倪小軍，白秀銀

(1.四川省公路規(guī)劃勘察設(shè)計研究院有限公司，成都 610041；2.成都理工大學，成都 610059)

隨著我國經(jīng)濟快速增長，高壩蓄水電站的建設(shè)越來越多，原有沿江(河)公路被淹沒，需在既有走廊還建公路。還建公路作為水電站建設(shè)的配套工程，實施的好壞關(guān)系到沿線群眾的出行、地方經(jīng)濟的發(fā)展以及電站的整體經(jīng)濟效益。之前多停留在對已建水庫周邊的淹沒影響區(qū)范圍內(nèi)修建公路方面的研究，也就是“先水庫后公路”的思路[1]，結(jié)果造成了一系列負面影響。比如某水電站庫區(qū)還建公路于2010年建成，受庫區(qū)蓄水影響，沿江(河)傍山道路邊坡多處發(fā)生滑坡、山體發(fā)生變形等地質(zhì)災害，安全隱患比較突出，2013年交通被迫中斷，靠應急便道通行，不得不再次對還建道路進行改線建設(shè)。在原來投資基礎(chǔ)上造價增加、電站需要降低蓄水位來減緩對應急便道的影響，由此引起水電站發(fā)電量減少甚至停止發(fā)電，經(jīng)濟損失大。還有其他類似還建道路，剛建好后由于道路質(zhì)量原因(受淹沒水位庫岸影響)就進行改建，難以交工，甚至工程界認為“建電站的人不會建公路”“庫區(qū)還建公路總是失敗的路”。針對庫區(qū)還建公路的特點，本文以某還建公路為研究背景，提出水庫淹沒區(qū)還建公路總體設(shè)計原則及方法。

1 庫區(qū)還建公路特點

高壩電站通常位于高山峽谷地區(qū)，具有水源穩(wěn)定、容量大、人煙稀少等特點[2]，在其庫區(qū)修建還建公路，其主要特點：1)由于高壩的建設(shè)導致水位增高，陡峻的峽谷加劇了地形條件的難度、建設(shè)的復雜性和艱巨性；2)庫區(qū)泄洪、清庫及風浪等引起水位變化，致使庫岸再造，可能誘發(fā)新的滑坡，甚至基巖滑坡、崩塌等地質(zhì)災害，這種影響必然存在，這就導致路線標高被限制在一定范圍之內(nèi)，無法充分利用有利地形[3]；3)地形陡峻，上有懸崖峭壁，下有庫區(qū)深水，無現(xiàn)成道路可通行，工作面小[4],施工難度大；4)施作過程中相互干擾大，這就要求設(shè)計方案的可實施性和精細化程度要求高。因此，為了使還建公路設(shè)計方案達到最佳，要求在一般公路設(shè)計的基礎(chǔ)上，充分考慮上述特點，全過程貫徹動態(tài)設(shè)計理念，不斷對設(shè)計成果進行優(yōu)化完善。

2 還建公路設(shè)計要素

本文結(jié)合位于金沙江上游河段某水電站還建公路的設(shè)計，并結(jié)合水位、庫岸影響范圍、不良地質(zhì)的類型、規(guī)模、潛在危害程度，從考慮還建公路與移民安置點的關(guān)系、現(xiàn)有路網(wǎng)的有效銜接以及與水壩山體段路線方案的擬定等幾個方面探析了庫區(qū)公路總體設(shè)計方案應該考慮的因素。整個過程中堅持和貫徹庫區(qū)還建公路總體設(shè)計原則和方法，較大程度提高了工程的安全性，降低了工程建設(shè)的難度、節(jié)省了工程造價和后期營運維護費用，取得了明顯效果。尤其通過近3年的營運(一般蓄水后前3年是庫區(qū)還建公路受庫岸影響最嚴重的時段)，相較同類庫區(qū)還建公路是一個比較成功的案例。其設(shè)計要素主要有以下幾個方面。

1)移民遷建工程

對于庫區(qū)公路，除了一般公路所要求的控制點外，需考慮移民遷建(集中安置點)工程與路線方案的關(guān)系。還建的集鎮(zhèn)及移民安置點的對外交通一般通過復建公路解決，總體方案設(shè)計過程中，應充分結(jié)合集鎮(zhèn)及安置點規(guī)劃綜合設(shè)計，通過復建公路將集鎮(zhèn)與安置點串聯(lián)起來[5]，盡量做到“近鎮(zhèn)而不進鎮(zhèn)”，真正做到還建道路服務沿線民眾和帶動地方經(jīng)濟，如圖1所示。還建公路以“以人為本，服務人民”為目的，推薦采用相對繞行的方案，充分考慮移民安置點，而順直的方案為一般常規(guī)公路設(shè)計所采用的方案。

圖1 安置點與還建路線的關(guān)系

2)現(xiàn)有路網(wǎng)與還建公路有效銜接

電站蓄水淹沒后，還建公路將代替原有公路功能，原有路網(wǎng)原則不進行改變。對原沿支溝出行的公路(標高相對較低)如何與還建公路有效銜接至關(guān)重要。某還建公路跨越支溝，標高較鄉(xiāng)道高約 20 m，兩端均為隧道，鄉(xiāng)道標高相對較低，與庫區(qū)蓄水位標高基本一致，如圖2所示。一般情況下該溝采用橋梁跨越，但對于庫區(qū)道路設(shè)計需要考慮原鄉(xiāng)道與還建公路銜接，若仍采用橋梁方案，鄉(xiāng)道就需要沿坡面展線至洞口路基段接線(橋梁段不宜平交)，安全隱患極大，且不利于后期隧道洞口作業(yè)面的施作。本文提出了對于此類情況，在地質(zhì)條件許可、且不會對新建工程構(gòu)成庫岸影響的情況下，宜采用高填路基+涵洞+改路(路基明線段中間設(shè)置平交)[6]方式銜接。這樣考慮的優(yōu)點一是交叉位置朝中間調(diào)整，增大雙向行駛的會車視距和停車視距，降低有可能撞車的安全隱患；二是隧道渣可充分利用，減少廢方數(shù)量；三是為后期隧道施作提供了洞口施工場地；四是為隧道變電所提供了位置。這也是區(qū)別于一般道路設(shè)計的不同之處。

圖2 地方道路與還建路線的關(guān)系

3)繞壩段總體方案

由于電站壩址一般設(shè)置在地質(zhì)條件相對較好、河谷相對狹窄的地段，修建電站時原公路被占用，且減少了與壩址區(qū)的干擾，便于壩址區(qū)施工和安全，但還建公路的位置受到限制，基本都采用隧道繞行，因此該段還建道路方案的選擇至關(guān)重要，尤其要先弄清楚壩軸線與還建公路的交叉位置，如圖3所示。該種情況必須考慮蓄水位與隧道之間的高程關(guān)系。根據(jù)多個繞壩隧道的后期運營情況，對壩軸線與還建路交叉位置的高程必須高于庫區(qū)蓄水位，否則該隧道因庫區(qū)水壓過大而滲水，成為電站庫區(qū)的另一個泄水通道，嚴重影響后期通行。隧道進口受水位標高制約，隧道出口段受既有場鎮(zhèn)高程限制，要同時滿足進出口標高，需要通過隧道展線，而采用相對迂回的隧道方案。

圖3 壩軸線與還建路線的關(guān)系[7]

3 還建公路設(shè)計原則

公路勘察設(shè)計中應貫徹執(zhí)行交通運輸部典型示范工程所倡導的“安全、環(huán)保、舒適、和諧 ”理念和“六個堅持，六個樹立”的要求，以詳盡的地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，在保證公路使用功能、技術(shù)標準、服務水平的情況下，以路線總體方案為主導，對公路工程建設(shè)進行宏觀把控，體現(xiàn)了頂層設(shè)計思想和意圖[8]；設(shè)計過程中主要采用深化各專業(yè)工程方案，減少施工及養(yǎng)護成本，控制工程造價，實現(xiàn)項目全壽命周期效益最優(yōu)化的方法。根據(jù)庫區(qū)還建公路特點，擬定其總體設(shè)計原則：

1)盡可能利用老路現(xiàn)有走廊，符合既有經(jīng)濟走廊的經(jīng)濟帶動和民眾出行習慣。

2)庫區(qū)內(nèi)公路明線(路基或橋梁段)方案一般距離庫區(qū)水面較近，運營期間車輛一旦沖出公路，后果不堪設(shè)想。應加強類似段落的安全設(shè)計。即應注意線形組合盡量協(xié)調(diào)，避免采用過低的指標，有條件的段落應灌輸寬容設(shè)計理念。

3)應收集沿線移民集鎮(zhèn)及安置區(qū)的總體規(guī)劃，充分考慮與其區(qū)域路網(wǎng)合理銜接。

4)盡量采用與地形相適應的展線方案，對地質(zhì)災害采用“避重治輕”的方法，以減少對沿線脆弱生態(tài)環(huán)境的影響。

5)設(shè)計中應因地制宜，不片面追求高指標，使造價和指標達到一個合理的水平，工程節(jié)約的觀念體現(xiàn)在項目的全壽命周期上，而不是前期的工程投資。

6)充分考慮施工的可實施性和便利性，避免后期施工過程中產(chǎn)生大的方案性變更。

4 還建公路設(shè)計方法

公路線形設(shè)計是總體設(shè)計的體現(xiàn)和精華所在，設(shè)計合理與否，不僅關(guān)系到公路建設(shè)質(zhì)量的好壞，還將有可能直接影響到道路的營運安全和電站的綜合效益。筆者認為，可從以下幾個方面來把握。

1)平縱線形的協(xié)調(diào)

在初步擬定方案前，首先調(diào)查水庫的水位標高，尤其需關(guān)注同一庫區(qū)不同河段因水位標高不同，導致對工程建設(shè)的影響不同。路線擬定應充分預估水位變化對路線的影響，根據(jù)庫岸邊坡的地質(zhì)條件預判蓄水(或洪水位)對邊坡的影響，合理選擇路線高度，盡量使路線布設(shè)于水位影響區(qū)之外。在充分結(jié)合地形，特別是穩(wěn)定臺地的地段，充分利用地物、控制點等因素的基礎(chǔ)上初步擬定方案，然后根據(jù)該方案進行初步地質(zhì)調(diào)繪和部分地質(zhì)勘探，基本摸清沿線主要不良地質(zhì)災害分布情況，據(jù)此估算庫岸再造的影響范圍。由于目前技術(shù)水平有限，還不能準確判定坍岸區(qū)的準確范圍，具體設(shè)計往往根據(jù)經(jīng)驗判定，然后再考慮一定的安全范圍[9]。對目前技術(shù)不能弄清或不確定的地質(zhì)風險，應盡量采取繞避的方式。

2)安全設(shè)計的融入

設(shè)計構(gòu)思、設(shè)計過程、設(shè)計方案的選取工作都應是在確保司乘人員和當?shù)鼐用竦纳拓敭a(chǎn)安全的前提下進行，安全設(shè)計的原則必須融入到設(shè)計中去。在擬定路線方案時，應做好平面、縱面、橫斷面三者間的組合，并與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。即平面圓曲線半徑不宜過大，否則平曲線過長，會使駕駛者感到疲勞，地形條件受限時，方可采用一般值，地形特別困難而又不得已時才采用極限值[7]；縱斷面設(shè)計一般以平緩坡度為宜，不宜采用最大縱坡和不同坡度的最大坡長，同時應采用較大的豎曲線半徑(一般應滿足路線規(guī)范規(guī)定的視覺需要的最小豎曲線半徑)；橫斷面設(shè)計應樹立寬容設(shè)計理念，使司乘人員感到安全、舒適。同時，在路線平、縱方案基本確定后，應根據(jù)運行速度計算方法對雙向運行速度進行預測，并將此與設(shè)計速度進行協(xié)調(diào)性評價。當協(xié)調(diào)性較差時，應調(diào)整平縱面或?qū)υ撀范蔚南嚓P(guān)技術(shù)標準進行安全性驗算。尤其是對于庫區(qū)常見的一半臨庫區(qū)深水，一半臨陡峻山崖的全隱患地段，應提高安全防護等級，確保車輛不至墜入庫區(qū)內(nèi)。

3)生態(tài)環(huán)保理念的運用

環(huán)境保護是我國當前重要的一項基本國策。還建道路所在區(qū)域一般溝壑交錯，橫坡陡峻，地質(zhì)、地形、水文條件復雜，地質(zhì)病害多，生態(tài)環(huán)境脆弱，一旦破壞很難恢復[10]。因此在總體設(shè)計過程中，堅持“以人為本、可持續(xù)發(fā)展、尊重自然、順應自然、和諧統(tǒng)一”的設(shè)計理念，從整個路域景觀系統(tǒng)進行綠化美化，充分考慮景觀功能，全面發(fā)揮現(xiàn)有自然地貌植被的功效，做好公路建設(shè)的環(huán)保工作，減少因公路建設(shè)導致的環(huán)境污染，保護和維護自然生態(tài)平衡。在滿足技術(shù)標準前提下，考慮環(huán)境保護和邊坡的修復，主要措施為：1)合理利用地形條件、減少對沿線房屋的拆遷、減少經(jīng)濟林木的占用，盡最大可能地減少路基的開挖及對周邊植被的破壞，保護沿線生態(tài)環(huán)境，使公路與自然環(huán)境協(xié)調(diào)；2)通過綠化工程措施，適地種樹植草，注重結(jié)構(gòu)物形式和表面美觀，必要時通過植物掩飾、綠化方式的變化、材料修飾或人文裝飾，掩蓋人工痕跡，使公路與沿線自然環(huán)境渾然一體，景觀自然優(yōu)美；3)對環(huán)境敏感點應采取環(huán)保工程措施進行控制和處理，將各種污染減少到最低程度。

4)精細化設(shè)計

庫區(qū)公路路線選擇特別要求的是精細化設(shè)計。即根據(jù)逐樁橫斷面方案情況，結(jié)合地質(zhì)地形條件，充分考慮填挖邊坡高度、穩(wěn)定性、全挖或半填半挖路基擋防設(shè)置的可實施性、經(jīng)濟性以及安全性等[11]。若不合適，則需調(diào)整平面或縱面線形，堅持全過程動態(tài)設(shè)計理念，直至達到可實施、經(jīng)濟、安全合理的方案為止。

5 結(jié)束語

水電站庫區(qū)公路是一項空間跨度大的線性工程，地形地質(zhì)條件差異大，涉及各種復雜地形和地質(zhì)條件。因此在公路設(shè)計前, 必須深入研究庫區(qū)公路的特點，結(jié)合已有類似道路的經(jīng)驗，擬定合理的方案。

1)庫區(qū)修建公路受到蓄水標高以及岸坡影響，為了使項目總體設(shè)計方案達到最佳，要求在一般公路設(shè)計的基礎(chǔ)上，充分考慮其特點，全過程貫徹動態(tài)設(shè)計理念，不斷對設(shè)計成果進行優(yōu)化完善。

2)庫區(qū)還建公路總體設(shè)計除采用傳統(tǒng)的常規(guī)公路設(shè)計方法外，還應充分考慮庫岸的影響范圍、移民遷建工程、地方道路以及后期施作的可行性，從而擬定合理的方案。