山区道路选线及其相关的环境问题_高传东

*基金项目:国家自然科学基金西部生态与环境重大研究计划(批准号:90202007)项目和中国科学院知识创新工程项目(批准号:KZCX2-306)资助。

山区道路选线及其相关的环境问题*高传东1,2 崔 鹏2 陈晓清2(1 西南交通大学土木工程学院,成都610031;2 中国科学院成都山地灾害与环境研究所,成都610041)摘 要:在西部大开发中,山区道路选线问题突出,本文从地形选线、地质选线和环境选线的角度总结了山区道路选线的研究现状,在分析了山区道路选线中存在的问题的基础上,提出了今后的发展趋势及应该进一步深入研究的问题。

为山区道路选线理论与方法的进一步研究提供服务。

关键词:山区 道路 选线 环境问题Road Route -selection and Its Correlative EnvironmentProblem in Mountain Areas GAO Chuandong1,2CUI Peng 2 CHEN Xiaoqing2(1.S outhwest Jiaotong University,Chengdu 610031;2.Institute of Mountain Hazards&Environment,Chinese Academy of S ciences,Chengdu 610041)Abstract:I n the p rocess of w est develop ment ,the route selection p roblem of railw ay and highw ay in the mountain areas of w est China is urgent and consp icuous.in this article,the research p rogress o f geological route -selection,top ograp hical r oute -selection and environmental r oute -selection are re -view ed,on the base o f the analy sis ,some f urther more p roblems should be studied are pr esented,w hich can serve f or the f ur ther mor e resear ch of the route -selection s theory and method in mountain areas.Key words:mountain areas ,r oad ,route -selection ,environment p roblem 中国山区面积包括高原在内约占全国总面积的三分之二[1],山区自然条件复杂,自然灾害严重,山区道路灾害具有成灾率高、影响面广、工程诱灾多、人为破坏大等特点[2]。

在长期的山区道路建设实践过程中,我国的线路设计人员,取得了许多成功的例子,积累了丰富的实践经验。

1 中国山区道路选线的发展历史五十年代,山区道路选线,由于受施工技术能力的限制,对于长隧道、高桥梁的建设尚缺乏经验,一般都采用加大限制坡度、增大展线系数的办法,大都偏重于地形选线。

六、七十年代,山区道路选线对水文、地质的复杂因素已经引起重视,新技术开始在长隧道、高桥梁中得到应用。

在正确处理有关的深路堑与短隧道、高路堤与栈桥、长隧道与短隧道群、沿河陡坡路堤与跨河方案等方面积累了宝贵的经验[1]。

八十年代以来,在山区道路选线中,地质因素已经普遍得到了线路专家的高度重视,提出了规范化的地质选线的技术原则[3],地理信息系统[4,5]、遥感[6]以及综合物探等多种现代化勘测设计手段得到普遍的应用。

2 山区道路选线中对环境影响的处理方法2.1 地质选线目前,山区道路选线已由地形选线为主变为地形控制与工程地质选线并重的综合选线。

针对山区地形、地质、水文都比较复杂的情况,选线时要坚持系统分析原则、综合选线原则、整体最优原则等地质选线原则[7],尽可能地绕避工程地质不良地段[8]。

地质现象很多是隐蔽或半隐蔽的,是随着时间的推移和工程的建设而不断变化的,有一些地质问题会在施工、运营中进一步暴露和证实。

因此,地质选线要重视施工地质和运营地质[9],用动态观点研究处理地质问题。

在山区地形、地质复杂地段,道路一般都是从一条河的流域跨过分水岭进入另一条河的流域,因此山区道路选线主要是越岭选线与河谷选线,其重点要解决的是越岭垭口的位置、隧道长度和越岭高程的选定[10],然后联系两侧的引线条件,拟定不同隧道长度和展线方式等问题。

2.1.1 越岭选线越岭线路主要由岭顶的长隧道或深路堑、沿分水岭两侧河谷向下游的引线以及谷底桥梁或高路堤等三个部分组成。

越岭选线的主要工作是越岭垭口的选择,越岭线路谷部桥位的选择和越岭引线的选择[11]。

在垭口的选择方面,主要从不同高程、不同的地质条件和两端引线条件三个方面来选择垭口。

合理的选择越岭标高是山区道路选线的重点,它常与越岭隧道长度、限制坡度等密切相关,并相互制约。

应根据实际的地形、地质和水文等情况,分别进行比选。

展线主要根据工程运营要求,选择良好的工程地质条件、有利的越岭标高和尽量小的限制坡度,选取合理的的展线方式。

展线方式[12]一般有简单展线、伸入侧谷展线、螺旋展线和回头套线四种展线方式。

越岭线选线的方法[13]主要有实地选线法,航测选线法,航测技术与电子计算机相结合的自动化选线法。

实地选线法,是较为原始的一种方法。

航测选线法,是采用航空摄影测量技术进行道路选线的一种方法,我国目前在高速公路、l级公路中普遍采用此法。

航测技术与电子计算机相结合的自动化选线法,运用地理信息系统和地质信息系统进行计算机自动布线的方法,我国在这方面的研究起步较晚,目前尚未采用。

另外,潘瑞春[13]在选线以上常规方法的基础上,提出了结合极坐标原理进行越岭线选线的新思路。

2.1.2 河谷选线山区河谷选线可充分利用河谷纵向坡度比较平缓的特点,便于施工,有较好的运营条件,同时沿河谷经过居民集中的城镇较多,有利于山区工农业的发展。

山区河谷,只要河流有很小的弯曲,在凹岸往往形成陡崖峭壁,而凸岸一侧形成伸出的缓坡山咀。

因此,山区河谷选线在重视地质、水文条件的同时,注意换岸方案的选择[1]。

河谷线路换岸方案的选择,应通过对两岸地质条件综合分析对比的同时,注意以下几个方面:首先应是左、右岸的比选,确定线位在同岸或对岸后,然后再进行局部换边的比选。

其次,在沿河线路在进行左、右岸线路方案比选时,不但要考虑既有不良地质的影响,还应考虑施工期间或运营后可能发生工程病害的影响。

第三,左、右侧线路方案的比选,应以维护工程安全及尽量考虑不良地质地段的稳定性为原则。

2.1.3 困难地段用横断面选线在山区地形复杂或地质不良地段,高填、深挖、明洞、隧道、挡墙、护坡、横桥、河岸防护等工程经常出现。

但是,只要充分利用地质地形的特点,将线路中线左右移动几米,即可使工程情况大大改善。

在较大比例尺的横断面图上,结合工程所处的地形地质情况,确定线路中线移动的理想位置。

在地形陡峻地质复杂地段,根据地形、地质、水文等的控制要求,采用控制横断面选线[7],能较准确地确定线路位置,达到比较理想的工程效果。

2.2 考虑环境因素的选线良好的生态环境具有抑制或减轻自然灾害的功能,而对生态环境的破坏则会加重自然灾害,因此,在山区道路选线设计中应对环境因素进行周密的考虑,在方案比选中加入环境因子来进行山区道路选线方案的综合比选。

周华国[14]从铁路建设项目对环境影响内容出发,总结出主要评价指标,并对指标进行量化,最终提出了铁路选线方案比选的多目标系统模糊优选方法。

把生态环境因子作为线路评选的一个重要内容是非常必要的,它是改善山区脆弱的生态环境,指导选线减灾防灾的一条根本性措施。

目前,环境保护与线路的方案比选问题,已愈来愈引起线路设计人员的重视,其主要研究内容和方法体现在以下几个方面。

2.2.1 把山区道路选线与环境保护紧密结合起来而采取的方法[15](1)平面上采取避让的方法在选线中除应考虑工程造价及技术标准外,山区道路的选线设计应尽量避让珍稀动植物资源集中的地区以及一些具有特殊意义的区域,例如:湿地、自然保护区、天然森林、森林公园、水源区等。

(2)横断面上采用缩距法路堤、路堑的填挖高度,直接关系路基边线宽度的大小,因此,在纵坡拟定时,要尽量考虑横向边沿的最佳宽度A,A= h b/cos ,式中 h为提高值,b为边坡坡度比值, 为地表自然坡度。

(3)纵断面上用设置变坡点法山区道路选线中,若纵断面变坡点设置不当会产生大量的挖填方,这在破坏了地表植被和表土的同时,也增加了边坡和路基的不稳定性。

因此,山区道路选线中减少填挖方量是环境保护的一项重要内容。

2.2.2 综合考虑山区道路选线与环境保护工程在山区道路建设中实现工程建设与环境保护相协调,是山区道路与环境科学的一项十分紧迫的任务。

要搞好山区道路选线的环境保护,首先,要在整个线路建设中充分体现环境保护优先的原则,并在线路规划、设计、施工和运营各阶段都建立环境调查,环境治理和环境评价程序,综合考虑山区道路选线。

其次,在环境保护的工程方面,除防音墙、净化水池以及绿化工程外,还有其它诸如勘测设计、施工组织等,都应考虑到可能对环境造成的各种不良影响、而加以防止和控制。

第三,必须将道路选线工程设计、环境保护工程有机地结合起来考虑。

2.2.3 考虑线路运营的环境问题山区道路选线中,考虑线路在运营后[17]的环境影响是山区道路选线中必须考虑的一个重要方面。

投入运营以后的环境问题,主要从两方面来考虑,首先是对生态环境的影响,生态系统是生物群落与周围环境相互作用的功能系统,大量的开挖取土,破坏土体原有自然结构,相应的生物链随之改变,也就改变了动植物的生存环境。

其次是对水土环境的影响,边坡中深挖路堑、高填路堤,引起塌方、滑坡等现象,造成水土流失、地质条件的不稳定。

2.2.4 山区道路选线对环境影响的评价为使山区道路建设与环境保护和谐发展,在整个道路选线设计过程中,除了尽量满足线形设计的基本要求外,考虑山区道路选线对环境影响的评价也是体现环境保护思想的一个重要方面。

山区道路环境灾害评价应从两个方面考虑,一方面是对道路沿线的地质地貌评价;另一方面是对道路对生态环境等方面的影响评价。

目前的环境影响评价制度是在建设项目的可行性研究阶段进行的,在这一阶段编评报告很难对环境有一个高精度的认识与评价。

因此,需要把环境影响评价扩大到项目的立项及实施全过程[18]。