1 概述
湖北省十堰至漫川关高速公路，是我国西部大开发新增八大通道之一的省际公路通道银川—武汉的重要组成部分。本项目东接已建成通车的襄樊至十堰高速公路，西接陕西商洛至漫川关公路。路线全长约108公里,是湖北省西部出口重点工程，世界银行中国贷款项目。
项目地处秦岭山脉南麓，属构造剥蚀中山、低山、丘陵地貌单元。全线受两郧断裂带影响，地质条件复杂，土地资源紧张、生态环境脆弱，合理选择路线方案，切实贯彻交通部典型示范工程设计新理念意义十分重大。
项目勘察设计采用了公开招标方式，测设过程中采用了总体协调制、地勘监理制、设计互验制、审查双院制。
2 总体设计
在总结我院已建山区高速公路设计经验基础上，本项目设计中树立全面、协调、可持续发展的科学发展观，贯彻了“以人为本”的思想，增强了环境保护意识，充分体现了“安全、环保、舒适、和谐”的公路设计新理念。具体表现在：
坚持“地质超前”、“地质选线” 的原则，避让大的不良地质路段。在均衡掌握技术标准的前提下，针对局部长下坡路段采取了紧急避险车道和港湾式停靠站，确保公路设施自身安全、运行车辆行驶安全及行人等的安全。其二是针对沿线对社会环境有影响的居民村落和学校、名胜古迹等进行了多方案论证，尽量减少干扰和占地。其三是注重公路景观环境设计，将公路自身的平纵线形、路基宽度、桥隧、路线交叉、沿线设施等与沿途地形、地貌、生态特征以及其他自然和人文景观作为一个有机的整体统一考虑。体现公路主体与原有自然及社会环境的相融，贯彻“不破坏就是最大的保护”的理念。其四是坚持动态设计原则，对施工中特殊疑难工点引入动态设计，并作为整个设计工作的延续和补充。如对难以避让的滑坡体，在测设过程中即采取监控措施等手段并将其延伸至施工全过程。
考虑到地方经济相对落后，拟将横向施工便道工程纳入设计范围，以改善地区交通条件。
2.1 技术标准与技术指标的总体运用
我院设计的路段长48.402km，终点与陕西以云岭隧道相接。本路段采用高速公路80km/h的计算行车速度标准，双向四车道，路基宽度24.5m。路线设计突出“地质、地形、环保、标准”选线，不片面追求平纵高指标，力求尽可能适应地形条件，同时，尽可能提高道路服务和运营安全水平，慎用路线平纵极限指标，做到平、纵指标连续、均衡。
2.2 沿线交叉工程与沿线设施的设置
本路段设计所经地区路网现状较简单，等级公路为郧漫公路，与高速公路走向一致，等级低、密度小；交叉设置考虑了农村通镇、通村道路的发展。两处互通分别为郧西互通和上津互通。其中，在分析了路网现状、服务对象及功能的基础上，对上津互通位置进行了调整。
综合研究地形条件、与互通间距、前后段落服务设施分布等情况，经方案比选确定了最优服务区设置方案。
2.3 技术标准
计算行车速度采用80km/h。
整体式路基宽24.5m ，中央分隔带1.5m，桥梁与路基同宽。
分离式路基宽12.5m ，桥梁宽度12.2m。
桥涵设计荷载为汽—超20级，验算荷载为挂—120。
特大桥设计洪水频率为1/300，其它构造物及路基均按设计洪水频率1/100考虑。
地震基本烈度六度，按七度设防。
其它技术标准采用交通部颁发的《公路工程技术标准》（JTJ001—97）有关规定。
3 路线设计
本项目地形、地质条件复杂，路线设计充分体现“地形选线、地质选线、标准选线、生态环保选线”的设计理念。合理选用线形指标，利用好沿线地形、地质条件对降低工程造价、提高工程质量及道路安全运营水平致关重要。路线方案比选中注重了如下几个方面的工作：
3.1 地质先行：在工程可行性研究报告所确定的走廊带内，在1:10000地形图上研究各种可能的路线方案，在各方案两侧1000m范围内展开地质勘察及环境、文物保护等调查，根据地质及环境条件筛选路线方案；路线方案研究总里程达175km，经筛选对105km。
3.2 将初步确定的路线方案展布在1：2000地形图上，通过现场踏勘、纵面试坡、平纵组合及横断面检查（即检查路线适应地形程度）、地质与环境影响评价等工序不断优化调整路线平纵面方案；设置上、下错台路基，有效减少高填深挖路基。
3.3 对确定的路线方案（含比较线）进行地质勘察，环境评价单位进行环境调查。
3.4 对道路运营安全进行评价，重点检查隧道进出口平纵线形、相邻平曲线及平纵组合各要素是否匹配。
3.5 路线方案比选：初测阶段拟定了比较方案7条，4条比较线约56km进行同深度设计比较。除常规的技术经济比选外，还对地质条件、建设条件、环境保护、占用土地、道路运营安全等进行综合比较，对高填深挖与桥隧方案也进行了比较论证。
3.6 路线方案优化：初步设计基本确定了工程建设规模及主要工程方案，地质条件已基本清楚，在此基础上进一步优化路线方案是落实“选线四理念”的必要步骤。详勘前路线优化里程达设计推荐线的60%，施工图阶段，路线避开了3处较大型的滑坡体，路基高边坡数量较初步设计减少50%，路基土石方减少140.1万方，弃土减少15.8万方，连拱隧道由初步设计的8座，减少为5座。
路线平面线形以曲线为主（平曲线占路线总长81%），指标采用上力求连续均匀，相邻平曲线半径、缓和曲线参数之比不大于2；结合地形条件全线最小平曲线半径620m，满足行车视距要求。连续陡坡路段，考虑实际运行速度，下坡路段平曲线超高提高一级设计，并在有条件的地段设置紧急避险车道和港湾式停车站。本项目主要技术指标见下页表：
主 要 技 术 指 标 表
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技术指标名称 |
单位 |
采用指标 |
规定指标 |
|
路线长度 |
km |
48.402 |
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路线增长系数 |
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1.068 |
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交点数 |
个 |
57 |
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平均每公里交点数 |
个 |
1.178 |
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平曲线长占路线总长 |
% |
81 |
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不设超高最小半径 |
m |
2500 |
2500 |
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平曲线最大半径 |
m/个 |
4600/1 |
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平曲线最小半径 |
m/个 |
620/1 |
400（极限） |
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直线最大长度 |
m |
1628 |
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停车视距 |
m |
110 |
110 |
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最大纵坡 |
%(处) |
4.00/4 |
5.00 |
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最短坡长 |
m/处 |
450/3 |
|
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平均每公里纵坡变更次数 |
次 |
1.41 |
|
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凸型竖曲线最小半径 |
m/处 |
12000/5 |
4500 |
|
凹型竖曲线最小半径 |
m/处 |
8000/3 |
3000 |
|
竖曲线占路线总长 |
% |
45.6 |
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桥涵设计荷载等级 |
|
汽车超20级、
挂车120 |
汽车超20级、
挂车120 |
|
桥涵、路基设计洪水频率 |
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特大桥1/300，
其它1/100 |
特大桥1/300，
其它1/100 |
|
防震标准 |
|
Ⅵ级地震区，
按Ⅶ级设防 |
Ⅵ级地震区，
按Ⅶ级设防 |
4 路基路面及排水
本路段在湖北省地质灾害分区图上属Ⅲ区（鄂西北滑坡、崩塌极易发区），地质条件极其复杂。在路线方案选择上，通过广泛地质调查、路线优化工作，路线避开了严重的不良地质，但仍存在滑坡、坍塌、崩塌、岩溶等不良地质影响工程建设及道路安全，仍存在少量高填深挖路基及路堑高边坡。
4.1 地质勘察及滑坡
本项目地层岩性以变粒岩、片岩为主，受两郧断裂影响，岩石风化严重，片、节理发育。除已存在的滑坡外，工程施工不当也会引发新的地质灾害，因此项目地质勘察质量极为重要。本项目地质勘察，在建设单位委托第三方进行地勘监理的同时，我院还委派了具有丰富经验的岩土工程专家在现场指导、检查。在规范要求的基础上，结合项目特点在有些方面还提高了勘察深度。勘察中对发现的地质问题及时反馈项目组，供路线方案优化，如定测中对三处较大型滑坡及部分高边坡路段进行了改线。其他局部路段虽仍存在滑坡，但由于规模不大、处理难度小且路线改移困难，经比较确定滑坡采取工程处理方案。
滑坡处理的总体原则是：一次根治，不留后患；经济实用，施工方便。对于浅表层仅为1～3m厚且规模不大的土体滑坡，设计以清理表层滑体为主或设置抗滑挡土墙等处理；对于滑坡规模大，滑动面较深的滑坡，根据现场调查、地勘资料进行综合分析计算，采用抗滑挡土墙、锚索、反压、抗滑桩等措施结合防排水综合处理。
对于滑坡体力学计算来说，确定其滑面强度参数至关重要。本处滑坡计算取值遵循如下原则：①钻探单位室内试验结果；②极限平衡反算法确定；③工程类比法参考取值。在设计计算过程中根据野外对岩土的记录、描述等情况作适当调整。
K79公里滑坡拉裂破坏
K100公里滑坡垮塌
4.2 路堑高边坡设计
在路线选线时，通过横断面检查不断调整线位，有效减少路堑高边坡、降低其高度；在路基设计时，局部横坡较陡路段结合地形条件采用上、下错台式路基，不仅降低了路堑边坡高度，同时也有效减低填方边坡高度。
路堑边坡设计应综合考虑岩性、构造裂隙产状与路线关系、岩体风化程度、力学性质和开挖高度，并兼顾地貌、土石方平衡等因素确定，本着经济合理的原则，紧密结合边坡防护、环保绿化、景观等进行设计。具体边坡设计原则如下：
4.2.1 排水：排水包括地表水的截、防、排水系统及地下排水系统。地下排水系统主要采用塑料排水管将岩体内的地下水排出岩体外，疏干岩体边坡。
4.2.2 放缓边坡：针对沿线岩体的片理面产状特征（倾向主要为NE，倾角多为30~60°）以及构造节理发育的特点，路基挖方边坡坡率顺层面侧边坡相对放缓。
4.2.3 主动支挡加固：对于边坡稳定性较差可能发生沿片理、节理面滑动或崩塌的路段，采用锚杆框架式护坡、预应力锚索加固及肋柱式锚杆挡土墙等方法。
a.锚杆框架式植草护坡加固通过框架起到整体加固受力的作用，可加固局部欠稳定边坡，防止开挖坡面孤石滚石的下落；
b.预应力锚索加固主要用于加固边坡高度较大的不稳定坡体，限制坡体因开挖而可能引起的坡体失稳，改善边坡的应力、变形条件，与坡面浆砌片石护面相结合，提高边坡的整体性和稳定性；
c. 肋柱式锚杆挡土墙主要用于边坡开挖高，且仅挖除薄的表层岩土的”剥皮”边坡，通过放陡边坡，加强主动防护，减少不必要的山体开挖与边坡防护。
全线主要高边坡段落及长度共计1824m/17处,大于50m三处（其中两处地层岩性为白云岩），其余路堑边坡均小于40m。
一般路段路基防护遵循工程防护与生态防护有机结合的设计原则。
4.3 高低式“错台”路基设计
对于在自然坡度较大路段的路基设计，为了减小边坡的开挖、降低填方高度、减少防护、支挡及加固工程，设计中左右半幅路基分别为不同的纵坡，中间设置挡墙，较大程度上减少了高填深挖路段的产生。本项目沿线共设置了4处段落，分别为K68+960~K71+600、K72+650~K75+000、K76+704~K80+940、K84+800~K87+700。
4.4 高路堤及半填半挖路基
路堤边坡高度大于20.0m的路基作为高路堤进行特殊设计，高路堤一般位于地质条件较好的山间洼地中，针对各路段地质条件、路基填料及地面横坡等情况，通过稳定性验算进行综合设计。当地面横坡陡于1:5时，根据稳定验算情况设置一定规模的挡土墙等支挡构造物或在其底部设置加筋土工合成材料进行加固处理。
对于半填半挖路基，为了减小路基纵向、横向的不均匀沉降，挖方路基部分在路槽下超挖80cm后再以优质填料回填；当填方高度>4m或处于陡坎时，在路面底80cm下连续铺设四层高强聚酯土工格栅。路基纵向填挖交界处超挖处理渐变长度不得小于10.0m。对于填方路基部分，当地面坡度陡于1：5时，其基底采取挖台阶措施，台阶宽度不小于1.0m，并在台阶底部挖成向内倾斜2~4%的反坡。为减小地下水对路基的破坏，在填挖交界处设置横向渗沟，并于挖方路段纵向渗沟连接共同排除地下水；当填方段10m范围内高差大于4m时，除作上述处理外，还应作加筋处理即铺设四层高强聚酯土工格栅。
沿线高路堤有6处，最高填土高度为37m，分别位于K76+240和K85+115，设计中均为高路堤结合弃土堆综合考虑。
5 桥梁
本项目沿线山高谷深，地形起伏大。沿线河流属山区峡谷性河流，河道窄、坡降大、流速急。桥梁多为高架桥，其桥高、桥跨基本上由线位控制。桥梁布置原则上服从路线的线形要求，不降低原有河道、沟渠功能，尽量不破坏原有水系和排灌网络，满足水利配套和农灌的需要。桥型结构尽可能标准化，以方便施工、缩短工期、降低工程投资。由于河床比降大，暴雨强度大且集中，冲刷较严重，故加强了下部构造的基础设计。台后填土高度尽可能控制在8m以内，尽量减少因桥头沉降引起跳车。涵洞型式主要采用钢筋混凝土盖板涵、钢筋混凝土拱涵。
本项目采用的主要桥型有：40m、30m、20m预应力砼T梁（先简支后结构连续或墩梁固结），20m、16m预应力砼宽幅空心板。桥孔布置为更好地适应地形条件，采用了30m与40m、20m与30m等梁高预应力砼T梁，以减少桥长、方便施工。通过多方案比较，对同一座桥平均桥高在20～30m之间者，原则上采用30m预应力混凝土组合T梁。下部构造采用双圆柱墩、桩基础，个别高桥墩采用Y型墩。对平均桥高在30～35m之间者，结合地质、地形、施工条件、前后相邻桥梁的结构型式、交叉工程等因素综合比较，采用30m预应力混凝土组合T梁或40m预应力混凝土组合T梁桥。下部构造采用双圆柱墩、Y型墩、十字墩、桩基础等形式。
6 隧道
隧道设计既要服从路线的总体走向，又要根据隧道位置的地形、地质、地物、水文情况和施工条件综合考虑。洞门设计以“早进洞，晚出洞”为原则，最大限度地降低洞口边坡仰坡的开挖高度，以保证山体的稳定，同时减小对洞口自然景观的破坏。
本项目共设有联拱隧道977m/5座，其中，中隧道265m/1座，短隧道712m/4座。
分离式隧道6834.072m/8座（长按双洞计），其中，特长隧道3089.5m/1座，长隧道2157.5m/1座，中隧道900.691m/2座，短隧道686.381m/4座。
本项目大多数隧道进出口与桥梁直接相接，由于山体横坡较陡，对隧道施工场地选择提出了较高要求；其次，隧道围岩类别相对较差，由于受两郧断裂影响，部分隧道岩石裂隙发育、风化较严重。对此本项目委托中国地质大学（武汉）工程学院和武汉地震工程研究院对两郧断裂进行了专题研究，提交了《两郧断裂带对十漫高速公路火车岭、二道垭、云岭隧道工程安全性影响的研究报告》、《两郧断裂带对十漫高速公路火车岭、二道垭、云岭隧道围岩稳定性影响的研究报告》专题研究报告，为设计提供了技支持。
7 路线交叉
本项目设郧西互通和香口互通。郧西互通服务郧西县城及附近乡镇；香口互通工可推荐设置在香口镇，上距郧西互通14km，下距陕西境互通约45km 。通过方案研究、勘察并征询地方政府意见，发现互通设置位置不尽合理，不能有效发挥其功能。
现有路网简单，等级公路仅有与高速公路平行的郧漫公路，香口镇以北郧西县有九个乡镇近十万人口，需翻越郧漫公路二道垭段，此路段为盘山公路，公路平、纵标准非常低，交通事故频发，冬季还需封闭交通，互通设在香口对带动地方经济不利，经研究后将互通设在二道垭以北，上距郧西互通32km，下距陕西境互通约30km，互通间距更趋合理。
分离式立体交叉：全线共设分离式立体交叉910.23m/6座（不含互通），全部为主线上跨桥，设计中均适当留有余地以考虑将来的发展。由于被交道路等级不高，均为地方公路，属非旅游地区，故采用了较为经济的装配式宽幅空心板和装配式T梁结构。
通道及天桥：通道及天桥设置的原则是：与乡村道路交叉时，按道路性质分别设置了人行天桥和人行通道、机耕天桥和机耕通道、汽车通道。本路段很多乡村道路通过适当改移，利用附近过水涵洞兼作过人。全线共设通道10道，天桥1处。
8 交通工程及沿线设施
本项目交通工程和沿线设施设计包括管理养护机构，服务设施，安全设施，房建设施等。
在土建工程定测的同时，项目部对交通工程沿线设施的设置位置、地理及地质环境、沿线自然环境、气候状况、植被及水土流失状况等做了调查和分析，对拟建的管理养护设施、收费设施、供配设施、服务设施等的设置位置进行了逐一勘察和核实。就沿线的管理生活服务小区的水、电供应、污水排放和废弃物处置等与沿线供水、供电、环保等部门进行了联系和磋商并达成有关协议；就沿线绿化、环保等事项与沿线园林绿化环保等部门和单位进行了联系，并询问了适栽植物的品种和价格，为施工图设计的顺利进行准备了条件。综合考虑沿线设施如下：
互通匝道收费站两处：郧西收费站和上津收费站；
主线收费站一处：设在K104+130处，在路线前进方向的右幅。
隧道监控室一处：位于上津互通处。
服务区一处：K64+500郧西服务区。
停车区一处：K92+250香口停车区。
9 环境保护
本工程在建设和运营阶段必将对周围环境产生一定影响，因此在本工程的勘察、设计、施工、运营阶段都采取了必要的环境保护措施。在主体工程勘测阶段，对拟建工程沿线自然环境、气候状况、植被及水土流失状况等做了调查和分析，就沿线的管理生活服务小区的水、电供应、污水排放和废弃物处置等与沿线供水、供电、环保等部门进行了联系和磋商并达成有关协议，并就沿线绿化、环保等事项与沿线园林绿化环保等部门和单位进行了联系。
设计中高度关注工程实施造成的对自然景观的改变、施工期间的工程污染、运营期间路线附近村镇及人群集中地方地噪音、车辆行驶排出的废气污染等。
结合山岭重丘区和十堰地域的环境特点，在适地适树的原则上，绿化设计以植物造景为主体，图案采用花灌木与绿篱图案相结合的芳香植物群落类型，形成有层次的色块图案，图案线条采用流畅的流线形式，主要给人以强烈的视觉冲击感，乔木可多考虑大规格树种，整个绿地在以草坪为基调的基础上，乔、灌、草、地被有机结合，丰富绿化层次和景观内容。
沿线文物调查工作委托湖北省文物主管部门进行，沿线主要文物有王岗包遗址、六观遗址、李师关墓地、黄龙洞化石点、王家祠堂、伞河堂遗址等，比较重要的文物古迹是黄龙洞化石点，均提出妥善的处置方案。环境敏感区主要有天河坪小学、寺坪小学、香口中心小学等，在以上环境敏感区主要设置了隔音墙作为声屏障设施。
10 测设质量管理
本项目的创优目标是确保项目的国家级优秀设计，为实现这一创优目标，项目由湖北省十漫高速公路建设指挥部建设管理，管理过程中严格贯彻执行了湖北省交通厅在公路勘察设计中实行的“四制管理”制度，即“勘察设计招标制、总体协调制、地勘监理制、双院审查制”。
项目成立了十漫高速公路总体组，总体组在本项目实施前编制了《勘察总体设计工作大纲》、《勘察、设计指导意见》、《初勘、初设暂行规定》、《地勘勘察实施细则》、《初步设计技术规定》等勘察设计管理文件，有效地指导和规范了项目实施的全过程。
随着阶段工作的不断深入，双院制审查单位、地勘监理单位按勘察设计管理要求开展方案审查、地勘监理工作。针对项目特点、难点，我院项目管理突出了质量管理的实效性。如工程地质勘探方面，针对项目地质条件复杂，我院抽派工程地质专家进驻现场把握关键工点，勘探成果及时反馈勘察设计项目组，供方案比较、选择。经组织阶段设计评审，提出路线及其他工程方案优化意见。详测前，路线优化里程达路线总里程的60%。详测阶段，对四段路线进行了改移、优化，避开了大的不良地质（滑坡），确保了勘察设计总体质量。
