山區(qū)公路選線方法分析

李武龍

【摘 要】本文通過查閱相關(guān)資料，結(jié)合山區(qū)公路的特點(diǎn)，對(duì)山區(qū)公路選線的技術(shù)設(shè)計(jì)中山區(qū)公路線形設(shè)計(jì)、山區(qū)公路選線的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了分析，并提出了合理選擇路線技術(shù)指標(biāo)、合理設(shè)置擋土墻等山區(qū)公路選線的注意事項(xiàng)，以保證西北山區(qū)公路選線的合理性，在一定程度上能夠避免其他因素的干擾，促進(jìn)山區(qū)公路的建設(shè)與發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】山區(qū)公路;選線

中圖分類號(hào)： U412.32文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）17-0188-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.17.089

Analysis of Highway Route Selection Methods in Northwest Mountainous Areas

LI Wu-long

（Lanzhou Lude Survey and Design Co.， Ltd.， Lanzhou Gansu 730000， China）

【Abstract】Based on the relevant data and the characteristics of mountainous roads， this paper analyzes the technical design of mountain roads in mountainous areas and the related technologies of mountain roads in mountainous roads， and proposes reasonable selection of route technical indicators and reasonable settings. Precautions for the selection of mountain roads such as retaining walls to ensure the rationality of highway selection in the mountainous areas of Northwest China， to a certain extent， to avoid interference from other factors and promote the construction and development of mountain roads.

【Key words】Northwest mountain road; Line selection

1 山區(qū)公路的特點(diǎn)

1.1 山區(qū)公路具有地域性差異

山區(qū)的外部環(huán)境構(gòu)成復(fù)雜，受氣候、地質(zhì)水文條件等多方因素影響，易形成地域性差異。我國(guó)幅員廣闊，呈現(xiàn)出不同的氣候條件和地理地貌。我國(guó)的氣候條件，按照經(jīng)緯度的不同具有差異，山區(qū)受地勢(shì)影響會(huì)進(jìn)一步形成小范圍的氣候特點(diǎn)。高海拔地區(qū)，山體迎風(fēng)面授冷空氣影響，多有積雪、結(jié)冰的情況。山區(qū)降雨量的不同對(duì)山體巖體、土體的穩(wěn)定程度有影響，降雨量大的山區(qū)易出現(xiàn)山體滑坡、泥石流等自然災(zāi)害。這些均對(duì)公路的選線造成影響。盤山公路，會(huì)根據(jù)山體的走勢(shì)、海拔的變化，產(chǎn)生急彎、陡坡、轉(zhuǎn)折的情況，且公路的施工長(zhǎng)度較平原地區(qū)大幅增長(zhǎng)。

1.2 山區(qū)公路的施工難度大

山區(qū)公路的施工難度大，除了盤山修路外，不可避免的要挖掘穿山隧道、建設(shè)跨流橋梁來連接各段的公路。山體的鑿?fù)陔y度受巖體的強(qiáng)度影響，巖體強(qiáng)度越大，鑿?fù)陔y度越大。山區(qū)的河流湍急，具有較強(qiáng)的沖擊力，一般須采用斜拉橋、高橋等設(shè)計(jì)來滿足橋梁的穩(wěn)定性。另外，部分地區(qū)大型的作業(yè)機(jī)器很難進(jìn)入，安全防護(hù)措施很難實(shí)施，造成該地區(qū)的公路施工難度明顯增大。

2 山區(qū)公路選線的技術(shù)設(shè)計(jì)與方法

2.1 山區(qū)公路線形設(shè)計(jì)

山區(qū)公路的線形設(shè)計(jì)包括平面線形設(shè)計(jì)與縱面線形設(shè)計(jì)、橫斷面線形設(shè)計(jì)三方面。在平面線形設(shè)計(jì)中，要將山區(qū)公路的路線選擇與山體的地形地貌相統(tǒng)一。傳統(tǒng)的山區(qū)公路路線選擇是先定路線，后評(píng)估，這就造成了選線需要進(jìn)行大量的后期修改和調(diào)整，增加了設(shè)計(jì)定線的難度和后期地質(zhì)處理的難度。因此要將地質(zhì)評(píng)估放在前面，對(duì)待建地區(qū)結(jié)合衛(wèi)星技術(shù)、航拍技術(shù)等進(jìn)行有條件的實(shí)地勘察，盡可能地收集多樣準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，設(shè)計(jì)人員進(jìn)行路線方案設(shè)計(jì)和比較，并確定備選方案。對(duì)備選方案地區(qū)的潛在地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析和預(yù)防，考慮預(yù)防措施的可行性和投用難度，最終確定公路路線。

對(duì)路面的負(fù)載程度要求高，適當(dāng)?shù)剡\(yùn)用極限坡長(zhǎng)及坡比，并進(jìn)行多次的試坡，來確定公路的幾何輪廓和限界。對(duì)有條件的路段設(shè)置避險(xiǎn)車道或者爬坡車道。避險(xiǎn)車道的地理位置選擇要遵循三點(diǎn)要求：第一，要選擇在視線開闊的往來密集區(qū)，并設(shè)有明顯的警示標(biāo)牌;第二，設(shè)置在公路的直線結(jié)構(gòu)或者曲線半徑較小的結(jié)構(gòu)內(nèi)，方便司機(jī)駕駛和控制。第三，避險(xiǎn)車道的寬度不小于8米，可以容納至少兩輛車。另外要增加避險(xiǎn)車道的阻力，采用阻力值較大的碎礫石、逗礫石進(jìn)行鋪設(shè)，防止車輛滑坡。山區(qū)公路的橫面坡度大，邊坡十分陡峭，具有山上不易挖，山下不易填的兩難特點(diǎn)，措施不當(dāng)極易造成環(huán)境破壞，影響施工質(zhì)量，因此在山區(qū)公路的橫斷面線形設(shè)計(jì)中要對(duì)斷面的形式、填挖高度等根據(jù)實(shí)際施工需要進(jìn)行選擇。對(duì)于自然橫坡較陡時(shí)，應(yīng)選擇分離式路基水平布置;反之，則采用整體式路基斷面。山體的邊坡具有不穩(wěn)定因素，因此要注意公路填挖時(shí)的路基中心高度及邊坡高度控制。

2.2 山區(qū)公路選線的相關(guān)技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的信息技術(shù)手段被應(yīng)用到公路的選線建造中，其中GIS技術(shù)在山區(qū)公路的前期地質(zhì)情況勘探及路線方案設(shè)計(jì)調(diào)整中起重要作用。

為了實(shí)現(xiàn)施工地區(qū)及施工周圍崎嶇地質(zhì)變化自然過程的模擬演示，輔助設(shè)計(jì)人員需要進(jìn)行正確的決策，選擇最優(yōu)的山區(qū)公路路線。除了GIS技術(shù)外，包括緯地系統(tǒng)、CAD系統(tǒng)以及路線大師系統(tǒng)等均作為山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)被應(yīng)用到實(shí)際的工程，其功能包括公路的線形設(shè)計(jì)，工程表繪制、土石方的自動(dòng)該調(diào)配等，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)虛交處理。除了信息技術(shù)手段，數(shù)學(xué)方法中的遺傳算法對(duì)公路路線選擇優(yōu)化具有實(shí)用價(jià)值，可以得到多目標(biāo)決策矩陣，形成量化模型，從中選擇最優(yōu)的路線方案。實(shí)際案例的決策矩陣包含的指標(biāo)如表1所示。

3 山區(qū)公路選線的注意事項(xiàng)

山區(qū)選線應(yīng)達(dá)到線型順適、平縱橫指標(biāo)均衡，根據(jù)實(shí)際地形進(jìn)行線形布設(shè)，既不能片面追求高標(biāo)準(zhǔn)，不顧工程量的大幅增加，也避免采用極限指標(biāo)，在地形較平緩、工程量增加不大的情況下，可適當(dāng)提高線形標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于橋隧等重要構(gòu)造物，可適當(dāng)提高一個(gè)等級(jí)，后期改擴(kuò)建時(shí)，可降低改造技術(shù)難度。

3.1 平面設(shè)計(jì)

公路中線的位置一般設(shè)在路基半填半挖為易，但實(shí)際設(shè)計(jì)中，不容易控制，所以必須對(duì)路線平縱橫進(jìn)行考慮。直線作為平面線型的要素之一，在山區(qū)地形難于與地形相協(xié)調(diào)，直線過長(zhǎng)，易產(chǎn)生高填深挖路基，地線過短又受技術(shù)指標(biāo)的控制，尤其是同向曲線一般難以滿足要求，則宜出現(xiàn)"斷背曲線"，駕駛員在駕駛過程中產(chǎn)生反彎的感覺，破壞線形的連續(xù)性，一般采用復(fù)曲線來代替曲線間的短直線。因此，曲線間的直線長(zhǎng)度以2倍的行車速度作為極限值控制。曲線在山嶺區(qū)隨著線形流暢性的要求，所占比例一般可達(dá)60%以上。傳統(tǒng)的交點(diǎn)法以直線控制交點(diǎn)，設(shè)曲線后，線形基本與控制點(diǎn)偏離較大，尤其是卵形曲線的出現(xiàn)，交點(diǎn)法在山區(qū)地形中只能作為控制路線走向。曲線法（積木法）作為山嶺區(qū)選線的方法之一，很好地解決了交點(diǎn)法的不足，隨著路線軟件中平面智能布線模塊的開發(fā)，曲線法就像一條可伸縮的繩子一樣，通過鼠標(biāo)對(duì)圖形的拖動(dòng)即完成任意復(fù)雜線形的布設(shè)，簡(jiǎn)單實(shí)用。

3.2 縱斷面設(shè)計(jì)

山區(qū)縱坡是最為重要的指標(biāo)，展線布局必須從縱坡的安排開始，不僅要考慮當(dāng)前公路等級(jí)，也要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展?，F(xiàn)有不少舊路因縱坡大，項(xiàng)目改造時(shí)，技術(shù)指標(biāo)很難滿足規(guī)范，只能重新選擇新線，有些公路雖然縱坡達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，但因過多地采用了極限值，對(duì)行車安全帶來很大隱患。因此，縱坡應(yīng)盡量平緩，試坡展線時(shí)，應(yīng)以5%左右的平均縱坡控制標(biāo)高，彎道多、半徑小的地段可按4.5%控制，為縱坡調(diào)整留有余地?？v斷面設(shè)計(jì)時(shí)，盡量填挖平衡，移挖作填，減少棄方，陡而長(zhǎng)的縱坡中要利用地形插設(shè)緩和坡段。

3.3 平縱面的配合

平縱面保持平縱技術(shù)指標(biāo)的均衡性，如果平面采用高標(biāo)準(zhǔn)的線形而縱坡線形反復(fù)起伏，則看上去線形不美觀。長(zhǎng)陡坡盡頭應(yīng)避免設(shè)小曲線半徑，平豎曲線的位置應(yīng)采用平包豎的形式，避免一個(gè)平曲線包含兩個(gè)及以上豎曲線。

4 合理設(shè)置擋土墻

選線時(shí)往往容易忽略橫向坡度估測(cè)，造成在陡坡路段形成細(xì)長(zhǎng)土條的填土邊坡，施工時(shí)不易填筑，就必須通過設(shè)置擋土墻來增加邊坡的穩(wěn)定性，內(nèi)業(yè)設(shè)計(jì)過程中造成擋土墻墻身過高、設(shè)置段落較多，工程造價(jià)增加等問題。所以在設(shè)計(jì)中，如原地面橫坡較陡，土方填不住，應(yīng)先考慮下挖多少可以填筑，如縱坡不能調(diào)整時(shí)，還可考慮移動(dòng)中線位置，但免不了產(chǎn)生大量棄方。因此，如何減少擋土墻，減少棄方，應(yīng)對(duì)平縱橫綜合考慮。

5 結(jié)束語

山區(qū)公路的選線具有地理區(qū)域特征，并需要根據(jù)自然環(huán)境因素、施工技術(shù)指標(biāo)、社會(huì)效益等多個(gè)方面進(jìn)行考量，運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)輔助進(jìn)行科學(xué)的決策和方案的優(yōu)化，達(dá)到提升公路建造質(zhì)量、優(yōu)化交通發(fā)展，促進(jìn)人與環(huán)境和諧共處的目標(biāo)。

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