山區(qū)復(fù)雜條件下公路線形設(shè)計(jì)的要點(diǎn)分析

李成誠(chéng)

（桂林市匯通路橋勘察設(shè)計(jì)有限公司，廣西 桂林 541199）

路線設(shè)計(jì)是公路工程的重要骨架，路線設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響整個(gè)公路工程的使用安全和使用性能。選線是公路工程路線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，對(duì)公路造價(jià)、公路使用年限等具有十分重要的影響。因此，為了能夠提升公路工程施工建設(shè)成效，需要強(qiáng)化對(duì)公路線形設(shè)計(jì)的重視。廣西象州縣公路工程位于廣西中部、大瑤山西麓，工程部分路段存在高填深挖，極易破壞山體自然坡度及巖體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)施工過(guò)程中如果不能做好不良地質(zhì)路段的勘察設(shè)計(jì)工作，容易引起路基沉陷變形，路堤路塹邊坡失穩(wěn)，因此整個(gè)公路工程在建設(shè)的過(guò)程中要強(qiáng)化度地貌的重視，結(jié)合地貌來(lái)進(jìn)行公路線形設(shè)計(jì)。

1 山區(qū)復(fù)雜條件下公路線形設(shè)計(jì)的基本特點(diǎn)分析

選線是山區(qū)公路工程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容。我國(guó)占地面積大，地域遼闊，橫縱緯度跨度較大，很多地區(qū)的水系和山脈分明，坡度陡峭，局部地區(qū)的巖土層較厚，山區(qū)環(huán)境十分復(fù)雜。該文所研究的廣西象州縣公路工程部分路段存在高填深挖，在施工的過(guò)程中很容易破壞山體自然坡度及巖體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，加上如果沒(méi)有做好勘察設(shè)計(jì)工作，容易引起路基沉陷變形，路堤路塹邊坡失穩(wěn)。廣西象州縣公路受構(gòu)造線和地形面的影響。路線彎曲，其中，大瑤山發(fā)育的河流則受穹窿地形影響，水系呈放射狀向四周輻射，加上地勢(shì)周圍高中間低，形成了聚水盆地。

2 山區(qū)復(fù)雜條件下公路線形設(shè)計(jì)的選型原則

2.1 安全性原則

經(jīng)過(guò)對(duì)以往的交通事故的調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)突變性幾何線形的高頻率使用會(huì)增加道路交通事故發(fā)生的概率。因?yàn)楣飞系钠囆旭偹俣容^快，在到達(dá)突變性幾何路段的時(shí)候很難把控車輛的整體狀態(tài)。為此，在公路線形選擇和設(shè)計(jì)的過(guò)程中要盡可能地避免有山體滑坡泥石流等自然災(zāi)害的地區(qū)，在綜合考慮各個(gè)因素之后采取必要的安全防護(hù)措施，在安全的地點(diǎn)使用路線方案[1]。

公路線形設(shè)計(jì)評(píng)估工作開(kāi)展的關(guān)鍵是線形的優(yōu)化組合、線路設(shè)計(jì)明確度。車輛的行駛深受多種因素的影響，因而駕駛員在行駛到山路的時(shí)候受到多種因素的影響，容易出現(xiàn)安全事故。為此在公路工程線路設(shè)計(jì)的時(shí)候需要設(shè)計(jì)人員采取必要的措施將盡量避免公路工程出現(xiàn)安全隱患。同時(shí)，在公路線形設(shè)計(jì)的過(guò)程中還需要增強(qiáng)縱斷面和平面線形之間的一致性，從而將公路行駛的安全隱患發(fā)生可能降低到最低。

2.2 舒適性要求

山區(qū)公路的設(shè)計(jì)要充分考慮車輛在山區(qū)公路上行駛的舒適程度，山區(qū)復(fù)雜條件下公路線形設(shè)計(jì)要滿足最大路容設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)要求。在山區(qū)公路線形選擇現(xiàn)場(chǎng)勘查工作中需要結(jié)合實(shí)際情況來(lái)重新確定路面最大行車速度，確保行車速度能夠在確保車輛行駛安全的情況下滿足駕駛?cè)藛T的駕車要求。

3 山區(qū)復(fù)雜條件下公路的定線要點(diǎn)

定線是最終確定線形的重要環(huán)節(jié)，定線不僅需要解決山區(qū)公路工程施工問(wèn)題，而且還需要從交通道路行駛和周圍環(huán)境配合的角度出發(fā)，滿足駕駛?cè)藛T駕駛車輛視覺(jué)層面和心理層面的要求。

在公路定線實(shí)施中紙上定線是一種有效定線方式，是利用現(xiàn)有的等高線地形圖或者按照在踏勘階段選擇一個(gè)寬敞的地點(diǎn)，測(cè)繪出精準(zhǔn)度較高的大比例尺圖形，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況綜合橫向、縱向和平面的公路線形設(shè)計(jì)要求具體制定出公路的中線。

3.1 縱坡安排

縱坡紙上定線需要注意2 個(gè)方面的問(wèn)題。1）根據(jù)地形和平曲線對(duì)坡度設(shè)計(jì)的要求適當(dāng)?shù)臏p少放坡坡度。對(duì)于整齊的山坡，彎道半徑可以選擇較大的數(shù)值。但是如果臨近山脊線、山坡線則是不能夠取較大的半徑數(shù)值。2）回頭曲線路段及其周圍選擇應(yīng)用緩坡[2]。

3.2 橫斷面安排

在山坡橫坡處于路基填方邊坡的時(shí)候，需要做臺(tái)口式路基，這時(shí)需要將路中點(diǎn)放置在坡點(diǎn)上方，如圖1 所示。山坡橫坡處于填方邊坡的時(shí)候需要半挖半填，可以將路中點(diǎn)定在周圍的破點(diǎn)上方上，如圖2 所示。

4 山區(qū)復(fù)雜條件下公路線形設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

廣西象州縣公路工程的建設(shè)不僅保證了當(dāng)?shù)亟煌ǖ谋憷疫€為促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，具有十分重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。從建設(shè)發(fā)展實(shí)際情況來(lái)看，整個(gè)二級(jí)公路的長(zhǎng)度為2 581.438 m，公路的使用功能為滿足當(dāng)?shù)氐缆方煌ㄟ\(yùn)輸好農(nóng)作物耕作需要。整個(gè)二級(jí)公路為雙向兩車道公路，路基寬度為10 m。該文結(jié)合該二級(jí)公路的發(fā)展特點(diǎn)，著重從平面線形設(shè)計(jì)、縱面設(shè)計(jì)、橫面設(shè)計(jì)以及交叉設(shè)計(jì)等方面分析公路線形的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

圖1 山坡橫坡處于路基填方邊坡位置的路中點(diǎn)

圖2 山坡橫坡處于填方邊坡的路中點(diǎn)

4.1 平面線形的設(shè)計(jì)

車輛在平曲線上行駛的表現(xiàn)形式為車輛的平動(dòng)和徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)駕駛過(guò)程呈現(xiàn)出來(lái)的是平緩過(guò)渡，在此期間如果出現(xiàn)了突然的曲線變化，就會(huì)使得車輛偏離原先行駛的路線，最終引發(fā)道路交通安全事故。為了減少事故的發(fā)生，要求平面曲線擁有最小曲率半徑的限制，同時(shí)平曲線的連接還需要實(shí)現(xiàn)平緩過(guò)渡。各級(jí)公路和城市道路無(wú)論轉(zhuǎn)角大小均應(yīng)設(shè)置平曲線，而圓曲線是平曲線中的重要組成部分，該次公路為二級(jí)公路，因此應(yīng)該合理地設(shè)置緩和曲線。二級(jí)公路最大超高為8%。道路的最小超高橫坡度不應(yīng)小于道路直線段的路拱橫坡度，否則不利于道路的排水[3]。

4.2 縱面線形的設(shè)計(jì)

山坡的長(zhǎng)度、坡點(diǎn)曲率和行車規(guī)矩是影響豎曲線和行車安全與否的重要因素。車輛在豎曲線上的行駛原理是車輛的平向移動(dòng)和法向轉(zhuǎn)動(dòng)。 經(jīng)過(guò)調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，車輛在經(jīng)過(guò)縱向車道的時(shí)候車速會(huì)增加，這種車速的增加很容易引發(fā)道路交通安全事故。不同設(shè)計(jì)速度下曲線最小長(zhǎng)度和半徑情況見(jiàn)表1，在表1 的要求下二級(jí)公路的豎曲線長(zhǎng)度、半徑要比相關(guān)的限定數(shù)值低，同時(shí)在該情況下也會(huì)加劇駕駛?cè)藛T的駕駛不適感，容易引發(fā)安全事故。

不僅如此，在道路行駛的過(guò)程中，道路的坡度和坡長(zhǎng)也是影響駕駛?cè)藛T行車安全的關(guān)鍵，例如坡度轉(zhuǎn)換的頻繁會(huì)加劇車輛的不穩(wěn)定，給車輛駕駛?cè)藛T造成一種駕駛錯(cuò)覺(jué)。而單一性的坡度長(zhǎng)時(shí)間行駛下來(lái)也會(huì)給駕駛?cè)藛T帶來(lái)一種駕駛疲勞。為此，在道路上行駛的時(shí)候需要對(duì)坡度進(jìn)行優(yōu)化組合，將道路設(shè)計(jì)過(guò)程中的坡度差值設(shè)定在2%～3%[4]。

表1 不同設(shè)計(jì)速度下曲線最小長(zhǎng)度和半徑分析表

4.3 交叉設(shè)計(jì)

山區(qū)公路交叉設(shè)計(jì)所面臨的難點(diǎn)問(wèn)題包括3 種。1）范圍較小。受山區(qū)地形的影響，會(huì)將不容易拓展的線路交叉口作為交叉線路進(jìn)行設(shè)計(jì)。2）道路坡度較大。如果道路的坡度較大不僅會(huì)降低車輛行駛的安全性和穩(wěn)定性，而且還會(huì)為車輛的舒適性造成不利的影響，加大行車風(fēng)險(xiǎn)。3）交叉口的視線距離設(shè)定不充足。例如在交叉路口，如果視線距離設(shè)計(jì)的較短就會(huì)加大行駕車人員的駕車風(fēng)險(xiǎn)。針對(duì)山區(qū)公路坡度、視線距離、行車速度3 個(gè)方面的設(shè)計(jì)局限，需要相關(guān)人員采取措施優(yōu)化這3 個(gè)方面的內(nèi)容。如果視線范圍內(nèi)的路線設(shè)計(jì)不滿足車輛行駛要求，需要相關(guān)人員采取措施調(diào)整較差線路的幾何線形。

4.4 優(yōu)化橫斷面的設(shè)計(jì)步驟

優(yōu)化橫斷面的設(shè)計(jì)步驟有4 個(gè)。1）按照地形圖的基本要求來(lái)繪制橫斷面線。2）將路基和路線作為基本設(shè)計(jì)依據(jù)，將橫斷面的填挖數(shù)值和資料信息抄在對(duì)應(yīng)的樁號(hào)斷面上。3）根據(jù)地質(zhì)資料信息標(biāo)記處的土石界限、設(shè)計(jì)邊坡度，并確定邊坡的尺寸大小。4）進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)線的繪制，具體包括加固、截水溝、邊溝、邊坡等內(nèi)容。

4.5 優(yōu)化設(shè)計(jì)交點(diǎn)間隔距離

山區(qū)公路施工的禁忌是大改大調(diào)、高填深挖，如果受到周邊地形、自然的影響，可以靈活多變，不用死板地將直線最大化等作為控制設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。在設(shè)計(jì)車輛行駛路線時(shí)，需要充分考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，將一個(gè)方向的曲線適當(dāng)調(diào)整為卵曲線。在相鄰兩轉(zhuǎn)交都是同一方向時(shí)，曲線的設(shè)計(jì)需要考慮直線的長(zhǎng)度是否達(dá)到規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，如果出現(xiàn)了誤差，就需要考慮是否將路線的平面位置縮短，從而確保曲線的設(shè)計(jì)科學(xué)、合理。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，公路建設(shè)逐漸從城市延伸到鄉(xiāng)村，為人們生活水平的提升和交通便利提供了重要的支持。與城市平坦的道路相比，山區(qū)道路地形復(fù)雜、氣候多變、橫縱面交錯(cuò)分布，線形指標(biāo)的確定會(huì)受到外界多種因素的影響。同時(shí)，在公路線形設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要相關(guān)人員綜合考慮外界因素、氣候因素以及周圍植被種植因素等，結(jié)合實(shí)際因地制宜地進(jìn)行公路線形設(shè)計(jì)。