山地公路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及優(yōu)化思路

盧麗萍

摘要：山地公路建設(shè)難度很大，對設(shè)計(jì)的要求也非常嚴(yán)格，尤其是在安全性、經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)保護(hù)等方面，比平原公路甚至高速公路復(fù)雜。文章通過分析與研究山地公路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)，進(jìn)一步歸納優(yōu)化山地公路設(shè)計(jì)的相關(guān)思路與原則，以期有益于我國山地公路設(shè)計(jì)水平的提高。

關(guān)鍵詞：山地公路;設(shè)計(jì);特點(diǎn);優(yōu)化

中圖分類號：U412.3文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.013

文章編號：1673-4874（2019）07-0039-04

0引言

改革開放40年來，我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展已經(jīng)比較全面，路橋施工水平不斷提高，公路覆蓋面也顯著擴(kuò)大。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國道路施工建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入了下一個階段，即更多地著眼于建設(shè)難度大、施工要求高、成本高的偏遠(yuǎn)地區(qū)公路、沙漠公路、山地公路等，而山地公路則是其中的發(fā)展重點(diǎn)。隨著我國大力發(fā)展西部內(nèi)陸地區(qū)政策和扶貧攻堅(jiān)政策的實(shí)施，西部貧困、偏遠(yuǎn)山地公路建設(shè)將成為未來數(shù)年內(nèi)我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域的關(guān)鍵，四川、貴州、云南、廣西等多山地省區(qū)也將迎來下一個公路建設(shè)的高峰期。然而山地公路與平原公路在設(shè)計(jì)施工上有著顯著的差別，施工難度更大。因此，更好地優(yōu)化山地公路的設(shè)計(jì)思路，提高山地公路的設(shè)計(jì)水平，對于推動我國西部地區(qū)公路交通建設(shè)的總體水平有著重要的意義。

1山地公路的主要特點(diǎn)

1.1地質(zhì)情況復(fù)雜

首先，山地公路要在山嶺上修建，地況非常復(fù)雜，而且沒有規(guī)律可循，存在安全隱患和較大的施工難度。公路設(shè)計(jì)者不僅要考慮山地土壤的質(zhì)地構(gòu)成，而且要根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整、設(shè)計(jì)復(fù)雜的山地路線。即便是如此，山地公路的設(shè)計(jì)也不可能完全克服復(fù)雜的公路阻礙和巖石結(jié)構(gòu)帶來的困難，還需要依靠強(qiáng)大的技術(shù)理念和手段使設(shè)計(jì)方案能夠順利實(shí)施，最終完成施工。在具體的設(shè)計(jì)過程中，必須要根據(jù)山地的不同地層特點(diǎn)，針對性地開展基礎(chǔ)性工作，避免將公路路線設(shè)計(jì)在硬度較大的巖石層上。此外，山地公路建設(shè)的地勘比較重要，必須在開展路線設(shè)計(jì)之前進(jìn)行，即先對整個山體巖層情況做詳細(xì)的勘察了解，標(biāo)注不適宜施工、爆破的地區(qū)，提前判斷容易出現(xiàn)山體滑坡和泥石流的地區(qū)，并在路線設(shè)計(jì)過程中加以規(guī)避。

1.2周邊環(huán)境影響較大

一般來說，山地公路區(qū)域原始自然環(huán)境保持得較好，容易出現(xiàn)密林、草叢、灌木等大范圍植被地帶，這會對山地公路的設(shè)計(jì)施工產(chǎn)生較大的負(fù)面影響。植被結(jié)構(gòu)會對山地公路的施工爆破提出比較高的技術(shù)要求，即既要清除山地施工的障礙，又不能大規(guī)模破壞當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境。此外，清除植被一般還需要得到當(dāng)?shù)卣呐鷾?zhǔn)，清除范圍越大，涉及到的手續(xù)批文難度就越大，流程越長。因此山地公路的設(shè)計(jì)方案，必須綜合考慮對山地植被的破壞程度，以及由此需要付出的各種額外成本。而一旦山地公路路線周邊有居民住戶存在，更會涉及到征地拆遷等復(fù)雜的問題。

1.3施工爆破難度大

山地公路設(shè)計(jì)施工與平原地區(qū)的一個重要的不同點(diǎn)，就是巖土爆破量非常大。爆破對施工技術(shù)的要求很高，如果不具備較豐富的經(jīng)驗(yàn)和資質(zhì)，巖石的爆破容易造成人身傷害，甚至地質(zhì)災(zāi)害。更為重要的是，對于山地公路的設(shè)計(jì)者來說，在什么區(qū)域使用炸藥、使用多大劑量都需要仔細(xì)核算，并結(jié)合工地的實(shí)際考察情況和地勘結(jié)果進(jìn)行綜合預(yù)估。

1.4建設(shè)成本高昂

與普通公路相比，修建山地公路所需耗費(fèi)的成本、人力、物力都大幅度地增多。如果說民間資本還可以參與投資修建普通公路的話，那么西部偏遠(yuǎn)山區(qū)的公路、涵洞、橋梁則一般只能由國家出資修建。除了前文所說的，在地質(zhì)勘測、植被處理、爆破施工等方面需要額外增加不少成本之外，山區(qū)原本交通網(wǎng)絡(luò)不發(fā)達(dá)，使得物資運(yùn)輸、裝備機(jī)具的使用、殘土清理乃至生活物資的供應(yīng)都要耗費(fèi)較大的額外成本。因此從設(shè)計(jì)的角度來說，應(yīng)該綜合考慮上述因素，把山地公路的成本管理精細(xì)化，為施工期成本的節(jié)約奠定基礎(chǔ)。

2山地公路設(shè)計(jì)需要考慮的主要因素

2.1路線設(shè)計(jì)

山地公路地勢復(fù)雜，線形設(shè)計(jì)非常重要。如果設(shè)計(jì)過程中不綜合考慮路線問題，很可能會使得車輛的理論速度與實(shí)際的速度之間產(chǎn)生非常大的差距。在山地公路地勢險(xiǎn)峻的情況下，很容易造成車輛行駛過程中的失控，導(dǎo)致嚴(yán)重的交通事故。這意味著山地公路的設(shè)計(jì)必須更多地考慮安全指標(biāo)，應(yīng)保證山地公路的線形組合科學(xué)合理及運(yùn)行車輛的安全。重點(diǎn)要關(guān)注彎路的坡度和彎度，要綜合考慮車輛制動的距離與動力性，避免長下坡突然轉(zhuǎn)彎，或者上坡過程中的大彎道，或者角度過大的陡坡等。

2.2視線設(shè)計(jì)

在山地公路眾多交通事故當(dāng)中，大多數(shù)都是由于駕駛員的視線不集中或者是疲勞駕駛引起的。山地公路地勢復(fù)雜，對路況掌握不清楚，必須依靠視覺、聽覺等手段預(yù)判前方的交通狀況。如果駕駛?cè)说囊暰€因山地公路的設(shè)計(jì)問題而出現(xiàn)被遮擋、模糊等情況，那么極易造成嚴(yán)重的交通事故。駕駛員在獲取前方交通信息的時候容易受到光線的影響，而山地公路隧道涵洞較多，光線差距大，駕駛員在進(jìn)出隧道涵洞的過程中，視覺會因?yàn)楣饩€的變化而產(chǎn)生影響，很可能對前方的突發(fā)狀況來不及反應(yīng)。因此，在山地公路隧道設(shè)計(jì)的過程中要注意內(nèi)部的照明，保證光線以及色彩能夠柔和，緩解駕駛員的視覺疲勞。

另外，環(huán)境對于駕駛員的影響還體現(xiàn)在感覺與意識上，風(fēng)景較好的路段能夠緩解駕駛員的疲勞感，促使駕駛員集中注意力，減少因疲勞對駕駛技能產(chǎn)生的影響。當(dāng)出現(xiàn)較大的彎道、陡坡，或者其他特殊路況的情況下，必須提前通過多種方式警示駕駛員，包括設(shè)置路牌、指示燈、高音喇叭等。尤其是應(yīng)在容易出現(xiàn)事故的路段提前警示，以引起駕駛員的高度注意。

2.3氣候問題

與平原地區(qū)相比，山區(qū)的氣候變化更為明顯，早晚溫差很大，路面濕滑現(xiàn)象多有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在濕滑路面上發(fā)生交通事故的幾率是平常情況下的兩倍。因此，在山地公路的設(shè)計(jì)過程中，需要考慮到濕滑因素對車輛性能、速度的影響。對于容易積水路段和濕滑路段要設(shè)計(jì)得相對平坦，給駕駛員留出容錯空間。此外，山地氣候變化非常明顯，早晚溫差很大，非常容易造成積水，影響駕駛安全，因此需要重點(diǎn)加強(qiáng)對容易積水區(qū)域的排水設(shè)計(jì)。在山地公路當(dāng)中，隧道涵洞的溫度相對恒定，但是在入出口地段，由于風(fēng)力和溫度的不同，很容易造成劇烈的小氣候變化，導(dǎo)致駕駛員一時無法適應(yīng)。因此在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，針對隧道涵洞出入口或者是氣溫變化較大的山地公路，設(shè)計(jì)中應(yīng)該考慮到氣候問題和駕駛安全性問題等。

2.4避險(xiǎn)車道問題

由于山地的地形相對復(fù)雜、坡度大，因此在山地公路的設(shè)計(jì)過程中，要把高度差問題作為重點(diǎn)關(guān)注的對象。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念一般是通過連續(xù)的長坡來緩解高度差造成的行車影響，不過長坡也不能一勞永逸地解決所有高度差問題。由于重型貨車的行駛慣性較大，一旦面對載重量較大的重型車輛，長坡駕駛很容易導(dǎo)致非常嚴(yán)重的交通事故。在這種情況下，設(shè)立必要的避險(xiǎn)通道能夠使重型貨車的行駛擁有更多的選擇，在其面對比較危險(xiǎn)的情況時能夠提供必要的安全保障。從設(shè)計(jì)地點(diǎn)來看，山地公路中的避險(xiǎn)車道，需要在設(shè)計(jì)過程中選取相對平坦的高山平臺地帶，并盡可能預(yù)留出一定的空間。

2.5標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量問題

一般來說，山地公路的設(shè)計(jì)有一定的特殊性，應(yīng)單獨(dú)適用于特殊的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或設(shè)計(jì)方案。然而現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)公路工程設(shè)計(jì)規(guī)范未涉及到山地公路常見的與回頭曲線相關(guān)的平、縱斷面指標(biāo)，僅在山地較多的部分省份有一些地方標(biāo)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在山地道路勘測中遇到回頭曲線幾何線形時，對規(guī)范指標(biāo)的選用上存在較大的困難。而設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)了問題，直接的后果就是公路質(zhì)量存在重大的缺陷：（1）缺乏有效的標(biāo)準(zhǔn)就會導(dǎo)致設(shè)計(jì)手法呈現(xiàn)出平原公路的特點(diǎn)，對山地地形本身的特點(diǎn)如果不加以細(xì)致的研究，僅用習(xí)慣性的平原設(shè)計(jì)理念，不僅可能造成公路質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，還有可能額外造成成本支出的增加。（2）運(yùn)用的平縱指標(biāo)比較高，會導(dǎo)致土建施工量的增加，不僅成本過高，還會破壞山地的植被與原貌，帶來一定的生態(tài)問題。（3）有的山地公路設(shè)計(jì)過度地拘泥于規(guī)范的技術(shù)指標(biāo)，而忽略了一些支路交通以及部分匝道的功能。結(jié)果使山地公路寬度過大，表面上看起來具有寬敞美觀的特點(diǎn)，但實(shí)際上要為額外占用的土地資源支付大量的資金成本和環(huán)保成本。

3山地公路設(shè)計(jì)的原則與優(yōu)化思路

3.1生態(tài)原則

山地公路的設(shè)計(jì)不僅要避讓巖石、巖層，更要注重山區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。山地公路修建區(qū)域不可避免地會對動植物的生長產(chǎn)生一定的影響，由于山區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平一般不高，而植被生態(tài)往往是這些地區(qū)賴以發(fā)展的優(yōu)勢所在，一旦生態(tài)遭到破壞，即使修了公路也未必能夠彌補(bǔ)生態(tài)損失，因此生態(tài)問題是山地公路設(shè)計(jì)中一個必須要重視的問題。在山地公路規(guī)劃的過程中，要使施工區(qū)域盡量遠(yuǎn)離大范圍的生態(tài)保護(hù)地區(qū)，尤其是盡可能地遠(yuǎn)離河流這種動物聚集地。公路建設(shè)如果必須要占用林地、農(nóng)田，則必須采取一定的補(bǔ)救措施，恢復(fù)該地區(qū)的生態(tài)平衡。在必要的情況下，盡量減少光照污染、電磁污染等影響動植物生長、發(fā)育的因素。

3.2安全原則

首先，山地公路的建設(shè)不僅需要土工作業(yè)，還需要運(yùn)用大量的石材。這些石材的主要作用是用于山路的圍欄、扶手等安全設(shè)施，通過增加山地公路的安全性來保障行車順暢和高效。另外還要重點(diǎn)關(guān)注山地特有的一些自然災(zāi)害對公路安全造成的影響，如泥石流、山體滑坡等。應(yīng)在設(shè)計(jì)階段進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)勘察，查明山地公路區(qū)域的松散土層，尤其是經(jīng)過爆破已經(jīng)有所松動的區(qū)域，可能會滑動的大塊山石以及被爆破的地層出現(xiàn)再次擴(kuò)大的裂縫等。應(yīng)對山區(qū)公路途經(jīng)的水文特點(diǎn)加以深入研究，排除泥石流等自然災(zāi)害的影響，盡可能地減少因自然原因而帶來的路橋事故隱患。最后還應(yīng)以生態(tài)安全作為重要的考量指標(biāo)，將山地公路對當(dāng)?shù)貏又参锖蜕鷳B(tài)環(huán)境的影響降至最低。

3.3高效原則

山地公路建設(shè)需要耗費(fèi)的成本很大，因此要盡可能地縮短山地公路修建的周期，發(fā)揮設(shè)計(jì)的高效性。要把滿足山區(qū)生產(chǎn)生活和生態(tài)環(huán)境的需要作為路線設(shè)計(jì)的核心理念。在平面設(shè)計(jì)方面，縱斷面設(shè)計(jì)與平面設(shè)計(jì)相輔相成，以前者為主，后者為輔，盡可能地使設(shè)計(jì)符合山地特色，在順應(yīng)山地脈絡(luò)和沿線自然條件的情況下設(shè)計(jì)出適宜各種類型車輛行駛的路線。在公路路線的縱面設(shè)計(jì)上，需要采用平曲線和豎曲線相結(jié)合的方法，保證車輛在通行的過程中，能夠擁有良好的行車視距。同時在山地公路的設(shè)計(jì)上，需要增加平曲線的半徑長度，滿足山地公路路基的高度需求，提高山地公路的使用壽命，并注重行駛過程中的保護(hù)作用與效果。在設(shè)計(jì)路徑選擇上，要綜合考慮采用盤山道的模式還是涵洞的模式，在兩者都可選的情況下，盤山道的成本更低，但是事故發(fā)生率高;涵洞成本高昂，但是安全性更好。山地公路設(shè)計(jì)方，需要綜合判斷地區(qū)的特殊情況，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)保證安全性、成本和對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的促進(jìn)作用等多方面因素的均衡運(yùn)用。

4結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展，未來山地公路的建設(shè)將逐漸增多，對于山地公路設(shè)計(jì)的安全性與經(jīng)濟(jì)性的需求也必然更加強(qiáng)烈。山地公路的特殊性，決定了必須結(jié)合山地的特點(diǎn)，因勢而動、因時而動，以科學(xué)、高效、生態(tài)的設(shè)計(jì)理念優(yōu)化山地公路設(shè)計(jì)，使我國的山地公路不僅能夠成為帶動中西部地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大動脈，更能成為新時代我國社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的見證。