复杂地形山区公路选线的关键技术研究

张树楠

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，西安 710075）

1 引言

山区地形复杂，且生态环境异常脆弱，因此，在山区公路工程建设中，选线成为重点工作内容。然而，在实际的山区高速公路选线过程中，仍有部分设计人员不注重选线与周边地形的结合，随意提高选线指标，会出现大量的开挖路基，导致土方开挖量大、山体结构破坏和水土流失。更为严重的是，极易引发滑坡、塌方等地质灾害，由此给后期公路的安全运营带来安全风险及隐患[1]。由于线路指标不合理，高填深钻，桥梁、隧道等工程规模不断扩大，工程造价高，后期施工、维护、运营难度不断增大、成本高。因此，科学合理地选择路线非常重要，既要满足公路工程设计的相关规范，又要尽量减少对地形的破坏，减少土地占用，防止不必要的次生地质灾害，还要合理确定项目的规模和成本，为后期建设、维护和运营创造更便利的条件。

2 复杂地形下山区公路选线的原则

为切实保障山区公路选线的科学合理性，要求选线设计人员严格遵守相关设计原则来开展工作。具体的选线原则包括以下几方面。

2.1 绕避不良地形

由于山区地形复杂，实际选线过程要慎重考虑，针对可能经过的地区进行水文地质调查分析，尽量避免穿越不良地形，如存在障碍物、河流等。

2.2 进行水文与地质条件的勘察

由于山区的水文以及地质条件差异较大，要求公路工程选线过程深入研究区域内的水文与地质勘察信息。如果在选线时不了解沿线的水文地质情况，既难以设计施工，也难以保证通行后的安全。因此，工作人员应重视水文与地质条件的研究，并将其作为科学选线的依据[2]。

2.3 安全原则

山区海拔高、地形起伏较大，存在较多的危险因素，因此，在选线设计时需要进行深入、细致的勘察，以此来全面规避安全隐患的产生。同时，参考地形地质条件分析的最终结果科学选线，保证施工与通行安全。

2.4 环境保护原则

在选线过程中，要考虑道路建设不得破坏灌溉设施、农田、村镇等生态环境，最大限度地保护自然环境。此外，需要分析土地利用模式和土地利用之间的关系，以尽量减少公路污染。

3 复杂地形山区公路选线的关键指标

3.1 技术指标

山区公路选线设计必须符合JTG B01—2014《公路工程技术标准》和JTG D20—2017《公路路线设计规范》的要求。在此基础上，要合理利用各项技术指标，结合山区实际情况进行技术与经济论证，最终选择合适的公路线形。在具体选线中，需要切实保证高速公路的平曲线具有连续性和平滑性，与周边环境融为一体。此外，公路路线设计还要考虑车辆的行驶安全，保证山路的连续性，避免圆曲线半径过小的问题[3]。

在实际选线过程中，工作人员必须合理组合曲线、直线，形成连续的公路路线。需要注意的是，选线过程应避免出现长直线型。由于山区地形起伏特征明显，出现长直线的可能性较小。但是，如果长直线型不可避免，则应在公路设计中加入醒目的交通警示，做好对车辆驾驶员的交通预警工作。此外，可合理利用直线线型，结合超车视距以及地形相对较好的公路路段，合理确定路线线形的各项参数。

3.2 安全指标

相比平原地区的公路路线选择，山路的路线选择具有更为显著的特殊性。具体来说，山区公路选线设计因其复杂的地形与地质条件，存在一系列的危险因素，若选线不合理，会给未来的交通带来潜在的安全问题。例如，长直线路段会使驾驶员产生视觉疲倦，不利于行车安全。为保障山区公路选线安全性，工作人员可以采取平均纵坡的方式进行选线设计，合理减小长直线型所占比例，提高平曲线的利用率[4]。此外，在设计减速路段时，相关工作人员可以采用大半径的竖曲线来满足平包纵的要求。总之，安全是山路选线时需要重点考虑的问题，由此才能切实全面提升公路交通的安全性。

4 复杂地形山区公路选线的案例分析

4.1 工程概况

某公路工程项目所在地区为典型的西部山区，地形条件复杂，地质灾害频发，由此对公路选线设计工作提出了更高的要求。

4.2 工程特点

项目地处西部山区，位于断裂地形分布广泛区域，同时具备地震高发、岩溶发育等不利因素，整个公路工程项目勘察设计的主要特点表现为以下几个方面。

4.2.1 不良地质多，基岩土质特殊

根据勘察结果和区域地质资料，项目区不利地质主要包括滑坡、岩溶、崩塌和沉积物。特殊性土质主要包括红黏土和膨胀土。不良地质及特殊土质是本项目的重点研究内容之一。在选线设计中，需要深化研究，优化路线规划，减少或避免不利地质情况对工程建设的影响，并根据不同特点制定有效的工程处置措施。同时，在勘察设计的过程中，要重点加强对路基填料处理的设计和试验工作[5]。

4.2.2 项目规模大，重点难点项目多

本公路工程项目地处山区，桥梁和隧道比例较高。全线平均桥隧比为68.5%。重大工程难度大，建设条件差。

4.2.3 土地资源规划不足

当地土地资源3 280 km2，不同程度开发利用的土地约占总面积的1/4。农业和耕地资源尤为宝贵。本项目建设应有效保护项目区的耕地资源，尽量减少对耕地的占用，在此基础上最大限度地利用土地，严格控制土地利用规模。

4.2.4 对地方道路干扰大

公路工程项目与城市既有主干线交叉口较多，且交叉角度较小，与主干线边坡相冲突，需进行迁移设计。

5 复杂地形山区公路选线的关键技术及要点

5.1 完善可行性研究计划

在地形地质复杂的山区，选线工作要求高、任务重，可行性研究阶段侧重于走廊带确定，选线方案的制订常出现顾此失彼的情况，导致选线方案很有可能存在不合理路段。若项目存在边坡不稳定、塌方甚至滑坡等不利地质条件区段，需要在勘察设计阶段严格按照具体的地质条件和工程规模来进行方案比选，由此进一步完善可行性研究计划。

5.2 区域规划与地质优化

公路工程项目起点为城市旅游规划区，初期调整时采用绕避方案。但经调查发现，绕避方案需下穿大块塌陷泥沙层，土层厚度超过30 m，存在较大的安全隐患。考虑到工程建设和运营的安全性，最终将采用避开塌陷泥沙、尽可能少占用规划面积的路线规划。

5.3 明线与暗线方案比较

案例工程项目所经山坡存在大量崩塌堆积体，堆积体下方为河流深切河谷，堆积体前缘形成陡峭的凌空面，存在较大的滑动可能性，切堆积体上方是陡峭的裸露基岩，基岩经风化后形成危岩，对施工和线路运营都存在安全隐患。经勘察，案例工程项目路线所经区域堆积体前缘凌空，而后缘上方存在危岩，在高地震烈度区堆积体本身存在滑塌风险，危岩滚落的风险也极大。对这种地质条件较差的段落，采用明线（桥梁和路基）方案对施工和运营都存在较大风险，最佳的方案就是采用暗线（隧道）方案完全避让，将风险降到最低。

在工程项目的村段山坡地形较陡，下方是一些常规老路，老路边坡开挖后有岩石裸露。就本段地形来说，采用隧道方案能避开陡坡路段，并减少对老路的干扰。但隧道出口是本段唯一可以设置互通的位置，为满足互通对明线长度的要求，考虑本段地质条件较好，村段路线不得不采用陡坡桥的明线方案，并制订出详细的施工方案和老路保通措施，保证方案切实可行。

当然，在地质条件差且路线无法避让，只能采用路基和桥梁的明线方案时，则采取桩板墙、抗滑桩等防护措施进行治理。如项目K441+021 处滑坡，其小里程方向为互通范围，不能采取隧道避让方案，还存在一处房屋密集区。路线布设综合考虑以上3 个控制因素，在采用明线方案的条件下，从滑坡上缘通过，并尽量减少房屋拆迁。为保证工程安全，在房屋密集区的路堑边坡范围设置桩板墙进行支挡，在滑坡段路基坡脚处设置抗滑桩进行加固[6]。

5.4 互通位置及互通形式的选择

1）项目互通除终点与高速公路相接处采用枢纽互通外，其余互通功能以联络地方道路交通为主，所以，采用单喇叭互通，不同互通形式的选择，主要根据地形和交通量来选择。

2）项目主线在沿河坡面上布线时，尽量利用地形平缓的位置布线，这为互通的布设创造了较好的条件。所以，互通形式均为较典型的单喇叭形式，互通规模较小。

3）在爬坡展线段，为了获得较好的互通设置条件，互通位置往往成为路线方案的重要控制点。为设置良好的互通形式，路线在互通前后设置了长大纵坡段和长隧道方案，因为互通设置条件要求较为苛刻，路线的布设必须迁就互通位置。在爬坡展线段，互通规模及连接线长度往往也较大。为设置崇岗互通，设置了约2 km 的连接线，并且因为主线位置山坡陡峭，互通匝道以桥梁为主，路基段则以高边坡为主，互通工程规模较大。

5.5 定测对初测方案的优化

根据初测确定的工程规模，定测路线方案以实测地形和断面为主，以此进一步控制填挖高度，确保实现路基挡土墙和防滑桩，以尽可能地消耗更多的弃方。此外，还需进一步验证隧道进口的可行性，并确定隧道的准确起点和终点范围。在项目决策阶段，对初步研究路线的部分路段（如九街坝路段）的平面和竖曲线进行了调整，挖方高度明显降低，垂直平面更为平缓，弃方减少约1.5×105m3，优化效果非常显著。

6 结语

综上，复杂地形山区公路工程选线阶段的关键技术，主要表现为以下几个方面：

1）在可行性研究阶段，可行性研究计划与路线计划往往存在较大偏差。要认真考虑建设工作和可能的方案，更全面地考虑各种因素，组织比较路线方案，分阶段制订合理的方案。

2）对地质条件的勘察非常重要，直接决定了方案的可行性。在比较多个方案时，往往更强调安全性和经济性。

3）明线与暗线方案的比较，需要重点考虑地形地质条件、互通设置条件、工程规模、社会影响等方面的因素，并通过详细的方案比较，逐步筛选最佳路线方案。

4）互通的设置主要是为连接沿线乡镇，带动地方经济发展。互通设置需要考虑乡镇分布及出行交通量，考虑互通设置间距合理，还要结合沿线地形地质条件，降低互通设置难度及工程规模。

5）定测路线对建筑图纸设计质量起决定性影响。优化定测路径是一个循序渐进的过程。完善各工地的工程处理措施，确保工程处理措施切实可行，同时兼顾实施后的实体效果。

总而言之，复杂地形山区公路选线工作是一项综合性的工作，要求全面系统地把控包括地形、地质、环境、经济、成本等诸多指标与内容。因此，要求公路路线设计人员进行严谨、全面的勘察，长期积累思考，充分结合各个阶段、时期、地质地形的情况等因素，逐步做好针对各个环节的选线设计，由此才能切实保障山区公路工程的安全，最终实现山区公路工程的经济、舒适、安全及环保等的性能。