分析山區(qū)公路線形設(shè)計影響因素及設(shè)計對策

王振飛，楊光杰

（貴州省銅仁市公路勘察設(shè)計院，貴州銅仁 554300）

在進行山區(qū)公路線形設(shè)計工作中，由于山區(qū)的地形條件相對比較復(fù)雜，經(jīng)常會受到多種復(fù)雜地形條件和環(huán)境因素的影響，外加山區(qū)公路施工技術(shù)、施工機械以及整體施工成本等方面因素的限制，造成了山區(qū)公路線型設(shè)計工作存在較大的工作難度，同時也對相關(guān)工作人員提出了更高的工作要求。在山區(qū)的公路線形設(shè)計工作中，必須要充分考慮到公路設(shè)計的安全性以及科學(xué)性，還要考慮到公路的整體視覺條件、坡率大小以及安全設(shè)施設(shè)計工作等，相比于平原公路來講設(shè)計工作要求更高。因此，需要有效提高山區(qū)公路線形設(shè)計工作能力，不斷提高公路實際工作的安全性和科學(xué)性，提高山區(qū)公路抗自然災(zāi)害的能力，針對山區(qū)公路線型設(shè)計影響因素進行全面的分析和研究，并且從中提出相應(yīng)的設(shè)計工作策略，不斷提高山區(qū)公路線形設(shè)計工作的整體質(zhì)量。

1 山區(qū)公路線形設(shè)計影響因素分析

1.1 山區(qū)地形影響

在針對山區(qū)公路線形設(shè)計工作過程中，整體上可以將其分為橫坡影響和縱坡影響兩個環(huán)節(jié)。由于受到復(fù)雜地形條件的限制，為了最大限度控制施工的經(jīng)濟投入，防止公路設(shè)計出現(xiàn)改線或者是拆遷等問題帶來的經(jīng)濟成本追加問題，很多山區(qū)公路在進行線形設(shè)計工作中采取的是環(huán)繞山體進行設(shè)計的方法。因為某些山區(qū)的地形起伏相對較大，山體的坡度經(jīng)常會超過1/3，同時還存在一部分山區(qū)路段傾斜率達到了1/2，在這種比較復(fù)雜的地形條件上開展公路進行設(shè)計，除了需要做好相應(yīng)的填方設(shè)計工作之外，還必須要充分考慮到公路路基和基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，要考慮到公路邊坡結(jié)構(gòu)的核載能力和穩(wěn)定性。

1.2 橫斷面設(shè)計因素

針對山體邊坡腰部過境段設(shè)計工作為例，在山區(qū)公路的橫斷面設(shè)計工作中，必須要充分做好以下幾個方面控制要點：首先，需要考慮到行車的安全性以及公路的整體排水工的要求，公路橫坡率不能超過2.5%。其次，為了有效保證公路邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，尤其在我國一些南方降雨量比較大的地區(qū)，必須要對公路邊坡進行有效的加固處理，邊坡到上邊坡斜率需要小于下邊坡斜率，上下邊坡需要設(shè)置成臺階狀，臺階的總數(shù)量和實際的寬度需要以邊坡的斜率大小來進行設(shè)定，可以在邊坡澆筑井字形加固鋼筋或者是加固格柵，配合相應(yīng)的植被栽種來提高邊坡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效防止邊坡上半部分結(jié)構(gòu)存在土體坍塌或者是落石等不良問題。

1.3 縱坡率影響

沿著公路方向的縱坡率也是山區(qū)公路線性設(shè)計工作當中的重要影響因素，縱坡率在線形段的設(shè)計工作中，主要表現(xiàn)為長大縱坡形式。在山區(qū)公路設(shè)計工作中，因為長大縱坡段所占的比率相對較高，車輛在行駛過程中需要進行持續(xù)性制動，而車輛系統(tǒng)在頻繁到自動狀態(tài)下經(jīng)常會出現(xiàn)發(fā)動機過熱，以及造成比較嚴重的交通安全事故等，尤其是針對一些重型卡車來講，在該路段的行駛危險系數(shù)相對較高，因此在針對山區(qū)長大縱坡設(shè)計工作中，必須要充分考慮到公路縱坡的坡率，結(jié)合工程的實際施工環(huán)境以及填挖土方量，對公路的設(shè)計時速以及公路等級等多種影響因素進行考慮，有效提高山區(qū)公路線性設(shè)計的科學(xué)性與合理性。

1.4 惡性地質(zhì)災(zāi)害問題對公路線性設(shè)計產(chǎn)生的影響

省內(nèi)部分山區(qū)公路部分的過境段地質(zhì)條件相對較差，巖層的節(jié)理發(fā)育成熟度較高，同時部分巖石表面會出現(xiàn)比較嚴重的分化和剝離病害問題。在路基邊坡坡率值較大的區(qū)域，如果外部環(huán)境施工或者是有車輛通過的條件下，會造成不同程度的荷載擾動現(xiàn)象，很容易會出現(xiàn)邊坡結(jié)構(gòu)坍塌事故，嚴重影響到了山區(qū)公路的整體行車安全性和穩(wěn)定性。除此之外，部分巖層當中會含有不同比例的軟弱巖層結(jié)構(gòu)，在雨季條件下降雨量充沛，大量的積水會堆積在中間軟弱夾層區(qū)域，造成該區(qū)域長期處于一種積水的狀態(tài)。在水體滲透的作用條件下，軟弱的結(jié)構(gòu)層剪切性能明顯下降，同時在外部荷載的作用和影響下，很有可能會造成瞬間塌方等病害問題，直接影響到路面的正常使用，同時也對路基路面的整體承載能力產(chǎn)生不同程度的影響。由于山區(qū)公路工程沿線的高邊坡比重相對較大，通過大量的工程地質(zhì)災(zāi)害以及相關(guān)事故案例分析可以看出，沿線路段的高邊坡比重與設(shè)計工作標高和一些惡性地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的嚴重程度有著正相對應(yīng)的關(guān)系。因此，在現(xiàn)行設(shè)計工作過程中，需要盡可能規(guī)避一些不良的地質(zhì)路段，如果無法進行規(guī)避則需要在一些地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)的路段，避免出現(xiàn)一些超挖過挖等現(xiàn)象，要有效保證路基結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，同時需要對高邊坡的施工路徑方案進行針對性選擇。

2 山區(qū)公路線形設(shè)計對策分析

2.1 山區(qū)公路橫坡設(shè)計

在山區(qū)公路的選線工作中，必須要充分考慮到所在地區(qū)公路周圍的環(huán)境條件，同時還需要考慮到公路路基路面的荷載穩(wěn)定性，以及上下邊坡穩(wěn)定性等相關(guān)影響因素，有效提高山區(qū)公路的整體穩(wěn)定性。其中靠近山體內(nèi)側(cè)的挖方路基，需要采取全挖方的設(shè)計方式，全挖方的設(shè)計方式可以有效保證路基路面的整體和在穩(wěn)定性，但是針對于設(shè)計寬度較大的路面來講，由于向內(nèi)挖方會影響到部分的邊坡坡度大小，造成上邊坡的實際坡度超過了預(yù)先設(shè)計的工作要求，很容易造成邊坡出現(xiàn)失穩(wěn)或者是塌方等不良事故。除此之外，向內(nèi)側(cè)挖方所對應(yīng)的挖方量需要進行有效的控制，防止施工成本過大造成不良的經(jīng)濟損失。靠近山體一側(cè)的路基部分需要通過“半填半挖”的方式進行設(shè)計，因為公路路基面的成型方式存在差異，填方路基部分的核載穩(wěn)定性和抗變形的剛度都會遠遠低于全挖方路基條件，在長期的行車環(huán)境下，填方路基和挖方路基段外部荷載大小的不同會造成不均勻沉降問題，進而會造成公路出現(xiàn)錯臺等病害問題。因此，為了有效保證路基面結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，必須要對“半填半挖”路段來進行相應(yīng)的加筋處理。因此，在施工條件允許的狀況下，需要優(yōu)先使用靠山內(nèi)側(cè)挖橫斷面的設(shè)計形式，通過該橫斷面的設(shè)計方法，需要有效控制公路上邊坡的坡度值大小，必要的情況下可以采取削坡的形式來降低坡度值，同時在上邊坡的坡角位置增加擋土墻，有效保證擋土墻的設(shè)計結(jié)構(gòu)符合公路線形設(shè)計工作標準，充分保證公路邊坡不會出現(xiàn)碎石滾落或者是土體塌方等事故。通過這一設(shè)計方案的實施，大大提高了公路限行段的設(shè)計工作效果，通過后續(xù)山區(qū)公路投入使用之后的效果可以看出，在該公路的線性段整體的整體通車效率得到明顯的提升，并且整個公路通車段的邊坡結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也得到充分的保證，實現(xiàn)良好的山區(qū)公路施工效果。

2.2 山區(qū)公路惡性地質(zhì)災(zāi)害路段設(shè)計對策

針對我國部分省市山區(qū)公路線形設(shè)計工作中所面臨的各種環(huán)境問題，比如地質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)成較差，嚴重的節(jié)理發(fā)育程度不足，以及周圍巖石表面存在較強風化等現(xiàn)象，尤其是針對部分公路路段存在軟弱巖石夾層，在受到長期外部環(huán)境的水滲透作用下，軟弱巖層結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)抗剪性能不斷下降，如果在施工過程中受到外部荷載因素的影響，經(jīng)常會造成比較嚴重的邊坡垮塌等事故問題，直接影響到了整個山區(qū)公路的通車安全性和穩(wěn)定性。應(yīng)充分考慮到山區(qū)段普遍產(chǎn)生的高邊坡走路低等地勢條件特點，在進行山區(qū)路線設(shè)計工作中，必須要引起相關(guān)設(shè)計工作人員的高度關(guān)注，在公路選線階段當中必須要有效結(jié)合工程的相關(guān)地質(zhì)勘查工作資料，盡可能避免在一些地質(zhì)條件較差，或者是巖石表面風化比較嚴重的路段進行公路施工。如果不可避免穿越某些惡性地質(zhì)路段，需要遵循“以填代挖”的設(shè)計工作原則，盡可能避免開挖荷載因素對作為邊坡巖層所產(chǎn)生的不良影響，上下邊坡需要采用臺階式的設(shè)計方式，不同級邊坡在設(shè)計工作中需要嚴格控制邊坡的坡度大小，邊坡的坡率超限時需要及時的進行必要處理，有效配合加精混凝土框架結(jié)構(gòu)來進行加固。在框架結(jié)構(gòu)區(qū)域范圍內(nèi)需要和一些植被進行配合栽種，并且合理的控制植被的載重密度，有效提高邊坡結(jié)構(gòu)的整體安全性和穩(wěn)定性，充分避免邊坡結(jié)構(gòu)出現(xiàn)大量的水土流失，提高整個山區(qū)公路的安全性。

3 結(jié)束語

通過上述分析可以看出，在山區(qū)公路線形設(shè)計工作中，必須要充分考慮到山區(qū)公路地勢條件和平原地區(qū)地勢條件之間的差異性，有效結(jié)合實際的山區(qū)環(huán)境特點，采取針對性的線形設(shè)計方案，提高山區(qū)公路的行車安全性和穩(wěn)定性。通過本文對山區(qū)公路陷阱設(shè)計作為主要的研究對象，對上述幾個重點設(shè)計影響因素，提出了針對性的設(shè)計及策略，通過后續(xù)的工程實踐檢驗之后，發(fā)現(xiàn)山區(qū)公路的安全性和穩(wěn)定性得到了明顯的提升，整個山區(qū)公路的通行效率大大提高。