华西雨屏地区山区公路设计

衡喜山

中铁二院工程有限责任公司 四川 成都 610031

华西雨屏带是指位于我国四川省西部地区的一个多雨带，地处成都平原与川西高原的过渡地带，主要的范围包括也就是在绵阳市、德阳市、成都市、眉山市和乐山市以西，岷山、邛崃山、大雪山、夹金山、大小相岭和大凉山一线以东的地区。华西雨屏带是一个东西宽度大约为50至70km，南北延伸大约为400至450km，总面积约为2.5万km2的狭长区域。从地形区来看，这一地区主要地处我国的横断山脉地区，由于地形落差巨大，从而对于来自太平洋的东南季风和来自印度洋的西南季风，起到了明显的阻挡作用，从而形成了一个降水丰富多雨雾的地区。该地区的年降水量在1200mm至2000mm之间，是我国年均降雨量最大，日照时间最短的地区，可以说是我国的“雨雾之极”[1]。

图1 华西雨屏带位置及公路项目地理位置

1 洪雅至峨眉山公路项目概况

洪雅至峨眉山公路新建工程（柳江至终点段）项目（以下简称“项目”）位于眉山市洪雅县，设计起点位于柳江镇以东，终点位于洪雅与峨眉山市界处。路线总体呈南北走向，路线起点出发后一路爬坡，部分路段结合地形采用分离式路基，其中大包山路段，以桥代隧，沿大包山西侧和南侧环形布设，再穿冯湾隧道；右线连续设置王湾隧道、冯湾隧道出洞后左线汇合后继续前行，沿袁坪坝绕行，经三江口隧道至门坎沱附近与待建的川零公路平面交叉，最终到达本项目的终点，洪雅县与峨眉山市县界处。

项目全长21.8km，双向四车道，路基宽度21m，公路I级荷载标准。全线共设置桥梁31座，总长7659m；隧道4座，总长1650.5m；桥隧比：42.7%。控制性工程为陡冲子大桥（2*83m预应力T构梁桥），大巴山特大桥（全长1030m），王湾隧道（全长999m）。项目计划建设工期36个月，实际工期58个月。

2 华西雨屏带公路建设项目特点

项目位于四川盆地与横断山脉交接处，周围峨眉山、瓦屋山环绕，是典型的西南山区公路[2]。项目起点和终点高差大，全线平均纵坡3.3%。沿线地形陡峭，沟壑纵横，不良地质多，特别是项目位于华西雨屏降雨带上，项目建设期统计显示，平均降雨量接近2000mm，高于四川盆地平均值100%（图2），阴雨天时间占全年75%（图3），给项目建设带来诸多挑战。

图2 建成后项目近景

图3 项目建设期洪雅县当地降水量（mm）

图4 项目建设期洪雅县当地雨水天（天）

从以上图表可以看出，该区域由于降雨充足，降雨时间长，降雨特点不仅有瞬时特大暴雨，也有持续中等强度中雨，还有规律性间歇式降雨，空气中挂满小水珠的烟雾式降雨也是这个地区常见天气，范围覆盖整个公路建设地段。该地区降雨具有明显的垂直差异（立体气候），起点柳江镇海拔低，终点高庙镇海拔高。气温随海拔的升高而下降，海拔每增加100m，气温下降0.66℃；降雨量随海拔的增高而增大，具有海拔越高，气温越低，降雨偏多的气候特点。这些降雨导致地表土壤含水量大，道路施工对土壤的扰动就会带来一系列次生破坏，比如表面坍滑，滑坡，叠加该区域特殊的山区地形，表层土壤覆盖层薄，顺层工点多，局部坍滑常常会牵引周围土壤扩大化。由于土壤含水量大，导致挖土方无法直接作为路基填料铺筑，一般处理措施无法降低其含水量（翻晒、避雨期施工），而需要对不合格填料进行改良处理，依据改良土实验的结果，调整合适的填土方含水量以达到道路路基填筑标准。项目经过山腰平缓路段，常遇见软土地质，部分软土四周无排水通道且补水量较大，采用填土路基通过会导致沉降值超限，如果该路段改为桥梁工程通过又会增加项目工程预算。正是以上各种不利因素，导致工期延长。

3 华西雨屏带公路建设规律分析

华西雨屏带整体处于我国第一级阶梯和第二级阶梯过度地段，地形起伏大，地质活动剧烈，沟壑纵横，叠加本区域降水量充沛，对公路工程建设不利。收集最近几年在本区域公路建设经验，从投资、造价、建设规模、技术特点、工期等方面分析[3]。

项目一：洪雅至峨眉山公路新建工程（柳江至终点段）

项目二：瓦屋山快速通道

项目三：洪雅七里坪连接线

表1 华西雨屏山区公路分析表

抽取三个近些年在该地区公路项目进行分析，项目一是作者所经历的项目，位于华西雨屏山区核心区，道路等级为公路I级；项目二紧邻项目一，道路等级为公路I级；项目三为景区连接线，道路等级为公路II级。三个项目各个指标平均值作为华西雨屏带公路样本同四川盆地内公路样本做对比。可以得到以下图表：

由上图可知，同等建设规模下，华西雨屏山区公路在每公里造价、桥隧比、工期都高于四川盆地内公路项目。进一步对比分析，公路工程由于桥隧比高导致的每公里造价偏高是正常现象，可是工期偏高60%值得引起注意。根据对本项目的深入调查，发现导致工期增加的主要原因就是降雨量和降雨天数远远大于盆地内工程项目，适合施工的天气偏少，次要原因是大量雨水导致的工程次生问题，比如滑坡、坍塌、填料含水量高等，这样也就解释了为什么在华西雨屏山区公路建设工期偏长的原因[4]。

4 华西雨屏带公路建设经验总结

本项目已于2021年底建成通车，比设计工期晚了近两年，总结设计施工经验得出以下需要注意的问题：

1）重视雨水天气对施工带来的影响，适当增加利用挖方改良土比例

面对华西雨屏地带大量的雨水天气，设计中部分的以挖做填土石方施工往往受气候、工期、山区地形及其它不利施工条件的影响，不能按设计施工。需要对可以利用的挖方进行土体改良，改善土方含水量，进而进行路基填方施工，因此在设计中需要增加改良土设计。从该地区项目统计表可以看出改良土比例在20%左右，改良合格后的土方才能作为路基填料使用。

表2 项目实际利用挖方和改良土比例表

2）公路路线走向依山形地势而行，适当增加桥梁工程比例，减少路基工程比例

增加桥梁工程占比会导致项目整体造价提高，但是带来的好处也是显而易见的的。根据我国公路设计土石平衡的原则，挖出的土方量尽量作为填筑路基的填方量，然而本地区的特殊性，大量设计中可以利用的土方需要经过改良才能利用，部分受气候、工期及地形的影响不能利用。因此适当减少路基工程，不仅减少了土石方总量的开挖，避免了挖土方不能利用的情况，也减少了弃土方，客观上维持了项目所在地原生态，保护了自然环境。其次桥梁工程的增加，减少了开挖山体边坡产生的地质次生灾害的问题，通过桥梁工程跨越岩堆体、顺层地质区、易塌方区，保证了施工安全，也提高了工程质量，工期更有保障。

3）提高排水设计标准，增加各类排水设施

根据本项目施工期间暴雨强度等级和降雨量，建议路基段无论填挖高度全线设置截水沟，平台截水沟，边坡急流槽等排水设施[5]。四川地区边坡截水沟通常采用浆砌片石作为材料，遇到暴雨密集期，洪水掏蚀后边沟容易开裂、漏水。项目后期改为C30素混凝土，提高了排水设施等级。做好涵洞进出口顺接设计，引导山体集水快速通过公路范围。

4）注重景观设计，让公路工程同自然景色和谐共处

华西雨屏地带降雨量丰沛，降水多也造成了该地区丰富的自然景观，满眼望去大地铺满了绿色植被，高低错落的地势会在某些路段创造出很多别致的景观，设计时坚持因地制宜、融入自然的原则，让每一条公路都成为景观大道。具体措施有增加观景停车区，挖掘人文景色；在公路两旁设置1m高景观碎落台并进行绿化等。

5）多措并举，保证道路行车安全

位于华西雨屏带的公路纵坡大，道路湿滑。工程除了采用一般的交通工程保证安全以外，还需要针对自身特点沿路幅标志标线处设置反光突起标志，增加夜晚行车视线。在下坡弯道处设置减速带，在雨大、雾多、冰雪覆盖路段的两侧防撞墙和护栏上设置黄闪灯，作为极端天气时引导行车的重要辅助手段，保证道路安全。

5 结语

在华西雨屏带建设公路工程面临着诸多特点，总结为多阴雨天、地形陡峭、地质复杂、土壤含水量偏高、生态多样性丰富，环保要求高等。通过优化公路线性设计，增大桥梁工程比重，提高改良土比列，增强交通安全设施和加强景观设计，贯彻了公路工程“安全、环保、经济、合理、和谐”的理念，为后续工程提供宝贵的建设经验。