復(fù)雜地形下山區(qū)公路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)

郜希娟

摘 要：在我國道路建設(shè)中，山區(qū)公路建設(shè)占據(jù)著重要的地位。本文結(jié)合具體案例，對山區(qū)舊路現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)查分析，并提出了該擴(kuò)建的合理方案。在公路線形設(shè)計(jì)與交通安全關(guān)系中，對交通安全的主要影響因素平面、縱斷面等進(jìn)行了著重探討，以此為復(fù)雜地形下山區(qū)公路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜地形；山區(qū)公路；改擴(kuò)建工程；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

中圖分類號：U419 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

我國地域面積廣闊，地貌類型繁多，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，特別是在山區(qū)公路建設(shè)過程中，地形、地質(zhì)及環(huán)境條件顯得尤為重要。在山區(qū)公路設(shè)計(jì)中，應(yīng)始終堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展的發(fā)展理念，堅(jiān)持做到建設(shè)與環(huán)境和諧發(fā)展，應(yīng)加大原有植被保護(hù)力度，避免地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生，為此，必須保證路線走向的合理性，且合理應(yīng)用平面線形技術(shù)，這也是工程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

1 工程概況

某山區(qū)公路工程總長度為76.984km，起止里程樁號為K3722+000～K3798+974.6。該路段多為越嶺線下山段，彎急坡陡，除此之外，還存在沿溪線，路段內(nèi)邊坡高陡，土質(zhì)松散，分布大量不良地質(zhì)及災(zāi)害。簡易砂石路面為全面路面主要類型，局部路段僅為6m路基寬度。路線縱面縱坡較大，陡坡過多。因本工程地質(zhì)、地形過于復(fù)雜，為降低成本，避免地質(zhì)病害產(chǎn)生，必須與改建原則充分結(jié)合，進(jìn)行道路整治改建。據(jù)施工現(xiàn)場調(diào)查可見，現(xiàn)存問題如下：

1.1 平面

本路段平曲線半徑在30m以內(nèi)的位置共31處，20m～50m為平曲線半徑范圍，該路段回頭曲線共設(shè)置了38處，有31處回頭曲線半徑在20m以內(nèi)，其他半徑在15m以內(nèi)，最小半徑只有10.1m。平曲線局部位置沒有緩和曲線設(shè)置，且沒有進(jìn)行超高加寬設(shè)置，緩和曲線半徑在25m以內(nèi)的超過200處，回頭曲線都沒有進(jìn)行緩和曲線設(shè)置，且有111處兩曲線間直線距離在20m以內(nèi)，具有大量斷背曲線。

1.2 縱面

因本路段地質(zhì)地形條件復(fù)雜，5.5%為該路線平均縱坡，共有28處回頭彎處縱坡在4%以上。

1.3 路基寬度

本路段局部具有較窄路基寬度。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，共有250m路段路基寬度在6m以內(nèi)，可將路肩墻增設(shè)到該路段路基外側(cè)，進(jìn)而符合7.5m路基寬度。且路基寬度6.5m的共有16km，此路段基本有路塹、路肩墻設(shè)置于路基上下邊坡。此次改建設(shè)計(jì)選定原路選取不同路基寬度，但路基寬度最低必須控制在6.5m以上。

2 線形對交通安全的影響

2.1 直線

直線段長度過長，將簡化道路線形，導(dǎo)致兩邊景觀過于單調(diào)、乏味，在同一種簡單、枯燥道路長時(shí)間行駛時(shí)，將增加駕駛員的疲倦感，如遇緊急情況，極易反應(yīng)不過來，出現(xiàn)交通事故。為此，在設(shè)計(jì)時(shí)，必須對直線長度加以嚴(yán)控，合理配置直線和曲線，才能保證車輛行駛的安全性。

2.2 平面曲線

通常情況下，相比直線段，曲線段的事故率更高，于行車安全相比，曲線半徑影響更大。據(jù)研究表明，在大多數(shù)半徑不同的彎道上，相比設(shè)計(jì)速度，行駛車速明顯較高。當(dāng)以1000m作為半徑R0分析時(shí)，R小于R0的范圍內(nèi)，R越小，相比對應(yīng)的設(shè)計(jì)車速，行駛車速就越大；在R大于R0范圍內(nèi)，伴隨R值的增加，行駛車速也會隨之慢速增加，但相比小于R0范圍值，增加幅度較小。

2.3 縱斷面

縱面線形是指在垂直平面上道路中心線的投影，豎曲線、路段縱坡度及坡長都是其線形的主要要素。

2.3.1 豎曲線

通常情況下，當(dāng)豎曲線配合平曲線得當(dāng)時(shí)，凹形豎曲線事故率較小。如短直線內(nèi)有同向豎曲線插入，在視覺上極易產(chǎn)生虛假凸或凹形豎曲線的錯(cuò)覺，如長直坡與小半徑平曲線組合，則會增加事故率。因視距限制凸形豎曲線極易引發(fā)安全問題，同時(shí)因視距影響，如坡度較陡的情況下，也會出現(xiàn)制動失靈等問題，進(jìn)而增加事故率。一般在白天或夜晚照明良好時(shí)，凹形豎曲線視距對交通安全影響較小。但夜晚道路照明不佳，且結(jié)合平曲線的情況，必須在充分考慮視距等因素的前提下進(jìn)行凹形豎曲線設(shè)置。

2.3.2 縱坡

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，平原區(qū)公路具有較小縱坡，在不考慮排水是否通暢的條件下，影響較小。但在山嶺、丘陵區(qū)，縱坡對行車性能影響較大，尤其是貨車行駛影響更甚。通常情況下，縱坡在3%以內(nèi)時(shí)，對小車無顯著影響。在行車安全中引發(fā)事故的主要因素還包括坡度過長過陡，基于機(jī)械原理分析，于車輛行駛而言，長距離陡坡影響較大，爬坡長時(shí)間低檔運(yùn)行，將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)過熱、功率降低。同時(shí)，制動器下坡時(shí)使用過于頻繁，將增加制動鼓的溫度，降低制動效能，對行車安全造成嚴(yán)重影響。因此，必須合理控制坡度，一般需控制在0%～3%。于交通安全影響而言，坡度小于6%時(shí)，影響不大，如坡度在6%以上時(shí)，則會增加事故率，特別是在下坡路段影響更甚。為此，在上坡路段設(shè)計(jì)或安全設(shè)施設(shè)置時(shí)，其控制指標(biāo)可定為16km/h速度降低值。也就是說，做好交通安全措施，改善道路狀況，可有效提升道路縱坡的安全性。

3 主要技術(shù)指標(biāo)的確定

根據(jù)本工程所選技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并與沿線地形地質(zhì)條件相結(jié)合，靈活掌握設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，以此保證技術(shù)指標(biāo)的合理性。

3.1 直線長度

不限制曲線間直線最大長度，按照《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定確定曲線間最小直線長度。為達(dá)到直線長度需求，應(yīng)降低平曲線半徑，也可將單曲線合并為復(fù)合曲線，此時(shí)路線線位靠山開挖或外移臨河設(shè)防將產(chǎn)生較大工程，此時(shí)無須強(qiáng)求其直線長度。相比行車速度，同向曲線間直線長度應(yīng)控制在其2.5倍以上，且曲線間直線長度應(yīng)與超高段設(shè)置要求相符。

3.2 圓曲線

3.2.1 緩和曲線

路段設(shè)置緩和曲線時(shí)，伴隨圓曲線半徑增大緩和曲線長度也隨之增加，根據(jù)相關(guān)要求曲線段局部需進(jìn)行超高設(shè)置時(shí)，相比超高過渡段長度，緩和曲線長度應(yīng)多一些。

3.2.2 其他線形

通常情況下，無須選用凸形曲線，可選取C形曲線用于同向曲線。

3.2.3 平曲線最小長度

相比緩和曲線長度，根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定平曲線最小長度應(yīng)大于其兩倍以上。且可將曲線設(shè)置到路線轉(zhuǎn)角位置。

根據(jù)上述分析，可選用主要技術(shù)指標(biāo)見表1。

表1 主要技術(shù)指標(biāo)表

指標(biāo)名稱 單位 規(guī)范值 困難路段采用值

公路等級 級 三級 —

設(shè)計(jì)速度 公里/小時(shí) 30 —

極限最小平曲線半徑 m 30 20

極限最小回頭平曲線半徑 m 20 10～15

最大縱坡 % 折減后7 7.6

路基寬度 m 7.5 5.65、6.25、6.5

路面寬度 m 6.5（老路黑色路面6） 5.15、5.75、6.0

路肩寬度 m 0.5（老路黑色路面0.75） 0.25

4 復(fù)雜地形下山區(qū)公路改擴(kuò)建工程方案

在對平、縱線形充分考慮的基礎(chǔ)上，以K3770+532

～K3770+941段為例進(jìn)行路線方案的確定。本路段原路由階地通過，路線左側(cè)與山為鄰，有路塹墻設(shè)置。70°～80°為右側(cè)階地坡陡度，坡高10m左右，角礫土為其主要土質(zhì)類型，原路為防止河流直接沖刷階地，又將護(hù)岸墻設(shè)置到階地下面位置，在長期暴雨或路面水的影響下，如采取的措施不到位，將嚴(yán)重影響車輛通行的安全性。為此，此次改建工程選取兩個(gè)方案，其一與原路相同，其二稍微與原路偏離的路線。

經(jīng)分析得出，上述兩種方案均具有良好的平縱面線形，因方案二與原路脫離，路線向山坡一側(cè)平移3m，隨后拆除原路路塹墻，墻背位置出現(xiàn)大量挖方，此時(shí)需進(jìn)行路塹墻（4m高）重新修建，靠河岸的原路基邊緣坍塌不處治，長時(shí)間發(fā)展后極易對本路段路基造成嚴(yán)重，因此不宜選用方案二。

結(jié)語

綜上所述，伴隨社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國公路建設(shè)規(guī)模越來越大，山區(qū)公路修建里程也逐步增多。山區(qū)公路建設(shè)因其地形復(fù)雜等因素的影響，大大增加了其施工難度，尤其是改擴(kuò)建工程。施工設(shè)計(jì)是復(fù)雜地形下山區(qū)公路改擴(kuò)建工程建設(shè)的重點(diǎn)內(nèi)容之一，其設(shè)計(jì)水平的高低直接影響工程質(zhì)量及施工安全性，為此，必須重視設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)技術(shù)，保證設(shè)計(jì)科學(xué)、合理、可行，只有這樣才能最大限度地提升工程質(zhì)量，才能推動我國公路工程事業(yè)的快速發(fā)展。

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