基于山區公路路線設計
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摘要: 隨著國民經濟的發展，交通基礎設施建設的加快，山區道路建設也日益緊迫。山區公路選線的特點是山高谷深，高差大，地形、地質復雜，工程艱巨，可比選方案多。本文筆者結合工作經驗，從選線的原則、平面設計、縱面設計、構造物的布設、環境保護問題等幾個方面探析了山區公路路線設計。
關鍵詞：山區，公路路線設計
一、選線的原則
公路線形是構成公路的骨架,它支配著整個公路規劃、設計和施工。線形設計良好與否,對行車安全、舒適、經濟、協調、美觀等都具有決定性影響。線形選擇涉及諸多因素,如線形指標、工程造價、地形條件、景觀協調、運營效益等等。因此,路線設計要綜合考慮平、縱、橫3者的關系,恰當地掌握標準,做到平面順適、縱坡均衡、橫面合理。
（一）山區公路選線的特點
山區公路選線的特點是山高谷深,高差大,地形、地質復雜,工程艱巨,可比選方案多。在地形方面,路線平、縱、橫3個方面均受到約束;在地質方面,山區土層薄、巖層厚,巖層產狀和地質構造變化復雜,影響線位布設;在氣候方面,山區暴雨多、山洪急,溪流水位變化幅度大,是公路定線中不可忽視的因素。因此,在山區選線必須深入調查,認真勘測,精心研究,綜合考慮,解決好越嶺的埡口、展線的方案等重大問題。
山區公路布線主要有沿河(溪)線、山腰線、越嶺線和山脊線。選線應在充分理解路線標準的前提下,根據地形、地質、氣候情況,準確地把握好路線的各項技術指標。使用最短的路線長度實現最大的綜合效果為佳,比如路線標準高、構造物少、造價省等。
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沿河(溪)線的選擇,要處理好河岸的選擇、線位高低和跨河換岸地點3者間的關系。利用有利地形,避開工程艱巨和不良地質路段,如泥石流、滑坡、崩塌、巖溶、巖堆、泥沼、凍土等等。如國道連平北段K2328～K2333路段,由于當時選線線位不夠合理,過于靠近山體,造成施工后山體崩塌以致于要進行大面積的高邊坡治理,增加了1千多萬元投資觀測了二三年也未能確定一個合理的處理方案。倘若避開開挖山體,傍河建1小段棧橋或半邊橋,這樣對投資及環境保護就更加有利,也減少了日后運營的安全隱患。在這些特殊路段,就應做多個路線比較方案,進行全面的比選。又如跨河換岸時,一般情況下以選擇橫坡平緩的河岸為佳。有些河岸橫坡雖然平緩,但地質不良,巖層傾向于路線,開挖后易產生順層滑塌的病害,而對岸雖橫坡稍陡,但巖層背向于路線,開挖后不易產生順層滑坡,路線走向則應選擇后者。所以跨河換岸時,要特別注意地質情況的好壞,不能單憑橫坡陡緩來決定采用哪一岸的問題。
（三）大高差、短直線距離路段展線的升降坡問題
在山嶺區選線,經常遇到從山坡腳到山埡口的相對高差較大,而直線距離較短的地形,如何利用有利地形展線是選線成敗的關鍵。在這些區域,一般要利用突出的山梁螺旋展線升降坡并借助修建橋梁、隧道等構造物才能解決問題,如果沒有突出的有利山梁地形時,也可以利用山凹螺旋展線升降坡及修建橋梁等構造物來實現。比如國道某線連南至連山段改建工程K596的回頭彎處新舊路的接順處理,相對高差較大,如果舊路在回頭彎處設1座小橋跨過新路,將大大減少支線的工程量和建設用地,比現在實施的舊路另行展線辟新的支線接順方案更經濟和實用。
?。ㄋ模┰綆X線埡口的選擇問題
越嶺路線選線時,應結合水文地質情況處理好埡口選擇、過嶺標高和埡口2側路線展線方案3者間的關系。埡口是越嶺線方案的重要控制點。埡口最好選擇與路線總走向一致且標高較低和2側利于展線的埡口,可縮短公路里程。不需展線或少量展線而又靠近路線總走向的較低埡口為最理想。但有的埡口雖然在路線總走向的位置上,但從埡口到山腳間的距離較短,高差也較大,需要長距離展線時,反而不如展線條件好,離開路線總走向稍遠的埡口。有的埡口雖然相對高差較大,但如埡口2側有較開闊的山坡或山谷可用來展線,或可采用稍長的隧道以降低越嶺的海拔標高時,可大大縮短公路運輸里程,營運經濟效益顯著,亦應認真考慮,仔細比選。國道路段K2430～K2436的隧道路段就是出于這個考慮來設計的。
二、平面設計
山區公路的路線平面布設與平原區及微丘區公路有很大區別,平原區及微丘區公路地形條件單一,限制條件較少,一般采用交點直線法定線可提高效率。山嶺重丘區地形條件復雜,路線布設時限制條件很多,若采用交點直線法,定線效率就很難提高,而且線形往往顯得呆板,與地形的符合性差,平縱橫組合不佳。故在山嶺重丘區定線,應采用曲線定線方法,使線位布設與沿線地形吻合,減少高填深挖,保證一定路段的平面線形指標均衡。這樣,就要充分利用好緩和曲線,做到因地制宜,靈活運用。緩和曲線的靈活運用,可以避免直線和圓曲線組合的不足,克服單純使用直線和圓曲線組合確定的平面線形與實際地形不符的問題。再者,山嶺重丘區平面線位布設時,相鄰圓曲線之間的夾直線長度往往不能符合要求,采用曲線定線法時,緩和曲線的靈活設置,可使曲線徑向對接,線形圓順,還可以靈活調整曲線長度,避免圓曲線間短直線的不足,使線形較好地與地形吻合,達到有效克服地形地物障礙的目的。
三、縱面設計
縱斷面設計比較突出的是豎曲線半徑的選取和平豎曲線個數比或2者的一一對應關系問題。
?。ㄒ唬┩剐呜Q曲線半徑設置
山區公路由于受地形地貌等因素的制約,連續小半徑短平曲線與連續大縱坡小半徑豎曲線的組合時常出現。這種情況下很容易做到平縱一一對應,滿足規范要求。但這種組合往往忽略了視距要求。由于受地形地貌和茂密植被的影響,駕駛者視覺范圍較小,當采用上述平縱組合時,本身平縱指標較低,難以判斷前方路線去向,若出現縱面上的斷背曲線,對行駛安全更為不利。而這種情況下往往難以通過調整平曲線半徑來解決。此時,宜在不過多增加工程量的前提下適當加大凸曲線半徑,以便增大視距,保證在曲線上任何一點均能看清前方平曲線的變化,保證行車安全。也就是說,在條件允許的情況下,應適當選取較大的凸曲線半徑。
?。ǘ┌夹呜Q曲線半徑設置
一般凹曲線半徑容易滿足規范要求,但有時設計者往往為了追求凹凸曲線指標的均衡,增大凹曲線半徑。這樣勢必造成工程量增加,對造價控制不利。而且由于山區公路縱坡較大,起伏頻繁,凹曲線半徑設置過大,比如國道某段K2168+740～850等路段就由于這些原因導致填土高達48m,增加了防護及排水設施。如果在挖方路塹路段,對大多采用集中排水方式的山區公路來說,可能會因排水困難而對行車安全不利。因此,在設計中不宜一味追求高指標而增大凹曲線半徑。
四、構造物的布設
山區公路構造物占路線長度比例較大,由于受地形、地質和氣候條件制約,山區公路構造物的技術指標一般較高,如橋梁、隧道、大擋墻等。但通道、涵洞等小型構造物的比例有時卻沒有達到平原區3～5道/km的標準,主要是考慮一種構造物往往兼顧多項功能,在設置合理的情況下,多項功能容易同時實現。如國道某路段K2341+713處的通道設置就兼顧多項功能。因此,山區公路構造物的布設,要遵循安全、適用、經濟和美觀的原則,合理設置。另外,構造物的布設關系到整個公路工程的成敗。隨著設計階段的進一步深入,在各設計階段,山區公路構造物的確定表現為極大的變數,隨著路線方案的逐步深化,構造物的多寡和規模與設計之初甚至面目全非。所以,構造物方案應隨各設計階段路線平、縱、橫斷面的不同精度動態調整。比如,根據實際有些路段是否可以采用小橋取代大擋墻,設置通道同時考慮排灌功能等等。
五、環境保護問題
環境保護工作目前越來越受到人們的重視,山區公路建設開挖土地和山坡面積較大,對沿線的環境影響也大。一般山區公路沿線的水土、生物等資源開發規模相對較小、程度低,沿線生態環境和人文景觀保護相當完好,因此公路設計和建設過程中,要重視公路沿線的環境保護,減少對生態環境和人文景觀的破壞。設計過程中應重點考慮水土保持、森林資源和野生動植物的保護、合理規劃公路建設中廢棄物的處理,凈化公路2側的環境,保護好河道和水庫,防止水污染。在選線時既要注意充分利用地形堅持少占耕地、少占河道、少破壞植被,合理保護水源,避開可能妨礙重大科學文化價值的地質構造和人文遺跡,還要做好建筑環境和行車環境設計,特別是綠化美化設計,做到線形美觀、路景協調。另外,在設計時應做到環境保護工作必須與公路建設同步進行。國道路段的改建在設計中就比較注意路線技術指標與沿線地形條件相互協調及環境保護方面的工作,全線58km分南北2段,根據沿線地形條件,南段采用山嶺重丘一級公路技術標準,北段采用山嶺重丘二級公路技術標準,而且采用整體式和分離式2種路基寬度,充分利用地形,減少對生態環境的破壞,同時對沿線邊坡及有條件路段的中央帶進行綠化,效果較為理想。
六、結語
總之，山區公路路線設計是公路設計中非常重要的關鍵環節,路線設計的好壞,影響到公路路網結構的合理、汽車運營的安全舒適、線形指標的合理、工程造價的控制、地形景觀的協調等等。設計中應把握好最佳線形選擇的科學指標,合理采用路線標準,較客觀地選擇出綜合考慮各主要影響因素的公路最佳路線線形方案,使用最短的路線長度實現最大的綜合效果。
參考文獻：
[1]祁文斌.路線設計對交通安全的影響分析.青海科技,2011.
[2]于林.路線設計安全性評價.中國科技博覽,2010.
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