复杂地质条件下山区公路路线选线设计的安全性与经济性平衡研究

一、引言

山区公路是连接城乡、促进区域经济发展的重要基础设施，但山区普遍存在岩溶、滑坡、泥石流、破碎岩层等复杂地质条件，给路线选线设计带来严峻挑战。选线方案若过度侧重安全性，可能导致桥隧比例过高、路线绕行过长，大幅增加建设与运营成本；若单纯追求经济性，则可能忽视地质风险，埋下坍塌、水毁等安全隐患，反而引发更大的经济损失与社会风险。

当前，国内学者多从单一维度研究选线安全性或经济性，如针对滑坡区的避让设计、岩溶区的基础处理技术等，缺乏对二者协同平衡的系统性研究。随着《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）对山区公路安全等级要求的提升，以及工程建设成本管控的强化，如何在复杂地质约束下实现“安全有保障、经济可承受”的选线目标，成为亟待解决的关键问题。本文结合工程实践，从地质勘察、方案比选、决策优化三个层面，探讨安全性与经济性的平衡机制。

二、复杂地质条件对山区公路选线的双重影响

复杂地质条件通过改变路线布设方式、工程结构类型及施工难度，直接影响选线的安全性与经济性，二者呈现相互制约又相互关联的关系。

（一）对选线安全性的核心影响

地质灾害风险是威胁山区公路安全的首要因素，不同地质类型的安全隐患具有显著差异。

1.岩溶地质：溶洞、暗河等发育区易导致路基塌陷、桥梁基础失稳。如贵州某山区公路因勘察疏漏，施工中遭遇大型溶洞，造成墩柱悬空，直接威胁施工安全，后续处理耗时 3 个月，且运营期需长期监测[1]。

2.滑坡与崩塌：斜坡体稳定性不足会引发滑坡，而危岩崩塌则可能砸毁路面、阻断交通。云南某二级公路因路线贴近古滑坡体，暴雨后发生滑坡，导致路段中断 15 天，修复费用超千万元[2]。

3.破碎岩层与泥石流：破碎岩层区路基易产生不均匀沉降，而泥石流沟谷则可能在汛期冲毁防护工程，造成“建了毁、毁了建”的恶性循环。

此外，复杂地质还会增加运营期的维护风险，如岩溶区路基需定期注浆加固，滑坡区需长期监测位移，若维护不及时，可能引发二次灾害。

（二）对选线经济性的直接制约

复杂地质条件下，工程措施的强化必然导致成本上升，主要体现在三个方面。

1.勘察成本增加：为探明地质隐患，需采用钻探、物探（如地质雷达、地震波法）等组合手段，勘察费用通常比常规地区高 30%-50% 。如四川某山区公路为查明岩溶分布，额外投入物探费用 200 余万元[3]。

2.工程结构成本上升：避让地质隐患可能导致路线绕行，增加里程成本；若穿越不良地质，则需采用特殊结构，如岩溶区桥梁采用桩基础穿越溶洞，滑坡区设置抗滑桩、锚索等，均会大幅提升造价。统计数据显示，山区公路穿越滑坡区的单位造价比常规路段高 20%-30% 。

3.运营维护成本增加：复杂地质路段的养护频率更高，如泥石流沟谷需定期清理淤积物，破碎岩层区路基需频繁修补，运营期年均维护费用比常规路段高 15%-25% 。

三、安全性与经济性平衡的选线原则与技术路径

（一）核心平衡原则

1.地质优先原则：以地质勘察结果为选线根本依据，优先避让高风险地质区域（如大型滑坡体、密集岩溶区），从源头降低安全风险，避免后期“亡羊补牢”式的高成本整改。

2.动态优化原则：将选线过程分为“初步勘察-方案比选-详细勘察-优化调整”四个阶段，根据每阶段地质数据的深化，动态调整路线方案，避免因勘察不充分导致的安全与经济失衡。

3.多目标协调原则：建立“安全风险-建设成本-运营成本”三维评估体系，不追求单一指标最优，而是寻求三者的综合最优解，如在可接受安全风险范围内，选择造价与维护成本更低的路线方案。

（二）关键技术路径

1.精细化地质勘察技术集成：采用“遥感解译+地面调查 + 物探+钻探”的四级勘察体系，提高地质隐患识别精度，为选线提供可靠依据。例如，利用无人机遥感技术快速识别滑坡体边界，结合地质雷达探测地下溶洞分布，可大幅减少勘察盲区，避免因漏判风险导致的安全隐患或过度设计。某云南山区公路通过该技术体系，提前探明 3 处潜在滑坡体，路线优化后避开风险区，既降低了安全风险，又减少了后期抗滑工程成本约 800 万元。

2.量化评估模型应用：构建“安全风险指数-全生命周期成本”评估模型，对各选线方案进行量化打分。安全风险指数涵盖地质灾害发生概率、人员伤亡风险等指标；全生命周期成本包括建设成本、运营维护成本、灾害损失成本。通过加权计算综合得分，选择得分最优的方案。

四、工程案例分析

以贵州某山区二级公路为例，该项目全长 42km ，穿越岩溶、滑坡、破碎岩层等复杂地质区，选线过程中重点开展了安全性与经济性平衡优化。

（一）勘察阶段

采用“无人机遥感 +. 地质雷达 ⋅+ 钻探”技术，查明岩溶发育区 3 处、潜在滑坡体 2 处、破碎岩层段 5km. 。基于勘察结果，初步拟定 A、B 两个路线方案：A 方案贴近河谷，需穿越 1 处岩溶区和 1 处滑坡体，桥隧比 25% ，建设成本 1.8 亿元；B 方案绕行山腰，避开全部高风险地质区，桥隧比 38% ，建设成本 2.3 亿元。

（二）方案比选与优化

1.安全风险评估：A 方案岩溶区塌陷风险概率为 8% ，滑坡体失稳风险概率为 5% ；B 方案安全风险概率低于 1% 。

2.成本评估：A 方案建设成本比 B 方案低 5000 万元，但全生命周期维护成本比 B 方案高 800 万元/年，若发生灾害，单次损失约 2000 万元。

3.优化调整：针对 A 方案的风险点，对岩溶区采用“桩基+注浆”处理，对滑坡体采用“削坡 ⋅+ 锚杆框架+截排水”措施，优化后 A 方案安全风险概率降至 2% ，追加处理成本 300 万元，全生命周期成本比 B 方案低 3200 万元。最终选定优化后的 A 方案。

项目建成运营 3 年来，未发生地质灾害，维护成本控制在预算范围内，验证了选线方案中安全性与经济性平衡的有效性。

五、结论与展望

复杂地质条件下山区公路选线的安全性与经济性平衡，需以精细化地质勘察为基础，通过分层次方案比选、技术经济一体化优化及量化评估模型支撑，实现“风险可控、成本合理”的目标。研究表明，二者并非绝对对立，通过科学的选线方法，可在保证安全底线的前提下降低工程成本，同时减少运营期的风险隐患。

未来，随着 BIM 技术、三维地质建模技术的发展，可进一步实现选线方案的可视化模拟与动态优化；结合大数据与人工智能，构建更精准的地质风险预测与成本评估模型，为山区公路选线提供更智能的决策支持。

参考文献

[1]宋康林，隋颖.山区公路选线方案设计与选线技术研究[J].公路交通科技（应用技术版），2014（4）：172-173.

[2]吴俊岑.复杂地形背景下山区公路路线设计思路研究[J].铁路工程技术与经济，2020，35（3）：67-68.

[3]高培培.山区复杂地形公路路线设计和质量控制[J].科学大众（科技创新），2021（12）：24.