陜西洛南公路路線方案比選探討

王梅力，林孝松，王東權(quán)

(1.重慶交通大學(xué)地理信息研究所，重慶 400074；2.中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

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陜西洛南公路路線方案比選探討

王梅力1，林孝松1，王東權(quán)2

(1.重慶交通大學(xué)地理信息研究所，重慶 400074；2.中國礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

文章以陜西洛南公路中的F7標(biāo)段為例，根據(jù)地形地貌、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、選線原則及方法，對初步擬定的兩個路線線形設(shè)計方案進(jìn)行綜合分析比較，選擇出較優(yōu)路線方案，為山區(qū)復(fù)雜地形地貌及氣候等條件下的公路選線提供參考和借鑒。

山區(qū)公路；洛南公路；選線；線形；方案比選

0 引言

隨著國家對交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的力度加大，山區(qū)公路的建設(shè)正在飛速發(fā)展。由于選線是道路路線設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，選定出的路線是否合理將直接影響到道路的質(zhì)量、工程造價以及道路使用條件、安全性和使用年限[1，2]。所以，針對地形地貌變化大、地質(zhì)情況特別復(fù)雜的山區(qū)，在公路選線時要解決好項目工程造價高、地質(zhì)災(zāi)害治理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等問題，對路線的規(guī)劃設(shè)計工作提出了更高的技術(shù)要求。本論文結(jié)合陜西洛南公路中最復(fù)雜的F7標(biāo)段路線方案的比選和論證，探討了山區(qū)復(fù)雜公路路線方案比選中應(yīng)把握的原則和注意的問題，

從多方面因素考慮對該路段擬定的兩個選線設(shè)計方案進(jìn)行綜合比選，確定出了較優(yōu)方案。

1 地形地貌及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

洛南公路F7標(biāo)段路線區(qū)位于南秦嶺東段山區(qū)，北部為中低山，南部為低山丘陵和河谷階地，地勢總體為北高南低，地形起伏較大，海拔在650～1 460 m之間，相對高差約800 m。路線區(qū)位于秦嶺復(fù)合造山帶中段南秦嶺造山帶構(gòu)造單元，北側(cè)為北秦嶺造山帶，兩構(gòu)造單元以黑山斷裂為界。屬南北秦嶺造山帶拼接段和南秦嶺造山帶內(nèi)，褶皺、斷裂發(fā)育，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜。該區(qū)域內(nèi)河谷切割嚴(yán)重，地勢陡峻，地貌類型復(fù)雜，巖體類型多樣，穩(wěn)定性差。由于自然條件差異，本區(qū)基巖區(qū)風(fēng)化程度高，基巖表層破碎強(qiáng)烈，松散堆積層非常廣泛，構(gòu)成滑坡、泥石流等自然災(zāi)害多發(fā)區(qū)，并具有活動性強(qiáng)、頻次高、危害大等特點。沿線不良地質(zhì)現(xiàn)象較多，主要有崩塌、滑坡、泥石流、軟弱地基等類型；本項目區(qū)域?qū)儆跐h水流域，經(jīng)過的主要河流為麻池河、西河、甘河和縣河，河流彎曲、兩岸陡峭、水位變幅大、坡陡流急。本區(qū)處于我國大陸地殼內(nèi)古板塊地體拼接的地帶。有記錄的地震活動，一般都與活動斷裂，特別是形成并控制盆地的地體拼合帶繼承性活動斷裂相關(guān)。山區(qū)氣候垂直變化較大，區(qū)內(nèi)河谷年平均氣溫11 ℃～14 ℃。沿線筑路材料比較豐富，水質(zhì)純凈，對混凝土無侵蝕性，供應(yīng)充足，均可作為工程用水，且電力情況供應(yīng)良好。路線經(jīng)過位于河谷階地地貌單元的高家村至趙家村段。洛南公路為一級公路四車道，本路線總長度為1 852.833 m，設(shè)計使用年限為15年，路基設(shè)計寬度為24.0 m。由于地形起伏較大，地質(zhì)條件復(fù)雜，為了保證車輛安全，在此路段實施限速設(shè)計，設(shè)計車速為60 km/h。

2 選線原則

由于洛南公路F7標(biāo)段地形起伏很大、水文地質(zhì)條件復(fù)雜，平面布線位置狹窄，橋梁、涵洞、隧道和邊坡處置及沿線附屬設(shè)施占比較大，因此，該標(biāo)段的線路規(guī)劃設(shè)計和施工建設(shè)是洛南公路中難度最大、造價最高的路段。在公路路線擬定和方案比選時應(yīng)結(jié)合本路段所在區(qū)域地形地貌特點和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，確定出科學(xué)合理、切實可行的路線[3，4]。為此，在本標(biāo)段選線時應(yīng)把握以下原則和應(yīng)注意的問題：

(1)由于本路段地形十分復(fù)雜，坡陡彎急，地勢陡峭，根據(jù)本標(biāo)段道路的走向，選擇的線形(如直線、圓曲線、緩和曲線等)應(yīng)適應(yīng)地形起伏的變化，以選用圓滑的曲線較好，且在與地形地貌及生態(tài)環(huán)境等條件相適應(yīng)、最大限度地保障行車安全的前提下，盡可能采用曲線半徑較大的線形，同時避免線形突變。

(2)本路段復(fù)雜的地形地貌和十分脆弱的生態(tài)環(huán)境給路線布展帶來了很大困難。因此，根據(jù)初步規(guī)劃的路線走向，在路線設(shè)計時充分考慮了平面、縱坡和橫向三者之間的組合關(guān)系，在滿足技術(shù)指標(biāo)要求的前提下，做到平面上順應(yīng)地勢、縱坡上均衡協(xié)調(diào)、橫面上科學(xué)合理，注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)，避免大填大挖，充分考慮填挖平衡，盡可能減少工程量、降低工程造價。

(3)由于本路段不良地質(zhì)災(zāi)害多，氣候惡劣，給公路自身的安全和行車安全都造成嚴(yán)重的威脅，因此在選線設(shè)計時應(yīng)廣泛收集和深入勘察所在區(qū)域的地質(zhì)條件和各種災(zāi)害情況，避讓不良地質(zhì)位置。同時應(yīng)注意避免或防范公路水毀現(xiàn)象的發(fā)生。

(4)在路線選擇時應(yīng)盡量距村寨較近，以方便百姓出行，促進(jìn)山區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。對農(nóng)民賴以生存和發(fā)展的土地，在人均土地占有量少、土質(zhì)比較差的情況下，盡可能少占地。

3 路線擬定及方案比選

3.1 路線擬定

一條路線的選定是一項研究范圍由大到小、工作深度由粗到細(xì)、工作方法由輪廓到具體，逐步深入的工作。由于本路段地質(zhì)情況較為復(fù)雜，路線平縱橫三方面都受到約束，路線更多地是在平面上適應(yīng)地形。選用曲線半徑時，應(yīng)注意前后線形的協(xié)調(diào)，不應(yīng)突然采用小半徑曲線。所選用的圓曲線能較好地適應(yīng)地形的變化，并可以獲得圓滑的線形。在與地形、地物等條件相適應(yīng)的前提下，宜盡量采用較大曲線半徑，以優(yōu)化線形和改善行車條件。

根據(jù)地形地貌、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、選線原則及注意的問題，在進(jìn)行選線設(shè)計時對F7路段初步擬定出兩條路線設(shè)計方案，如圖1所示。

圖1 選線示意圖

兩方案圓曲線幾何要素均由以下公式計算：

(1)

(2)

(3)

J=2T-L

(4)

式中：T——切線長，m；

L——曲線長，m；

E——外距，m；

J——超距或校正值，m；

R——圓曲線半徑，m；

α——轉(zhuǎn)角，°。

根據(jù)上述公式計算得到兩方案圓曲線幾何要素如表1所示，兩條路線的起點坐標(biāo)和終點坐標(biāo)均為K0+000.000和K1+852.833。

表1 方案圓曲線要素表

3.2 方案比選

對初步擬定的兩個方案的特點比選論證如下：

(1)方案一。該方案沿著地形向上走，穿過村莊，然后橫跨河流，跨過河流后順著地形向下走，穿越山坡(見下頁圖2)。路線屬于基本線形，轉(zhuǎn)角較小，且半徑<1 500m，故需設(shè)置緩和曲線。該方案所經(jīng)山區(qū)地勢起伏較大，行駛較危險，填挖方量較大，涉及到隧道的設(shè)置，線路終點遠(yuǎn)離村莊需跨越一次河流，沿線需設(shè)置一座大橋，一個隧道。路線中彎道只有一個且較短，轉(zhuǎn)彎處半徑較小，整個行駛途中長時間直線駕駛，容易造成疲勞駕駛，影響行車安全。

(2)方案二。該方案線路順著地形向上走，同樣穿過村莊，然后跨過河流，之后沿著山腳順地形向下走(見下頁圖2)。該方案屬于基本線形，路線轉(zhuǎn)角較大，且半徑>1 500m，故不需設(shè)置緩和曲線。方案二所經(jīng)地勢較為平坦，行駛較安全，填挖方量較小，不用設(shè)置隧道，線路離村莊較近，便于村民交通。路線需跨越一次河流，沿線需設(shè)置一座大橋，不需設(shè)置隧道。路線中彎道轉(zhuǎn)彎處半徑大，彎道長度雖然較長但是緩和舒適，方案線形比較美觀，交通安全性也較高。

(3)方案比較。上述兩個方案的主要特點指標(biāo)見表2。根據(jù)表2，綜合考慮線性美觀、行車舒適感、行車安全、交通便利、填挖方量、工程造價，從指標(biāo)均衡、與地形適應(yīng)、對沿線村落和生態(tài)環(huán)境影響等因素，經(jīng)過對以上兩個方案的論證比較，確定方案二為推選方案。其中，該方案的圓曲線起點樁號為K0+597.178，終點樁號為K1+656.313。

表2 方案特點對比表

圖2 方案平面線形示意圖

4 結(jié)語

受山區(qū)復(fù)雜地形、地質(zhì)、水文、氣象等不利條件的制約，公路選線設(shè)計的好壞，將直接對路網(wǎng)布局的合理性、行車的安全舒適感、工程造價的高低、施工的難易程度、生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)等方面造成影響。因此，本文基于山區(qū)公路選線的基本原則和要求，根據(jù)陜西洛南公路中F7標(biāo)段路線區(qū)的地質(zhì)地貌等特點，在選線設(shè)計中，給出了選線時應(yīng)把握的原則和應(yīng)注意的主要問題，充分考慮地形、地質(zhì)條件的復(fù)雜性，從線性美觀、行車舒適感、行車安全性、交通便利、填挖方量、工程造價和生態(tài)環(huán)境等角度出發(fā)，經(jīng)過對初步擬定的兩個方案的綜合比較，確定方案二比較合理。

[1]孫家駟.道路勘察設(shè)計[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2011.

[2]交通部公路司.新理念公路設(shè)計指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]王 穎.淺談山區(qū)高速公路選線原則[J].北方交通，2008(9)：3-4.

[4]陳遵行.山區(qū)公路選線方案探討[J].林業(yè)勘察設(shè)計，2010(1)：174-175.

Discussions on Comparison and Selection of Shaanxi Luonan Highway Route Schemes

WANG Mei-li1，LIN Xiao-song1，WANG Dong-quan2

(1.Institute of Geographic Information，Chongqing Jiaotong University，Chongqing，400074；2.School of Mechanics & Civil Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu，221116)

With Shaanxi Luonan Highway F7 tender segment as the example，and according to the topography，technical standards，line selection principles and methods，this article conducted the com-prehensive analysis and comparison on two tentatively planned linear design schemes，and selected the better route scheme，thereby providing the reference for the highway route selection under complex to-pography and climate and other conditions in mountain area.

Mountain highway；Luonan Highway；Line selection；Linear；Scheme comparison and selection

王梅力(1991—)，女，碩士研究生，主要從事數(shù)字交通及地質(zhì)災(zāi)害研究；

林孝松(1976—)，男，博士，副教授，主要從事GIS與災(zāi)害防治研究；

王東權(quán)(1962—)，男，博士，教授，主要從事道路與巖土工程研究。

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.01.002

1673-4874(2015)01-0007-03

2014-12-05