后套地区公路工程特点及设计要点

路均林 石二姣

（1.中交通力建设股份有限公司，陕西 西安 710000；2.西安建工二建工程建设有限公司，陕西 西安 710000）

0 引言

“黄河百害，唯富一套”、“三十年河东、三十年河西”都是对后套地区的真实写照，历史上黄河在后套地区经常发生游荡、迁移，加之解放以后水利设施的大力发展，使得后套地区有其独特的工程特点[1]。为提高对后套地区公路工程建设特点的认识，加强对后套地区公路设计要点的把握，结合后套地区的实际情况有针对性地进行公路设计，避免由于忽视后套地区的特殊要求造成工程返工，影响施工进度，结合G110线黄羊木头至磴口段公路工程外业踏勘、实地钻探、内业设计过程中总结、提炼出的经验，查阅相关文献、资料，总结了后套地区公路工程的建设特点，并给出了后套地区公路设计的建议，可供后套地区公路设计人员参考借鉴。

1 后套地区公路工程建设及地质环境特点

后套地区是指从巴彦淖尔市磴口县至包头市东的这一段黄河冲积平原[2]。G110线黄羊木头至磴口段公路工程位于巴彦淖尔市临河区,项目起点与已建成的G110临河绕城段相接，终点位于磴口县巴彦高勒镇，与拟建的磴口黄河大桥工程相接，该工程全线均位于后套地区，项目勘察设计阶段对沿线的地形、地貌、水文、地质等情况做了大量的调查研究，结合调查研究结果，查阅了大量文献、资料，经过综合分析，得出后套地区公路工程及地质环境特点。

1.1 地形平坦、耕地遍布、路网发达

后套地区作为河套平原的一部分，其地势平坦、开阔，地面起伏变化较小。G110线黄羊木头至磴口段公路工程位于后套地区的中东腹地，项目路线全长52.943km，但其地面高程变化范围介于1042～1060m之间，变化幅度仅为18m，可见后套地区地形平坦、地面起伏变化不大。

后套地区虽然地处内蒙古高原，具有降水稀少，蒸发强烈，干燥多风的特点[3]，但在黄河的灌溉作用下，形成了千亩良田，耕地遍布的景象，成为了西北干旱地区商品粮基地中的重要组成部分。G110线黄羊木头至磴口段公路工程新增占地2886.5亩，其中耕地1189.0亩，耕地占新增占地的比例达41.2%，可见后套地区耕地分布较多。

后套地区自古便是汉族与北方游牧民族的必争之地，并在汉武帝元朔二年建立朔方郡，开始管辖后套地区，建立城镇，开始农耕作业，建设道路[4]。近年来，随着现代农业、美丽乡村的建设，后套地区形成了完善的路网关系，交通便利，路网发达，G110线黄羊木头至磴口段公路工程共设平面交叉26处，其中与二级公路交叉7处，与三级公路交叉2处，与四级公路交叉4处，与等外路交叉13处；此外还设置平交接入点49处。平均每公里1.4处，可见，后套地区路网发达，交通便利。

1.2 排灌系统发达、盐渍土严重

为了充分利用这块肥沃的土地，从古至今勤劳的人们一直都在想方设法地利用黄河这条母亲河，修建了很多水利设施，尤其是在新中国成立以后，在后套地区形成了以三盛公黄河水利枢纽工程为主体的完整的引黄灌溉系统和以总排干沟及红圪卜扬水站为骨干的排水系统，各类干、支、斗、毛渠等灌溉渠道及干、支等排碱渠遍布整个后套地区，灌溉系统异常发达[5]。

由于后套地区属于河湖相沉积，土壤母质本来就含有较多的盐分。此外，后套地区灌溉水量大，地下水位高，排水系统部分堵塞，排水不畅，灌溉水在低洼处聚集，加之后套地区蒸发强烈，降水稀少，多年平均降水量为162.9mm，多年平均蒸发量为2094.7mm，蒸发量远大于降水量，导致水中盐分的积累、析出，形成盐渍土[6]。G110线黄羊木头至磴口段公路工程路线全长52.943km，其中盐渍土段落共16段，长度19.575km，盐渍土段落的比例达到了37.3%，可见后套地区土地盐碱化比较严重。

1.3 地下水位埋深较浅，海子、湖泊较多

后套地区降水稀少，属于无灌溉就无农业的地区，农业用水主要是通过各种灌渠将黄河水引至农田中进行灌溉，而后套地区水利设施发达，灌溉渠及排碱渠较多，引入的黄河水在浇灌农田的同时也提高了地下水位，导致后套地区的地下水位与农业用水息息相关，产生了春秋灌溉时地下水位埋深较浅，而夏季及冬季非灌溉时期地下水位埋深较深的季节性变化现象[7]。春秋灌溉期地下水位在低洼坑地出漏，形成了大小不等的海子、湖泊，而到了冬夏两季海子、湖泊中的水又用来补给地下水，导致部分海子干涸。G110线黄羊木头至磴口段公路工程项目沿线就分布有小沙湖、三海子、人工湖等三个较大的湖泊，此外还有一些无名的海子、水泡共计8个。可见受地下水位的影响，后套地区海子、湖泊分布较多。

1.4 季节性冻土地区温差较大

后套地区属温带大陆性干旱、半干旱气候区。具有寒暑差异大，昼夜温差大，日照时间长等气候特征，多年最高气温平均为37.4℃，最低气温平均为-31.20℃；历史最大冻结深度为1.73m[8]。根据《季节性冻土地区公路设计与施工技术规范》附图A-1可知后套地区冻结指数介于800～1200℃·d之间，属于季节性冻土区的中冻区。

2 后套地区公路设计要点

综合后套地区公路工程建设和地质环境特点，并根据G110线黄羊木头至磴口段公路工程勘察设计过程中总结出的经验，对后套地区公路设计提出几点建议。

2.1 充分利用旧路，合理选择路线纵坡，尽可能地少占耕地

在设计阶段贯彻绿色公路设计理念，本着生态环保、节能高效的设计原则，加强对旧路的检测，查明旧路的技术状况，尽可能地多利用旧路，以达到节约用地，保护耕地，减少新增占地的目的。对于无法直接利用的原有构造物也应考虑将其进行改造或破碎之后，应用到地方道路或施工便道的涵洞和路面基层中去，以便达到废物的重复利用，减少建筑垃圾。

河套地区地形平坦，地面起伏变化不大，故在进行路线纵断设计时，应合理选择路线纵坡，在局部困难路段，可以适当突破路线最小纵坡的限制，采用平坡，利用路面横坡来排除路面积水，避免由于过分追求路线最小纵坡的要求，而导致路线出现波浪型的纵断面[9]，影响行车安全。

在纵断面设计时应结合地方道路功能，合理设置交叉形式。低等级路与地方道路的交叉宜采用平交形式，在确保路基的最小填土高度之后尽可能地降低路基纵断面设计高程，以便减少主线与地方道路的高差，方便平交口设计，同时也可以达到减少占地的目的。一级公路与地方道路交叉时，除了与地方等级路交叉采用渠化平面交叉形式外，其余交叉建议采用立交或接入点的方式，在采用接入点的方式进行平交设计时，中央分隔带不开口，地方道路进入主线，只能右转，需要左转时，可以在驶入主线之后先行右转，而后在合适的位置掉头，驶入对向车道，采用分离式立交上跨地方道路时，应注意根据道路的功能选择合适的净高，可以通过让大型车辆在接入点或渠化平交口进行绕行的方式，来降低通道净高，进而降低路基的填土高度；高速公路与地方道路交叉时，可以按地方道路的使用功能，对地方道路进行适当归并，根据地方道路的通行需求，选择不同的净高，达到降低全线平均填高的目的，进而达到减少占地的目标。

2.2 适当归并桥梁孔跨，注意结构耐久性设计

后套地区的排灌系统主要分为灌溉系统和排碱系统两大类，灌溉渠道大多采用膜袋混凝土进行硬化处理，宽度较宽，而排碱渠道一般不进行硬化，宽度较窄。为方便输水、排碱，对于大多数排灌渠道不宜在渠道中间立墩，不宜压缩渠道断面，尽量采用一孔跨越，但此时会导致桥梁斜角角度及桥梁跨径种类偏多，不利于标准化施工，故在选择桥跨结构时可以采用左右幅分幅设计，并使得桥梁跨径适当富裕，从而达到减少桥梁跨径种类及斜角角度的目的，以实现工厂预制、标准化施工的目标。

后套地区盐渍土分布广泛，为防止公路桥涵构造物及路基出现盐胀、翻浆、淋溶等病害[10]。在进行构造物设计时要根据测得的易溶盐含量、构件类型选择合适的混凝土标号及保护层厚度，此外，在进行路基填筑时要注意将盐渍土清除干净，不可将盐渍土作为路基填料进行填筑，最后还要根据盐渍土的强弱程度决定是否设置隔断层，确定合适的路基填土高度,进而确保路基不受盐渍土影响。

2.3 综合考虑路基填土高度，做好路基防水

后套地区地下水位埋深较浅，容易发生翻浆、湿陷、冻胀、盐渍化等病害，更有甚者会使整个路基产生滑移，对路基造成毁灭性的病害[11]，为防止地下水位对路基的影响，一方面要选择合适的路基填土高度，适当抬高路基，确保路床不受地下水的侵扰；另一方面也要选择砂砾土等透水性填料，从而阻断地下水的毛细上升作用。但后套地区由于耕地较多，较高的路基填土高度又会引起占地的增加，故应注意做好防止地下水的影响与合理控制占地的统一。若地下水位埋深过浅，而路基填高受限无法抬高时，也可以在路基两侧设置较深的边沟，用来阻断地下水横向进入路基的通道，从而确保路床处于干燥状态，进而确保路基的安全稳定。

2.4 选择合适的桥涵结构形式，确保构造物基础埋深

季节性冻土地区公路病害，主要是由于水体结冰膨胀之后引起的，温差差异越大，水位变化约大，冻融循环次数越多，则引起的公路病害越严重[12]。河套地区由于地下水位变化较大，且昼夜、寒暑温差也较大，故对于路基段落应结合地下水位变化情况控制好路基填土高度，做好地下水的隔断措施。对于桥涵构筑物，其上部结构宜选择没有空腔的实心板、矮T梁、T梁等实心结构，避免雨水在结构内部结冰膨胀，将桥涵上部结构胀裂。

在确定桥涵基础及路基挡墙基础埋深之前，应先调查清楚拟建场区的最大冻深，并计算出设计冻深，根据设计冻深确定基底埋置深度，确保基础安全稳定。

3 结束语

综上所述，在正式开展公路设计之前，通过实地调查、沿线踏勘、实地钻探、搜集前期资料等各种方式来获取项目区的工程特点，然后根据项目区的工程特点制定符合项目实际的设计方案至关重要。希望本文能够为后套地区的公路设计人员提供参考借鉴，通过更多成功的设计实例来丰富后套地区公路工程设计与建设，为做好河套地区公路工程建设发挥力量。