

整体式宽度26.0m，其中中央分隔带2m，左侧路缘带0.75m，硬路肩3.0m（含路缘带0.75m），土路肩0.75m。特殊路段分离式路基宽13.0m，其中右侧硬路肩3.0m（包括路缘带0.75m），左侧硬路肩1.0m，土路肩2×0.75m。

3.2.2 隧道设计

针对地质因素与地形因素，隧道设计在结构力学特性及经济性的考量下，秉持安全设计理念，合理选择互通区位置，设计分离的左右两座隧道。在相邻双孔隧道之间设置行人横洞及行车横洞，供交通人员巡查和特殊情况下的救援使用，行人横洞间距200m，行车横洞间距400m。为方便施工，行人横洞底面平行于人行道，其中心线与隧道中心线交角为90。为方便车辆掉头，行车横洞两端设置转弯喇叭口，其中心线与隧道中心线的交角为60，如图3所示。

图3 行车横洞结构设计示意图

为解决因设置横洞增加的隧道通风费用，可在横洞口两端设置铁门，仅在紧急时刻打开。同时，隧道结构设计中还应注重其他应急设施的设置，在隧道衬砌内预埋构件，与总控室相连，最大程度地规避交通事故的发生。

3.2.3 桥梁设计

河谷阶地及低中山地区高速公路桥梁建设时，要充分考虑当地地形条件与桥梁细部构造之间的关系。山区高速公路桥梁上部设计依照我国桥梁常用标准跨径（见表1）。

表1 桥梁标准跨径

根据桥梁常用标准跨径，为减少路线跨河次数、降低对河道的干扰、优化工程规模，全线设置特大桥1座，设置大中桥45 座，采用预制小箱梁结构，桥梁跨径25～35m，在陡坡地形中，陡坡地基基础示意如图4所示。

图4 陡坡地基基础示意

由于地质的多变性和地形的复杂性，桥梁基础设计在合理选用桩基础的同时，根据计算选择扩大基础，依照非岩石河床桥梁墩台基底埋深安全值，同时参考冻胀土层时桥涵墩台基础的基底埋置深度，确定墩台扩大基础埋置深度。陡坡地基基础中，墩台扩大基础应满足式（1）规定，注意岩层倾向及稳定性。

式（1）中：为基础埋置深度（m）；为基础直径（m）；为坡度。陡坡地基基础深度与坡度呈正相关关系，确保扩大基础的合理选用，增强工程的稳定性。

4 结语

以洛卢高速公路为例，就河谷阶地及低中山地区高速公路设计进行了探讨，首先介绍项目工程概况并分析河谷及低地中山地区高速公路总体设计原则，随后对河谷及低地中山地区高速公路总体设计进行了分析。相关单位和设计人员在河谷及低地中山地区高速公路设计中，要根据实际情况，结合当地地形、地质、水文等条件，在保证交通安全、畅通的前提下，详细分析公路横断面、隧道以及桥梁设计，提升工程效率，延长高速公路的使用寿命。