河谷線(valley line)又稱沿溪線。沿河谷所定的鐵路和山區公路路線。山區鐵路和公路通常需要沿河谷定線。一般河谷地形起伏較小，可利用縱坡比較平緩的河谷，減少工程量；沿河谷居民點較多，對人民生活和發展工業有利。
基本介紹
- 中文名：河谷線
- 外文名：valley line
- 領域：工程技術
- 學科：交通工程
簡介,河谷線總體設計的原則,河谷線設計的主要問題及解決辦法,
簡介
河谷線(valley line)又稱沿溪線。沿河谷所定的鐵路和山區公路路線。山區鐵路和公路通常需要沿河谷定線。一般河谷地形起伏較小，可利用縱坡比較平緩的河谷，減少工程量；沿河谷居民點較多，對人民生活和發展工業有利。但有的河谷十分彎曲，縱坡較大，橫坡陡峻、地質不良，工程造價也很可觀。因此，沿河谷定線時，首先要研究地區水系分布情況，對擬通過河谷的地形、地質與水文條件作深入細緻地調查研究。選擇接近線路短直方向、兩岸開闊順直、地質良好、縱坡平縱的河谷；選擇有利的岸測定線和有利的跨河地點；線路位置最好設在不受洪水沖刷的河谷台地上。
河谷線總體設計的原則
河谷線是沿山谷溪流兩岸布設的路線，是山區選線中常被優先考慮的方案。對於河岸地形比較連續、河岸橫向坡度比較寬坦、有階地可以利用、支溝較少、溝長較短、水文地質條件較好的山區地形，一般均採用河谷線。
在山區高速公路中布設河谷線，也就意味著需要在狹長的溝谷地帶進行穿插展線，設計中主要遵循以下原則。
(1) 靈活使用設計規範，精心創作設計。如研究確立不同的線形、路基寬度、縱坡、超高等，充分滿足道路行車功能需要。
(2) 安全至上。特別是學習借鑑國內外先進技術成果，以運行車速理論檢查指導路線線形幾何設計方案，做到線形更加協調，消除安全隱患。
(3) 節約資源。設計人員需要在技術細節上深入挖潛，落實最嚴格的耕地保護制度，少占農田，節約工程材料，降低工程造價。
(4) 少干擾、少破壞。充分利用老路線位，避免大量開挖土石方，少破壞路基內側山體，使用中短隧道穿越、躲避工程控制點如懸崖、突出山嘴、居民區、廠區等。
(5) 注重環境保護。堅持環保選線，避免施工、運營幹擾和污染，採取多種方式恢復植被和防止水土流失。
河谷線設計的主要問題及解決辦法
山區高速公路基本都會遇到連續縱坡、越嶺、沿河布線、溝道狹窄等問題，在某些只有一條主要山溝可作為高速公路走廊帶，同時又受越嶺標高控制的地區，使得原河谷線逐漸沿溝展線升坡為山腰線，再通過設定隧道完成越嶺目的，以實現工程技術的安全、經濟、合理。根據多個山區高速公路設計、諮詢的體會，河谷線設計一般存在以下幾個主要問題。
1.項目總體建設條件
(1) 陰坡、陽坡。
河谷線布線的溝道內兩側溝谷多，切割深，谷坡陡，地勢險峻，局部區域內岩體條件差(如黃土狀砂質粉岩) ，抗風化能力弱，構造多，節理裂隙發育，易使得溝谷兩側岩體失穩，產生崩塌和落石。路基開挖後對山體破壞較大，易形成崩塌及滑坡，同時，沿溪線往往為了減少橋樑，控制工程規模，而穿越溪谷、坡地等地質、地貌比較複雜的地段，因此，首先要重視地質選線，儘量避免路基段深挖方。
這就提出了採用河谷線路線布設在河道的哪一側，路線設計在什麼高程，跨河換岸位置選擇等問題。高速公路選線時一般儘可能布設在山坡的陽坡。陽坡地質條件較好，地質病害較陰坡要少很多。
對於選擇陰坡和陽坡布線還有其他的情況，若山坡橫向地形較陡，而高速公路在此為路塹，則需重點考慮路塹的邊坡高度及地質條件。若路基挖方段邊坡較高，同時陽坡段岩層為順層的話，應充分考慮避免大規模擾動順層山坡，引起山坡的滑塌。
(2) 不良地質。
由於溝谷地帶狹窄，山體橫向陡峭，應充分探明各類地質災害，並將地質勘察從設計貫穿到施工、運營。若路線距離滑坡、土石流等不良地質災害較近，路線應儘可能地繞避，並對可能的誘發點進行預防、卸載和治理。
由於山區地質條件較為複雜，如部分區域內的岩體可能存在殘坡積層和全風化層，現狀無明顯滑動面，處於穩定狀態。若考慮邊坡坡度較陡，岩體抗風化性差，易剝落形成坡積和殘坡積不穩定土體，邊坡存在不穩定因素，在邊坡開挖或強降雨條件下可能因邊坡失穩而產生滑坡或滑塌體等地質災害。這些路段若以挖方通過，應設定必要的防護措施，以保證邊坡穩定。
路線若經過土石流區域，應儘可能繞避或從溝口加大橋樑跨徑並垂直跨越，但也可進一步通過修築上下游防沖、排洪設施來解決。
2.平、縱面設計
(1) 平面設計。
山區高速公路所經河岸兩側居民點多，河谷平緩，經濟相對欠發達。由於受技術標準的限制(如最小半徑和最短直線的要求) ，往往要跨河好幾次，在特殊情況下還需設連續的S 形曲線以繞避河岸陡峭的地形。山區高速公路受地形地物限制，布設平曲線以適應地形地物，導致部分路段平面指標極低。
由於山區高速公路從立項、設計、施工及運營均耗費較多的時間和財力，一旦確定實施以後很難再進行改擴建。因此建議在現有條件下，儘量考慮採用相對較高的平面指標，以適應交通量的增長。河道、山體切割、居民拆遷、既有道路及地形等各種因素都制約山區高速公路路線和互通立交的布設。
(2) 縱斷面設計。
山區走廊帶地勢一般都是呈逐漸升高或降低的變化，局部溝道地勢的平均縱坡在4 %以上，溝道地勢平均縱坡變化較快，對縱斷面設計影響較大，應克服地勢縱面變化、控制橋樑工程規模。由於路段存在長距離的連續縱坡，為不影響車輛爬坡能力，或下行方向車輛因連續縱坡較大，需頻繁地踩剎車，使剎車鼓發熱，這些都需要控制縱面指標，設定避險車道、爬坡車道及降溫池等安全設施。
受地形兩端的標高控制，將使得部分路段甚至存在長20 km 的連續縱坡。這兩年由於山區高速公路都已運營多年，原來在建設、設計中未意識到的問題逐漸暴露出來，使得我們對於山區連續縱坡有了較大的認識。對於山區高速公路(尤其是冰雪線以上的高速公路) 縱斷面設計，特大、大橋上縱坡需要控制在3 %以內，中短隧道內縱坡控制在2.5 %以內，特長、長隧道內縱坡控制在2 %以內。
對於溝谷區的河谷線或山腰線來說，由於受到地形條件等限制，爭取更寬的路側淨區較為困難，但應儘量加大，此時應考慮緊急停車帶、觀景平台、休息區及簡易停車區等附屬設施的設計方案，儘量做到寬容和人性化。
3.路基設計特點
對高速公路來說，高邊坡的穩定性和美觀是反映道路運行質量的兩個重要方面。山區高速公路所經區域可能存在山體表面強風化，岩體強度低、穩定性差，節理裂隙發育，岩體破碎等問題，路基開挖後勢必破壞原均衡狀態，形成危岩與崩塌。
如山體橫向地形陡峭，路線為展線升坡而布設在山腰位置。若考慮高速公路設計為全幅路塹，當向內靠近山坡時，將導致內側路塹邊坡過高，挖方工程規模較大;若路線向外側偏移，調整為內側路基挖方，外側為橋樑，則可能出現墩高較高，並導致陡峭的山坡上橋樑施工難度較大等問題。在此基礎上，還應儘量爭取路側橫向淨距，降低交通事故機率、保障安全，以及路容景觀美化的需要。
4.橋樑設計特點
(1) 順溝架橋。
山區溝谷地形的特點是短距離內高程相差很大，坡陡溝深;河流一般為季節性河流，瞬間降水後，洪水來得快且急，退得也快;路基大填大挖，土石方和防護工程量大。其穩定性和行車安全都受到地質和氣候條件的影響，因此對於山區高速公路路線走向，在合理利用技術標準的同時，善於利用地形布線是做好山區選線的關鍵。
溝谷區高速公路布設線位可能會遇到路線與河道平行，甚至路線需要在河道中間，沿河道方向進行布線。而溝道內狹窄，左右側地形陡峭，地質條件較差，為減少左右側路基挖方對山體的影響，路線應儘量布設於溝道中。在溝道中布設路線後，設定橋樑跨越溝道，橋樑墩柱對泄洪存在較大影響。受橋樑墩柱對河道泄洪的影響，有可能對溝谷內建築、道路等形成沖刷，引起新的地質災害、土石流等，造成安全隱患。
路線順溝布設線位，可能出現部分路段溝谷走廊狹窄的問題，且需反覆與河溝交叉。若河道兩側山體陡峭，一旦開挖可能存在滾石及崩塌的可能性，影響運營安全;河道兩側村莊較為密集，拆遷的困難較大。因此路線布設時主要考慮沿溝谷緩坡地段和順河道布設橋樑，這也使得沿線橋樑施工場地布設困難、棄渣易侵占河道。
受河道狹窄條件的限制，部分路段若考慮降低工程規模，減少路基對山體的破壞，將形成大量的改河工程。改移河道、溝渠應儘量與地方水利部門進行溝通協商。
因此，為減小橋樑工程規模，同時對現有河道、道路進行整治，路線應對溝道河床斷面進行水文計算後，考慮橋樑墩柱對溝道泄洪的影響。最終對布線後的溝道，考慮設定橋樑後對溝道進行改移、加寬，或設定路堤牆，以確保河道泄洪的安全。
河谷線在穿越溪谷時還要注意線位不能過低，否則要砌築浸水擋牆，在牆腳必須拋石護腳，以防止被急漲又流急的洪水沖毀。另一方面，布線時對灌溉水渠與水源頭選線要結合考慮，以免出現路基填挖後水接不上或由於高填要做很長的洞涵。
(2) 斜坡架橋。
在沿山坡展線的過程中，部分橋樑需架設在山坡上，若坡面橫向較陡，則橋樑在設計、施工和運營階段都存在困難和隱患。山區地形地勢複雜，橋樑將以高墩、彎、坡橋為主。在橋樑布設時應注重對自然環境的保護。當路線必須經過傍山斜坡地形時，儘量以橋樑代替路基方式通過，儘量避免高填深挖。對於設定在陡峭山坡上的墩台，應減少橋樑基礎施工對自然邊坡的破壞，採用必要措施確保墩台及山體邊坡穩定性，必要時可採用不同跨徑或分幅錯孔布置。
沿山坡展線橋墩一般落於橫向較陡地段，溝谷地帶岩石破碎，施工時應控制好施工場地，避免大規模開挖破壞原有生態環境和發生事故。一般情況樁基礎採用衝擊鑽成孔，對於樁長不長的，在做好安全保護措施的前提下，可採用挖孔樁。鑽孔樁基礎施工考慮設定鋼護筒。
5.棄渣設計思路
由於山區高速公路大多布設於狹窄的溝谷中，山形陡峭，地形變化複雜，且存在較多的隧道，施工便道布設困難。而從沿線地形來看，隧道與路基可能沒有合適的棄土場，即使個別位置可以棄渣，縱向調運困難也較大。
因此路基、隧道棄渣在總體設計時主要考慮：
(1) 儘量尋找合適的溝道進行棄渣，對於棄渣場在1∶2 000 地形圖上進行詳細設計；
(2) 通過試驗、改良及施工組織計畫，儘量對棄渣進行改良，利用棄渣進行填方填築，在地基承載力容許的條件下，考慮部分路基路段、互通立交等設定為高路堤形式，充分消化棄渣；
(3) 在服務設施的場區進行填築，消化棄渣。
6.拆遷的考慮
為減少路基、橋樑工程規模，路線在地形狹窄路段布設在溝道中，將存在較大的拆遷規模。隨著這些年經濟條件逐漸變好，溝道記憶體在不少新建、二次修建房屋。這些新建房屋沒有明確的規劃區域，項目對這些居民存在二次拆遷，若安置不妥當，將存在一定的社會隱患。因此建議，當涉及居民不多，原址附近具備安置條件，願意就近接受安置時，高速公路項目應針對拆遷情況與地方鄉鎮協商，共同做好居民拆遷安置的前期工作。
在走廊帶狹窄的溝谷地帶，沿線電力、電訊及光纜等管線設施較為密集，路線將可能長距離占壓，因此山區項目應與管線單位進行協調，線路交叉部分通過改移等措施解決，並取得相關協定。
7.地方道路的利用
在狹窄的溝道中，既有道路基本都布設在較好的走廊帶上。如何處理好高速公路與現有道路的關係，需要在設計階段進行足夠的重視。對於既有道路的利用，應取得當地道路主管部門的同意，在施工過程中要做好臨時交通組織，施工建設完成後應對既有地方道路按相應標準進行恢復。
