山區(qū)高速公路路線優(yōu)化設(shè)計(jì)及選線常見問題

奉建軍

(西南交通大學(xué)土木工程學(xué)院，四川成都 610031)

我國是一個(gè)山區(qū)較多的國家，隨著中部和西部地區(qū)的快速發(fā)展，以及“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，山區(qū)高速公路發(fā)展將會(huì)迎來新的浪潮。由于山區(qū)地形復(fù)雜，丘陵起伏，地質(zhì)條件較差，山區(qū)高速公路勘察設(shè)計(jì)和施工會(huì)面臨許多困難，為了克服公路修建中的困難，確保公路路線的科學(xué)性、合理性和經(jīng)濟(jì)性。應(yīng)該在選線階段從科學(xué)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、安全等眾多角度對山區(qū)公路路線進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。從山區(qū)高速公路選線的近況來看，我國許多山區(qū)高速公路的路線設(shè)計(jì)都或多或少存在問題，這些都需要我們在實(shí)際工程中不斷改進(jìn)。

1 山區(qū)高速公路路線優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 科學(xué)

科學(xué)性主要是指在山區(qū)高速公路選線中與技術(shù)指標(biāo)相關(guān)的因素要滿足規(guī)范要求，如直線段長度、最大縱坡坡度、平均縱坡坡度、平面線形組合、平縱面線形組合、最小曲線半徑、緩和曲線最小長度等要滿足相關(guān)要求，選線要做到科學(xué)合理。在山區(qū)高速公路選線中，平面線形和縱面線形都很難達(dá)到較高的技術(shù)指標(biāo)，因此平縱橫配合設(shè)計(jì)就顯得極為重要。

1.2 環(huán)保

山區(qū)地形地貌復(fù)雜，局部路段植被稀少，山體土質(zhì)較差。在山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)與建設(shè)過程中應(yīng)盡量減小對土體的擾動(dòng)，特別在植被較少的路段應(yīng)避免大量開挖山體，盡量少挖多填，路基邊坡以及公路路線兩旁應(yīng)種植植被，減少路線周圍土體的水土流失，保護(hù)生態(tài)環(huán)境[1]。確定路線的走向時(shí)，路線要與周圍的自然環(huán)境協(xié)調(diào)，還要避免路線兩旁的景觀對司機(jī)視線的遮擋，要求路線設(shè)計(jì)要與環(huán)境相適應(yīng)，還要求能夠滿足合理的行車視線。山區(qū)高速公路路線多選擇螺旋展線，能使行車達(dá)到環(huán)保且舒適的效果。

1.3 經(jīng)濟(jì)

高速公路是國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，同時(shí)也是一項(xiàng)耗資巨大的工程，所需要成本較高，但在山區(qū)修建高速公路可以完善山區(qū)的公路網(wǎng)，有利于發(fā)展山區(qū)落后的經(jīng)濟(jì)，改變山區(qū)貧窮的面貌，這也是一項(xiàng)重要的民生工程。山區(qū)地形復(fù)雜，公路的勘察設(shè)計(jì)和施工困難，其建設(shè)成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平原地區(qū)，所以在選線時(shí)應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析，要選擇符合平、縱、橫設(shè)計(jì)且造價(jià)經(jīng)濟(jì)合理的路線方案[2]。

1.4 安全

隨著山區(qū)高速公路的快速發(fā)展，公路交通安全已經(jīng)成為公路設(shè)計(jì)首要關(guān)心的問題。山區(qū)高速公路，由于縱坡較長、長大縱坡較多、平縱線形指標(biāo)低、線形選擇不合理等原因，經(jīng)常在線形較差的路段發(fā)生交通事故。所以為了避免交通安全事故，應(yīng)該在長大縱坡路段行車道外側(cè)增設(shè)避險(xiǎn)車道；其次，對條件受限、指標(biāo)較低的特殊路段，應(yīng)對線形指標(biāo)進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，從而預(yù)防或減少交通事故的發(fā)生。

2 山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)時(shí)常見的問題

2.1 山區(qū)高速公路直線段的設(shè)計(jì)

對于長直線路段的長度，需滿足現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的不得大于設(shè)計(jì)車速的20倍。對于山區(qū)高速公路來說，直線段過長會(huì)使司機(jī)產(chǎn)生視覺疲勞，在進(jìn)入緩和曲線段時(shí)不能保持較高的警惕。而且由于山區(qū)地形復(fù)雜，強(qiáng)行采取長直線需要修建大量的橋梁和隧道，不利于節(jié)約成本，所以控制長直線路段的最大長度是非常必要的[3]；但直線路段也不易過短，在山嶺地區(qū)，特別是位于同向曲線之間的短直線路段長度小于6倍設(shè)計(jì)車速時(shí)，司機(jī)在視覺上易產(chǎn)生反彎錯(cuò)覺，給行車造成安全隱患。所以設(shè)計(jì)時(shí)要在短直線段處設(shè)立提示牌，給司機(jī)足夠的反應(yīng)時(shí)間。

2.2 山區(qū)高速公路緩和曲線的設(shè)計(jì)

緩和曲線是直線和圓曲線的連接線。它的作用是緩和司乘人員在彎道上感受到的離心加速度的迅速變化,而且使司機(jī)能夠順利地操縱車輛方向盤。

現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范要求緩和曲線長度最小值不能小于3 s行程?？紤]山區(qū)的地質(zhì)條件、生態(tài)環(huán)境等制約因素，以及結(jié)合山區(qū)公路工程實(shí)際建設(shè)情況，對山區(qū)高速公路緩和曲線的長度科學(xué)合理取值。在平面線形組合設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)協(xié)調(diào)好緩和曲線與圓曲線及直線之間的組合關(guān)系，以提高線型的連續(xù)性以及公路的設(shè)計(jì)質(zhì)量[3]。緩和曲線的長度要以順利實(shí)現(xiàn)彎道過渡為根本前提，在確保公路路線設(shè)計(jì)科學(xué)合理的條件下，應(yīng)加強(qiáng)公路緩和曲線的舒適和美感設(shè)計(jì)。

2.3 山區(qū)高速公路圓曲線的設(shè)計(jì)

在圓曲線中，由于道路處于彎曲狀態(tài)，車輛在彎道上行駛會(huì)受到橫向力的作用，若圓曲線半徑設(shè)置不合理就會(huì)給行車安全帶來隱患。山區(qū)高速公路的圓曲線半徑的選擇應(yīng)因地制宜，但總體來說大多都能滿足不超過最大曲線半徑的要求。在一些地形條件較差或特別差的的局部路段在滿足規(guī)范相關(guān)規(guī)定的條件下可以適當(dāng)放松要求。對于山區(qū)高速公路來說，由于山區(qū)的地形地貌復(fù)雜，為了保證平面線形的均衡和連續(xù)，應(yīng)對圓曲線半徑進(jìn)行適當(dāng)限制，但不能小于最小圓曲線半徑，同時(shí)注意由圓曲線引起的超高問題。要確保圓曲線與緩和曲線的連接處通順圓滑，在保證曲線線路的流暢的同時(shí)，也要滿足行車速度的連續(xù)性。

2.4 山區(qū)高速公路豎曲線的設(shè)計(jì)

(1) 凸曲線的設(shè)計(jì)，當(dāng)山區(qū)高速公路穿越山嶺的時(shí)候，常采用平曲線與豎曲線結(jié)合的形式，如果平曲線與豎曲線不能較好的組合，且兩者的半徑均較小時(shí)，當(dāng)司機(jī)在判斷前方山區(qū)道路的延伸方向時(shí)，由于平、縱指標(biāo)不是較低，加上周圍植被的遮擋，會(huì)給司機(jī)的觀察造成困難，車輛行駛前方的視線會(huì)有突然性，威脅行車安全。在山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)中，當(dāng)豎曲線與平曲線互相重疊，且平曲線的長度較豎曲線長時(shí)，把豎曲線放在平曲線的緩和曲線內(nèi)，形成一種平包豎的線形，這是平、縱面最好的組合，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量采取這種形式。在豎曲線設(shè)計(jì)中還應(yīng)該注意凸曲線的頂部不得與反向曲線的拐點(diǎn)重合，因?yàn)榇朔N線形組合外觀會(huì)存在某種程度的扭曲，給司機(jī)和乘客帶來不舒適感且容易引發(fā)交通事故[4]。

(2) 凹曲線的設(shè)計(jì)，當(dāng)山區(qū)高速公路采用半徑較大的凹曲線時(shí)，在遇到暴雨天氣的時(shí)候，很可能會(huì)引起排水不暢的問題，所以在選擇較大半徑的凹曲線時(shí)必須綜合考慮當(dāng)?shù)氐慕涤炅亢退臍夂驐l件等情況；此外，凹曲線路段應(yīng)根據(jù)公路路線實(shí)際狀況設(shè)置護(hù)坡并加強(qiáng)排水。在豎曲線設(shè)計(jì)中還應(yīng)該注意凹曲線的底部不應(yīng)與反向曲線的拐點(diǎn)重疊，此種組合會(huì)導(dǎo)致汽車加速而突然急轉(zhuǎn)彎，給行車安全帶來隱患，而且此種組合由于排水不暢使路面容易積水。

2.5 避險(xiǎn)車道的設(shè)計(jì)

在山區(qū)的某些路段，由于地形條件的限制，長大縱坡較多，由于車輛頻繁的踩踏剎車，容易造成制動(dòng)裝置失靈，這時(shí)為了避免車輛由于剎車失靈而造成交通事故，應(yīng)該在長大陡坡路段的行車道外側(cè)適當(dāng)位置增設(shè)避險(xiǎn)車道。但我國現(xiàn)行的規(guī)范沒有對避險(xiǎn)車道的數(shù)量設(shè)計(jì)作出具體說明，在山區(qū)高速公路的某些路段避險(xiǎn)車道設(shè)置不合理，有些避險(xiǎn)車道很少有失控的車輛駛?cè)?；而有些發(fā)生交通事故較多的路段，避險(xiǎn)車道設(shè)置太少，需要增設(shè)更多的避險(xiǎn)車道才能滿足要求。其次，制動(dòng)路床長度的設(shè)計(jì)也是一個(gè)關(guān)鍵問題，如果其長度不足，失控車輛駛到制動(dòng)路床盡頭仍然有較高的速度，其與防撞設(shè)施相撞之后司乘人員仍容易受到傷害[5]。

3 結(jié)束語

山區(qū)高速公路的建設(shè)和發(fā)展在人們的日常生活中扮演著越來越重要的作用，它推動(dòng)了公路沿線的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。公路選線的科學(xué)性尤為重要，山區(qū)高速公路路線的優(yōu)化設(shè)計(jì)對公路線形和質(zhì)量有著重要的影響。因此必須更加重視路線設(shè)計(jì)工作，結(jié)合山區(qū)高速公路路線優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，統(tǒng)籌好公路選線與科學(xué)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)以及安全等方面的關(guān)系，并針對山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)的常見問題，采取合適的解決措施，這樣才能從多方面保證路線設(shè)計(jì)的質(zhì)量，減少車輛的交通事故，給公路沿線人民帶來便利和安全。

[1] 王之光. 高速公路路線設(shè)計(jì)基本思路及選線方法研究[J/OL]. 交通世界,2017(10):8-9.

[2] 施華湘,李東蓮,劉識(shí)宇. 淺談云南山區(qū)高速公路選線[J]. 公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2011,7(07):89-92.

[3] 馮玲軍. 公路路線設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題[J]. 交通標(biāo)準(zhǔn)化,2014,42(10):4-6.

[4] 孔慶峰. 山區(qū)高速公路路線設(shè)計(jì)過程中常見問題解析[J/OL]. 中國高新技術(shù)企業(yè),2017,(12):165-166.

[5] 郭永誼. 避險(xiǎn)車道設(shè)計(jì)及存在問題的分析[J]. 工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2013,(11):104-107.