山區(qū)公路設(shè)計(jì)若干問題的探討

[摘要]文章結(jié)合南靖縣山梅公路改建工程（以下簡(jiǎn)稱山梅線），針對(duì)公路平面、縱斷面、橫斷面設(shè)計(jì)、路基軟基處理等方面應(yīng)考慮的問題進(jìn)行了分析，從設(shè)計(jì)角度提高三背回填的質(zhì)量，以提高公路的施工工藝水平。

[關(guān)鍵詞]公路設(shè)計(jì)；平面；豎面；線形；路基

前言

早期修建的公路，線形比較差，技術(shù)等級(jí)較低，由于交通量和重型車輛的迅速增加，道路破壞嚴(yán)重，對(duì)行車造成很大的安全隱患，交通事故頻繁發(fā)生，迫使這些道路進(jìn)行改建，以提高公路的使用質(zhì)量和服務(wù)水平。

一、路線基本方向的選擇

公路選線中，根據(jù)政治、經(jīng)濟(jì)因素所確定的路線必須通過的點(diǎn)(包括起訖點(diǎn))稱為據(jù)點(diǎn)；根據(jù)自然條件或工程經(jīng)濟(jì)所決定的路線應(yīng)穿過或避開的點(diǎn)稱為控制點(diǎn)。一系列的據(jù)點(diǎn)和控制點(diǎn)的組合，構(gòu)成的路線方案就是路線的基本方向。因此，路線基本方向的選擇，首先要明確路線在公路網(wǎng)中的位置和作用，以及在整個(gè)交通網(wǎng)系中所承擔(dān)的運(yùn)輸任務(wù)。

山梅線是連接南靖縣西北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)及永定縣的重要交通運(yùn)輸通道。本項(xiàng)目位于漳龍高速公路南側(cè)，與漳龍高速公路相距40公里，走向與漳龍高速近于平行，并可通過多條道路及漳龍高速南靖互通區(qū)相聯(lián)通。山梅公路改建后，其西可進(jìn)永定，與龍巖至梅州鐵路相連；東可經(jīng)漳州到廈門；南下則可連平和、云霄，經(jīng)同三高速公路至東山島入海。本項(xiàng)目的建設(shè)，可大大促進(jìn)沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)的資源開發(fā)和集疏運(yùn)，促進(jìn)地區(qū)旅游業(yè)發(fā)展，居民生活水平得以提高改善。同時(shí)本項(xiàng)目的建設(shè)也是完善南靖縣漳州公路網(wǎng)的需要，項(xiàng)目建成后，西南部山區(qū)的交通條件將得到較大改善，便捷與外界聯(lián)系，進(jìn)一步完善市、縣公路網(wǎng)，尤其是構(gòu)成南靖縣東西連接，南北互通，比較合理完善的公路網(wǎng)布局，為漳州市區(qū)域經(jīng)濟(jì)開發(fā)提供重要的基礎(chǔ)交通保證。因此本項(xiàng)目以滿足地方經(jīng)濟(jì)和居民需要為主，把該地區(qū)的居民區(qū)、旅游景點(diǎn)通過本項(xiàng)目連接起來(lái)。

二、公路平面線形設(shè)計(jì)

1、首先在路線帶的大比例尺上（1:1000-1:2000）進(jìn)行紙上定線，此方法可以從圖上俯視較大范圍的地形情況，能比較容易找出控制路線的特征點(diǎn)，深入細(xì)致的研究一切有利和不利條件，以做出不同的方案，定線者可以在室內(nèi)對(duì)所有方案進(jìn)行比選，能夠較好的解決路線平、縱、橫的協(xié)調(diào)配合。然后進(jìn)行直接定線，設(shè)計(jì)人員根據(jù)紙上定線的方案直接到現(xiàn)場(chǎng)分析地形、地質(zhì)情況、掌握線帶的細(xì)部情況，借助方便的儀器，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的綜合判斷、配合縱斷面、橫斷面確定路線具體位置。最后根據(jù)確定方案進(jìn)行實(shí)地放線，以測(cè)量數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行重新調(diào)整設(shè)計(jì)，以達(dá)到最佳的方案。

2、山梅線全線長(zhǎng)約55.1公里，線型既有沿溪線，也有越嶺線。

1）沿溪線與山區(qū)其它線型相比，既有縱坡平緩，工程量小，施工、養(yǎng)護(hù)及營(yíng)運(yùn)條件較好等優(yōu)點(diǎn)。沿溪線的布設(shè)，由于河谷兩岸的地形，地質(zhì)條件往往差別很大，所以，必須慎重考慮河岸的選擇、跨河橋位的選擇和線位高低的選擇。路線是布設(shè)在河岸的一邊好，還是避開困難工程建跨河橋好，這兩者之間應(yīng)權(quán)衡利弊，作出抉擇。如山梅線K11+000～K11+800處由于地形較差，通過修建南坑Ⅰ號(hào)、Ⅱ號(hào)大橋兩次跨越船場(chǎng)溪，使得路線走向拉大南坑鎮(zhèn)區(qū)發(fā)展空間，平面線型較好，通過修建防洪堤可提高鎮(zhèn)區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)。

2）越嶺路線要克服很大的高差。因此選越嶺線須從縱坡設(shè)計(jì)入手，路線的平面位置及長(zhǎng)短主要取決于縱坡的安排。越嶺線的布設(shè)主要應(yīng)解決的問題是選擇埡口；選擇過嶺的方式；選定埡口兩側(cè)山坡的展線方案。選擇埡口要考慮越嶺方案的重要控制點(diǎn)，應(yīng)在符合路線基本走向的較大范圍內(nèi)加以選擇。

選擇過嶺方式應(yīng)考慮因素較多。就過嶺方式來(lái)說(shuō)，主要有三種形式：①淺挖低填，適用于嶺寬脊厚的埡口。②深挖埡口，適用于山脊瘦削，地質(zhì)情況良好的埡口。深挖程度視地形、地質(zhì)、氣象等條件以及兩側(cè)展線的埡口要求決定。越瘦，越宜深挖。但地質(zhì)條件差時(shí)，應(yīng)以不危及路基穩(wěn)定為度。③隧道穿越，當(dāng)挖深較大，采用隧道比明塹經(jīng)濟(jì)，特別是埡口瘦薄，用不長(zhǎng)的隧道穿越能大大降低路線爬升高度，縮短展線長(zhǎng)度，提高線形標(biāo)準(zhǔn)，減少運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都比較優(yōu)越時(shí)，應(yīng)該采用公路隧道穿越方案。山梅線K28+800～K40+000通過自然地形，繞山嘴、側(cè)溝展長(zhǎng)路線，在K37+354～K38+575采用隧道穿越，克服高差展線。

3、平面線形設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1)應(yīng)盡量選用不設(shè)超高的平曲線半徑。一方面可以避免因處理單向排水而增加工程費(fèi)用；另一方面，可以保證公路的通行安全、舒適。

2)路堤擋土墻之類的結(jié)構(gòu)物因臺(tái)后填土區(qū)很難控制好填筑質(zhì)量，而影響公路使用質(zhì)量，應(yīng)盡量少用。

3)應(yīng)盡量避開人口密集的地帶。路線穿越這些區(qū)域使正常的人行通道遭受破壞，同時(shí)拆遷的難度、費(fèi)用、施工的地方干擾要增大，從而要增加工程的造價(jià)和施工難度。如山梅線K43+900路段，路線采用繞鎮(zhèn)區(qū)外圍的方案，即方便交通，又消除安全隱患。

4)避免橫坡較陡的半填半挖。這種路基一方面使左右半邊路基沉降不均，另一方面施工時(shí)對(duì)橫坡較陡的基礎(chǔ)未處理好，很容易引起滑坡和不均勻沉陷。

5)盡量避開較大型的農(nóng)用水利設(shè)施，比如水塘、水庫(kù)等。否則會(huì)因征地賠償增大工程造價(jià)，同時(shí)增加工程質(zhì)量的保證難度。

三、縱斷面設(shè)計(jì)

為保證車輛能以一定速度安全順適地行駛，縱坡應(yīng)具有一定的平順性，起伏不宜過大和頻繁。盡量避免使用極限縱坡值，合理安排緩和坡段，不宜連續(xù)采用極限長(zhǎng)度的陡坡夾最短長(zhǎng)度的緩坡。連續(xù)上坡或下坡路段，應(yīng)避免設(shè)置反坡段。越嶺線埡口附近的縱坡應(yīng)盡量緩—些。

縱斷面線形設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)對(duì)沿線的自然條件和經(jīng)濟(jì)性，公路的通行能力做綜合考慮。施工中土石方的大小與縱斷面設(shè)計(jì)密切相關(guān)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量考慮填挖平衡，設(shè)計(jì)時(shí)堅(jiān)持以下原則：

1、道路縱斷面線形必須根據(jù)地形條件設(shè)計(jì)平順，坡長(zhǎng)控制在規(guī)范指標(biāo)內(nèi)。

2、豎曲線設(shè)計(jì)要滿足規(guī)范要求，盡量做到“平包堅(jiān)”。

3、當(dāng)相鄰縱坡變化較小時(shí)，豎曲線盡可能選擇大一些。

4、要注意在長(zhǎng)下坡中適當(dāng)插入坡度變化的緩和段。

5、避免在同向彎曲的兩個(gè)豎曲線之間設(shè)置短的直線坡度路段，特別是在凹形豎曲線的情況下。

6、直線部分的凹形縱斷面路段，容易超過規(guī)定的速度行駛，很可能發(fā)生交通事故，所以把縱坡做的緩和些，或者變更平面線形，插入平順的曲線。

7、盡量減少零填挖地段。因?yàn)檫@種地段水穩(wěn)定性差，或因處理水穩(wěn)定性而增加工程造價(jià)。

8、應(yīng)盡量將路線走高一些，避免采用明涵這種結(jié)構(gòu)，因這種結(jié)構(gòu)物不但增加造價(jià)，而且容易跳車。

9、嚴(yán)格控制高填方，因高填方工后沉降難以控制特別是處于軟基地帶的高填方，在難以避免時(shí)，可以采用多種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。

四、平、縱線形組合設(shè)計(jì)

平、縱線形的組合設(shè)計(jì)是線形設(shè)計(jì)的最后階段，平、縱線形組合設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下原則：

1、要使公路線形成為視覺上自然疏導(dǎo)駕駛員的線形。

2、要使其成為不妨礙路面排水的線形，要選擇不會(huì)形成過大合成坡度的平縱線形組合。

3、在一個(gè)平曲線內(nèi)，避免縱斷面反復(fù)凹凸。

五、橫斷面設(shè)計(jì)

由于一般在公路修建前公路的路基寬度都已經(jīng)給定，所以橫斷面設(shè)計(jì)的主要問題是超高設(shè)計(jì)和加寬設(shè)計(jì)。山區(qū)低等級(jí)公路平面線形指標(biāo)都不高，大部分曲線半徑都小于不設(shè)超高的最小圓曲線半徑，這樣—來(lái)這些曲線上必須設(shè)置超高。超高橫坡度的大小由平曲線半徑根據(jù)相應(yīng)規(guī)范確定。在兩相鄰曲線之間，特別是相鄰的反向曲線之間，應(yīng)設(shè)置長(zhǎng)度大于超高漸變段長(zhǎng)度的直線。在設(shè)計(jì)中，應(yīng)避免出現(xiàn)反向的單圓曲線徑相連接的情況，這樣將會(huì)使超高橫坡無(wú)法過渡。

六、路基軟基與提高路基水穩(wěn)定性應(yīng)考慮的幾個(gè)問題

1、路基通過軟基地段必須進(jìn)行軟基處理

在軟基處理方法中選擇既經(jīng)濟(jì)、工后沉降小又方便施工的軟基處理方案是軟基處理的關(guān)鍵。

2、零填挖及挖方路基應(yīng)高度重視路基的水穩(wěn)定性問題

1)零填挖路基因路基低，水位高，路基的水穩(wěn)定性差。處理這種特殊路基最好的辦法是除換填或原狀土處理壓實(shí)外，盡可能的降低地下水及隔斷地下水源。比如，通過加深兩邊水溝或在水溝地下設(shè)盲溝，將水阻斷并引出路基外。

2)挖方地段路基，往往誤認(rèn)為路基基礎(chǔ)好，路面不易破壞。其實(shí)挖方地段很容易破壞，公路使用一段時(shí)間后，路面出現(xiàn)開裂。這種破壞主要是水破壞所致。常年雨水多，從邊坡兩側(cè)經(jīng)過水溝底滲透到路肩處，甚至路基中間。如果有地下水必須做地下水的排水處理。對(duì)挖方地段的處理，經(jīng)過實(shí)踐采用水溝底下設(shè)盲溝，并阻斷外來(lái)水源的方案。

3、考慮施工成本和施工質(zhì)量保證的難易

1)就地取材，可以降低成本，減少施工組織的難度。

2)采取成熟的施工工藝，易于施工和工程質(zhì)量的保證。

3)結(jié)構(gòu)形式盡可能統(tǒng)一，可以減少人員、模板、工具、設(shè)備成本，減少場(chǎng)站用地。大批量生產(chǎn)便于施工和質(zhì)量保證。

4、從設(shè)計(jì)角度提高“三背回填”質(zhì)量

“三背回填”主要指橋臺(tái)背、涵臺(tái)背、擋土墻背部分的回填。

1)回填材料的選擇。在砂礫級(jí)配好、施工方法合理的情況下可以保證填筑質(zhì)量。在使用量小、不利于機(jī)械作業(yè)時(shí)，最好采用漿砌片石回填。

2)采用可以減小沉降量或避免沉降量的方案。對(duì)位于填方段的小跨徑的板橋應(yīng)采用先填后采用挖孔灌注樁這樣的埋置式橋臺(tái)。這種方法可以減小沉降量。

3)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮回填土壓實(shí)的影響。

七、結(jié)束語(yǔ)

公路設(shè)計(jì)與施工是兩項(xiàng)相輔相成的工作。設(shè)計(jì)時(shí)要加強(qiáng)圖紙的復(fù)核、審核力度，不要為了趕進(jìn)度而影響設(shè)計(jì)質(zhì)量，這樣才能減少變更量，提高設(shè)計(jì)水準(zhǔn)。施工期間，設(shè)計(jì)人員應(yīng)配合施工，全力做好設(shè)計(jì)后續(xù)服務(wù)。

作者簡(jiǎn)介

吳志文，男，1978、3出生、籍貫：福建平和，學(xué)歷：本科，現(xiàn)職稱：工程師，研究方向：公路設(shè)計(jì)。