李俊兵，袁 松，王希寶，周威錦，黎良仆

(四川省交通勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司 成都市 610017)

1 項(xiàng)目概況

牛背山位于四川省甘孜州瀘定縣、滎經(jīng)縣區(qū)域，山嶺重丘區(qū)。通往牛背山的既有路整體等級(jí)偏低，平面線形差，縱坡大，全長(zhǎng)52km，路基寬度2～6m。其中桐梓林橋頭至街心花園段(以下簡(jiǎn)稱 “瀘定段”)37km既有路多數(shù)路段能滿足四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度4～6m；街心花園至山頂段(以下簡(jiǎn)稱 “山頂段”)16km既有路無法滿足四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度2～4m。根據(jù)調(diào)查結(jié)果顯示，既有路總體技術(shù)狀況差，平縱指標(biāo)低，路基寬度不足，病害多，防災(zāi)能力低，無完整的排水設(shè)施，道路通行能力嚴(yán)重不足。

項(xiàng)目位于高原山區(qū)，地形復(fù)雜，氣候條件差，生態(tài)環(huán)境脆弱，不良地質(zhì)發(fā)育，既有路是目前上山的唯一通道，建設(shè)條件極其惡劣。山頂段道路位于景區(qū)規(guī)劃布局內(nèi)，屬于景區(qū)內(nèi)部專用道路。瀘定段道路是瀘定、滎經(jīng)兩縣聯(lián)絡(luò)線的一部分，規(guī)劃為省道標(biāo)準(zhǔn)，但在滎經(jīng)段道路打通之前，其功能作用同景區(qū)內(nèi)部道路。

為滿足牛背山旅游景區(qū)開發(fā)需要，優(yōu)先對(duì)既有路改擴(kuò)建，滿足遠(yuǎn)景交通量需求的同時(shí)，結(jié)合景區(qū)發(fā)展需要，少開挖、少破壞、減少征拆、降低投資，確保道路建成后運(yùn)營(yíng)安全。

2 總體設(shè)計(jì)理念和關(guān)鍵技術(shù)問題的對(duì)策

根據(jù)既有路技術(shù)狀況分析、項(xiàng)目特點(diǎn)、建設(shè)條件以及建設(shè)單位需求，制定項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)理念：

(1)分段合理確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)預(yù)留遠(yuǎn)期升級(jí)條件。

(3)靈活確定技術(shù)指標(biāo)。

(4)加強(qiáng)路基設(shè)計(jì)。

(5)重視安全性設(shè)計(jì)。

(6)做好路景協(xié)調(diào)與環(huán)境保護(hù)。

2.1 分段合理確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、預(yù)留遠(yuǎn)期升級(jí)條件

(1)分段合理確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)既有路狀況分析，瀘定段既有路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較高，多數(shù)路段能滿足四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，作為重要省道聯(lián)絡(luò)瀘定、滎經(jīng)兩縣，允許社會(huì)車輛、過境車輛通行，遠(yuǎn)期將承擔(dān)較大交通流量。因此，瀘定段適當(dāng)提高道路標(biāo)準(zhǔn)，按雙向兩車道三級(jí)公路，30km/h設(shè)計(jì)速度，路基寬度7.5m標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。

山頂段既有路狀況差，無法滿足四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，如按三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改建，投資太大，作為景區(qū)內(nèi)部道路，僅供景區(qū)內(nèi)部車輛通行，遠(yuǎn)期交通流量極小，按照經(jīng)濟(jì)、適用、合理的理念，山頂段按單車道等外級(jí)公路設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)速20km/h，路基寬度4.5m。

(2)預(yù)留遠(yuǎn)期升級(jí)條件

瀘定段既有路存在3處重大地質(zhì)病害路段，以K6路段為例，既有路基僅3～3.5m寬，內(nèi)外側(cè)接近垂直陡崖，既有內(nèi)側(cè)邊坡高達(dá)40m，常有落石、掉塊現(xiàn)象。如利用老路加寬，彎道多，線形差，老路基下方存在懸空的情況，外挑加寬路基存在整體垮下的可能性。

設(shè)計(jì)采用隧道繞避，可以有效解決平面線形和運(yùn)營(yíng)安全問題。K6隧道繞避方案見圖1。

圖1 K6隧道繞避方案

隧道方案工程投資上有所增加，造價(jià)分析見表1。

表1 K6路段方案簡(jiǎn)介及造價(jià)對(duì)比

根據(jù)造價(jià)對(duì)比及安全分析，結(jié)合滎經(jīng)段道路短期內(nèi)難以打通，瀘定段道路作用同景區(qū)內(nèi)部道路的現(xiàn)狀，采用“一次設(shè)計(jì)，分期實(shí)施”思路，一期工程按“利用老路方案”，保證短期通行，待經(jīng)濟(jì)條件成熟，再將隧道工程納入二期實(shí)施。

2.2 靈活確定技術(shù)指標(biāo)

高原山區(qū)低等級(jí)公路應(yīng)重視靈活性設(shè)計(jì)，結(jié)合功能定位、服務(wù)對(duì)象與自然條件，靈活確定技術(shù)指標(biāo)[1]。文獻(xiàn)[2]提出應(yīng)根據(jù)各路段的特點(diǎn)，合理運(yùn)用指標(biāo)，做到安全、協(xié)調(diào)、美觀、經(jīng)濟(jì)。文獻(xiàn)[3]也提出堅(jiān)持生態(tài)選線，靈活運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，少占土地資源。

(1)局部路段降低設(shè)計(jì)速度

受地形、地物條件限制的回頭曲線、急轉(zhuǎn)彎、連續(xù)小半徑復(fù)曲線等困難路段，難以按照標(biāo)準(zhǔn)速度(30km/h、20km/h)設(shè)計(jì)。這些困難路段車輛實(shí)際運(yùn)行速度會(huì)有所降低，通過適當(dāng)降低設(shè)計(jì)速度(20km/h、15km/h)，采用降低后設(shè)計(jì)速度對(duì)應(yīng)的平面、縱面技術(shù)指標(biāo)，可以達(dá)到充分利用老路走廊帶，節(jié)約投資的效果。

(2)靈活確定平面設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)

山頂段既有路平面指標(biāo)低，改建難度大，為充分利用老路，根據(jù)規(guī)劃運(yùn)營(yíng)車型確定平面技術(shù)指標(biāo)。

圓曲線最小半徑是以汽車在曲線上能安全而又順適地行駛為條件確定的[4]。在設(shè)計(jì)速度V確定的情況下，圓曲線最小半徑Rmin取決于橫向力系數(shù)f和超高i的選值，而橫向力系數(shù)f又與汽車裝載后的總重量和汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的離心力有關(guān)，離心力又與設(shè)計(jì)速度V和半徑R有關(guān)。因此可以采用已知半徑R來反算橫向力系數(shù)f值的方式，通過計(jì)算出的f值來判斷R取值是否合適，f<0.2，當(dāng)f>0.4時(shí)有傾覆危險(xiǎn)。

以回頭曲線為例：V=15km/h，根據(jù)規(guī)范i取6%，已知Rmin取10m，根據(jù)文獻(xiàn)[4]公式f=(V2/127R)-i，可知f≈0.12，小于0.2，可以判斷V=15km/h時(shí)，回頭曲線Rmin取10m是合適的。雖不滿足文獻(xiàn)[5] 最小半徑要求，但滿足文獻(xiàn)[6]單車道最小通行半徑為10m的要求。

同時(shí)根據(jù)運(yùn)營(yíng)車輛轉(zhuǎn)彎輪跡曲線校核最小半徑曲線加寬后的路幅：以回頭曲線Rmin取10m為例，圓曲線內(nèi)側(cè)加寬值采用1.5m，山頂段道路規(guī)劃運(yùn)營(yíng)車型為考斯特(7005mm×2040mm×2645mm)，其實(shí)際輪跡曲線如圖2所示。

圖2 運(yùn)營(yíng)車輛考斯特轉(zhuǎn)彎輪跡曲線圖(單位：m)

由輪跡圖分析可知，加寬后行車道寬度滿足車輛轉(zhuǎn)彎需求，回頭曲線路段Rmin取10m是合理的，相比規(guī)范值更小。同理可確定一般路段圓曲線最小半徑、施工車輛通行最小轉(zhuǎn)彎半徑及路幅寬度等。

山區(qū)低等級(jí)公路難以按規(guī)范推薦選用夾直線長(zhǎng)度最小值，根據(jù)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)速度低、運(yùn)營(yíng)車型固定、交通量小的特點(diǎn)，同向曲線夾直線最小長(zhǎng)度按2V控制、反向曲線夾直線最小長(zhǎng)度按1V控制，特殊困難路段可按會(huì)車視距考慮，結(jié)合駕駛?cè)藛T反映時(shí)間，應(yīng)保證不小于3s行程直線長(zhǎng)度[7]。同時(shí)根據(jù)文獻(xiàn)[8]，特殊困難路段應(yīng)通過運(yùn)行速度情況核查平面線形的連續(xù)性和協(xié)調(diào)性。

2.3 加強(qiáng)路基設(shè)計(jì)

(1)常規(guī)支擋結(jié)構(gòu)的靈活運(yùn)用

帶邊溝式路塹墻：為避免路塹邊溝與擋墻分開澆筑造成溝底漏水的情況，項(xiàng)目采用路塹擋墻與邊溝一體化設(shè)計(jì)，擋墻、邊溝一次澆筑成型，墻頂設(shè)缺口，回填土綠化，如圖3。該方案不僅可以解決溝底漏水問題，方便施工，還能通過墻頂景觀打造弱化圬工結(jié)構(gòu)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成的影響。

圖3 帶邊溝式路塹墻

抗滑短樁與格賓擋墻結(jié)合：對(duì)于巖質(zhì)順層邊坡路段除采用擋墻、錨桿(索)框架防護(hù)外，還可以采用抗滑短樁與格賓擋墻結(jié)合的方式，抗滑短樁設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)計(jì)算確定，樁間設(shè)格賓擋墻，墻頂回填土形成綠化平臺(tái)，如圖4。該方案可以避免施工時(shí)拉通開槽，同時(shí)短樁基坑開挖簡(jiǎn)便，破碎頭輔以人工清理即可完成。

圖4 抗滑短樁+格賓擋墻

(2)路塹碎落臺(tái)靈活設(shè)計(jì)

根據(jù)文獻(xiàn)[9]規(guī)定碎落臺(tái)寬度不宜小于1m，山區(qū)公路改擴(kuò)建實(shí)際操作很難，為避免大開大挖，項(xiàng)目分以下幾種情況靈活設(shè)置碎落臺(tái)：

①陡坡路窄段，地質(zhì)情況良好，取消碎落臺(tái)。

②地質(zhì)情況差，設(shè)路塹墻段，利用墻頂做碎落臺(tái)。

③一般土質(zhì)、巖體破碎路段，需根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，路窄時(shí)采用0.5～1m碎落臺(tái)，路寬時(shí)內(nèi)側(cè)宜填平做碎落臺(tái)，避免積水。

(3)陡坡狹窄路段特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

超高擋墻加寬結(jié)構(gòu)：超高擋墻加寬方式適用于地質(zhì)條件好、有條件做擋墻持力層基礎(chǔ)的情況，見圖5，其擋墻一般會(huì)做成反坡臺(tái)階型，并結(jié)合錨桿設(shè)計(jì)，瀘定段道路采用超高擋墻達(dá)22m。

圖5 超高加寬擋墻

墻柱式整體懸挑加寬結(jié)構(gòu)：墻柱式整體懸挑加寬結(jié)構(gòu)是立柱、墻體、挑梁、行車道板、縱梁及錨桿(索)連接一體共同作用，通過預(yù)留錨桿(索)、現(xiàn)澆混凝土等方式傳遞外力和變形的空間整體框架結(jié)構(gòu)，適用于無條件實(shí)施擋墻、抗滑樁或橋梁墩柱的困難路段。為保證這類路段的施工安全和保通需要，在盡量不破壞生態(tài)環(huán)境的前提下，充分利用現(xiàn)有穩(wěn)定路基。該結(jié)構(gòu)是在穩(wěn)定路基范圍內(nèi)用整體澆筑的墻柱式擋土墻形成路堤，以懸挑結(jié)構(gòu)補(bǔ)足道路欠寬部分，用結(jié)構(gòu)的方法來解決路面加寬問題，最大限度地杜絕深挖高填，并防止由此而產(chǎn)生的泥石流、滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的一種新型結(jié)構(gòu)，如圖6。

圖6 墻柱式整體懸挑加寬結(jié)構(gòu)

2.4 重視安全性設(shè)計(jì)

2.4.1連續(xù)長(zhǎng)大下坡路段安全保障措施

為盡量利用既有路縱斷面，建設(shè)環(huán)保公路，減少高差設(shè)計(jì)帶來的擋防和開挖量，項(xiàng)目有多處連續(xù)長(zhǎng)大下坡設(shè)計(jì)。結(jié)合文獻(xiàn)[10]的研究結(jié)論，對(duì)于彎坡組合路段應(yīng)盡可能采取小縱坡并增大最小半徑值，以提高山區(qū)公路彎坡組合路段安全水平。為確保運(yùn)營(yíng)安全，本道路采取了以下措施：

(1)增加回頭曲線形成長(zhǎng)緩坡。

(2)長(zhǎng)陡坡段結(jié)合景區(qū)規(guī)劃設(shè)置停車區(qū)和綜合服務(wù)設(shè)施，供駕駛員停車休息、旅游觀光。

(3)加強(qiáng)交安設(shè)計(jì)，設(shè)置減速帶、增加停車區(qū)及嚴(yán)禁空擋滑行等警示標(biāo)志、提高防撞護(hù)欄等級(jí)。

(4)特別困難路段強(qiáng)制慢行。

(5)加強(qiáng)冬季冰雪天氣運(yùn)營(yíng)管理及養(yǎng)護(hù)要求。

2.4.2視距不足路段安全保障措施

由于平面技術(shù)指標(biāo)的降低及地形條件的限制，多處回頭曲線、急轉(zhuǎn)彎存在視距不足的情況。項(xiàng)目采用的停車視距保障措施如下：

(1)高差小、視線好的路段，可以提前預(yù)判，不做處理。

(2)回頭曲線彎道內(nèi)側(cè)削平作視距平臺(tái)。

(3)急轉(zhuǎn)彎道內(nèi)側(cè)拓寬開挖作視距平臺(tái)。

(4)以上方式不可行的路段，設(shè)置凸面鏡提供視距，同時(shí)輔以減速標(biāo)線和警示標(biāo)志牌提醒。

2.4.3路面橫坡安全性設(shè)計(jì)

山頂段道路為單車道，地勢(shì)險(xiǎn)要，通過安全設(shè)置路拱橫坡，將非超高路段單車道橫坡朝山體內(nèi)側(cè)設(shè)置，可為駕駛員提供更安全的行車環(huán)境。

2.5 做好路景協(xié)調(diào)與環(huán)境保護(hù)

(1)路基支擋結(jié)構(gòu)綠化設(shè)計(jì)

在帶邊溝式路塹墻、抗滑短樁與格賓擋墻等路基支擋結(jié)構(gòu)頂部設(shè)平臺(tái)培土綠化，栽植灌木及藤本植物，遮擋圬工結(jié)構(gòu)，打造綠色公路。

(2)特色路面設(shè)計(jì)

山頂段屬于景區(qū)內(nèi)部道路，根據(jù)景區(qū)環(huán)境、特色，提煉出牛背山六絕。雪山提煉元素為三角形，日出日落提煉元素為圓形，星軌提煉元素為十字型星，將六絕元素運(yùn)用到路面上，置于公里節(jié)點(diǎn)處，增強(qiáng)互動(dòng)性與觀賞性。云海提煉元素為條狀粗寬與細(xì)窄波紋，結(jié)合減速帶設(shè)計(jì)，標(biāo)注提醒內(nèi)容，增強(qiáng)警示性。

圖7 牛背山六絕特色路面標(biāo)線

通過路面特殊化設(shè)計(jì)，打造旅游觀景點(diǎn)，建設(shè)美麗公路。

(3)植被保護(hù)

高原山區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，植被恢復(fù)困難，項(xiàng)目挖方區(qū)施工時(shí)，對(duì)原生植被(大株灌木、喬木)進(jìn)行移植保護(hù)；回頭曲線視距平臺(tái)，清除稀疏灌木，保留喬木，剔除喬木枝丫，保證視距。

(4)廢方利用

項(xiàng)目挖方石料多，可挑選強(qiáng)度較高的石料加工制作片石、碎石等，作為路基換填、防排水工程、路面墊層以及混凝土骨料原材料，消化廢方。

(5)棄土場(chǎng)綜合利用

高原山區(qū)建設(shè)用地資源缺乏，為綜合利用土地資源，項(xiàng)目結(jié)合景區(qū)旅游開發(fā)將其中3個(gè)棄土場(chǎng)打造為觀景平臺(tái)兼停車休息區(qū)，1個(gè)棄土場(chǎng)做拌合站、料場(chǎng)臨建使用，提升了棄土場(chǎng)的價(jià)值。

3 結(jié)論與建議

(1)深入分析項(xiàng)目建設(shè)條件與項(xiàng)目特點(diǎn)是做好總體設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

(2)項(xiàng)目投資受限時(shí)，宜分段合理確定設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)預(yù)留遠(yuǎn)期升級(jí)條件。

(3)高原山區(qū)低等級(jí)公路應(yīng)重視靈活性設(shè)計(jì)，結(jié)合功能定位、服務(wù)對(duì)象與自然條件，靈活確定技術(shù)指標(biāo)。

(4)因地制宜地開展路基設(shè)計(jì)。

(5)結(jié)合項(xiàng)目技術(shù)狀況分析危險(xiǎn)路段，加強(qiáng)安全保障措施。

(6)做好路景協(xié)調(diào)與環(huán)境保護(hù)是景區(qū)道路設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。