山區(qū)越嶺公路選線研究

原英杰

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院有限公司，山西 太原 030032）

0 引言

山區(qū)公路地形起伏較大、地質(zhì)情況復(fù)雜、限制條件與考慮因素較多，對于公路設(shè)計師來說更具有挑戰(zhàn)性。合理的選線方案對于整個設(shè)計方案、工程造價、施工難度與質(zhì)量、運營期行車安全與舒適以及周圍環(huán)境水土保持都是至關(guān)重要的。

山區(qū)公路的特點主要有以下幾個方面：地形高差起伏大、沖溝多、填高挖深較大，路線平面與縱斷微小的調(diào)整都可能引起工程量巨大的變化；地質(zhì)變化復(fù)雜，不但影響路線平面布設(shè)，而且影響路基的穩(wěn)定及擋墻、橋涵的設(shè)置；山區(qū)氣候多變，暴雨山洪時常發(fā)生，也是布線中不可忽視的因素；山區(qū)現(xiàn)有公路坡度大，設(shè)置平面交叉困難，對平面交叉范圍內(nèi)的平縱指標(biāo)要求較高。山區(qū)越嶺公路選線需要在保證安全與滿足規(guī)范的前提下，盡可能縮短路線長度，減少工程量，節(jié)省造價。

1 工程概況

長城板塊旅游公路朔州市右玉縣境內(nèi)殺虎口至駱駝咀段項目為長城板塊旅游公路主線的重要組成部分，位于右玉縣西北部，采用三級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計速度30 km/h，路基寬度7.5 m，橋涵設(shè)計汽車荷載采用公路-Ⅱ級。

本項目有長度約31 km的新建越嶺路段，局部復(fù)雜路段的平縱經(jīng)過反復(fù)優(yōu)化與方案比選，確定出最優(yōu)路線方案。項目區(qū)屬于山間河谷區(qū)和黃土丘陵區(qū)，地形起伏大，部分位置溝谷切割較深，自然地面高程介于1 255～1 503 m，最大高差248 m，不良地質(zhì)一般不發(fā)育，地層種類較簡單，層位穩(wěn)定。

越嶺公路選線主要是解決埡口位置、過嶺高程和埡口兩側(cè)路線展線方式的選擇[1]。這3個問題相互制約、相互影響，布線時應(yīng)結(jié)合周圍地形地質(zhì)與自然環(huán)境，合理把握它們之間的聯(lián)系。

2 埡口位置的選擇

埡口是越嶺路線方案的主要控制點，其位置往往確定了越嶺路線的方向和位置，應(yīng)綜合考慮地質(zhì)條件、埡口高度、路線長度、埡口展線難易程度、沿線建筑設(shè)施、區(qū)域路網(wǎng)以及地方政府要求，在基本符合路線走向范圍內(nèi)，選擇合理的位置。優(yōu)先考慮高差較小，展線降坡后能盡快與山下控制點順接的方案；同時也不能放棄高差較大、路線長度較長，但接線平順、地質(zhì)良好、造價較低的埡口位置方案。對于地質(zhì)條件較差的埡口，局部調(diào)整路線或增加工程措施也無法滿足行車安全時，應(yīng)予以放棄。

本項目K51+000—K60+000段為了繞避光伏電站，初步設(shè)計階段共設(shè)2條路線方案進行比選。其中方案一從兩塊光伏電站之間的區(qū)域穿過，多次跨溝，填挖較大；方案二從光伏電站東側(cè)繞行。方案一、方案二如圖1、圖2所示，對比情況如表1所示。

圖1 K51+000—K60+000段路線方案一

圖2 K51+000—K60+000段路線方案二

表1 K51+000—K60+000段方案對比表

通過綜合分析比較，方案二埡口高程較小，縱斷較平緩，填挖不大，總造價低；但是它距離東側(cè)原有旅游路右后線較近，路網(wǎng)功能重復(fù)，且地勢過低，無法找到合適的位置設(shè)置觀景臺，同時繞行較遠，無法為北崔家窯村村民的出行提供便利，故推薦路線方案一。

3 過嶺高程的選擇

過嶺高程越低，路塹挖深越大，挖方與防護工程量越大，對環(huán)境的破壞越嚴(yán)重，但是路線長度會隨之縮短，路線縱坡也會越平緩。因此，過嶺高程應(yīng)綜合考慮越嶺公路等級、埡口地形地質(zhì)、過嶺方式（路塹或隧道兩種方式）、周圍已有道路狀況，并通過安全分析與經(jīng)濟比選做出合理的選擇。一般埡口地形越寬越緩，過嶺高程就越接近埡口高程；而對于較瘦削的埡口通常采用深挖較大的路塹過嶺，一般挖深控制在30 m以內(nèi)。深挖埡口的優(yōu)點是降低了路線高差，縮短了路線長度或陡坡長度，總工程量較小，改善行車條件；缺點是工程量集中，廢方量較大，施工條件較差，易對周圍環(huán)境造成較大的破壞。

本項目K80+000—K83+100越嶺處共設(shè)2個比選方案。方案一采用淺挖低填埡口通過，方案二采用深挖埡口通過。方案一、方案二如圖3、圖4所示，對比情況如表2所示。

圖3 K80+000—K83+100段路線方案一

圖4 K80+000—K83+100段路線方案二

表2 K80+000—K83+100段方案對比表

經(jīng)過綜合對比，路線方案二路線長度較短，平面指標(biāo)較高，總工程量小，總造價低；但其最大挖方為三級邊坡，對環(huán)境破壞較嚴(yán)重，其北側(cè)山體存在滑坡現(xiàn)象，且無法跟K82+450處一條風(fēng)電維護道路實現(xiàn)車輛互通，雖然平面指標(biāo)較高但是縱坡較大，易發(fā)生車速過快或爬坡費力的情況，從而影響行車安全。而方案一平面指標(biāo)較低會使車輛行駛速度不會過大，且縱坡較緩，大車爬坡不費力，故最終推薦方案一。

4 埡口兩側(cè)展線方式的選擇

埡口兩側(cè)的展線應(yīng)考慮埡口位置、自然地形地物、沿線地質(zhì)條件、路線平均縱坡等因素，實現(xiàn)埡口與山下控制點的連接，其方案直接影響了路線總長度與工程量。主要展線方式為自然展線、回頭展線以及螺旋展線。自然展線適用于控制點高差小、地質(zhì)穩(wěn)定的地形，具有指標(biāo)良好、路線長度短、路線不重疊、工程量小等優(yōu)點；當(dāng)控制點高程較大，受地形地貌限制或無法躲避地物或不良地質(zhì)時，可以考慮回頭展線，其缺點是同一坡面回頭前后的路線距離較近，對行車、施工、養(yǎng)護均不利，應(yīng)慎重選擇；而當(dāng)路線需要在某處集中抬高設(shè)計高程才能有效利用周圍有利地形時采用，通常利用山包盤旋或山谷迂回的方式實現(xiàn)，一般較少采用。

本項目K72+910—K74+540段爬坡路段共設(shè)2條路線比選方案。方案一通過較平緩的坡面進行回頭展線；方案二通過沖溝展線達到降低高程的目的。方案一、方案二如圖5、圖6所示，對比情況如表3所示。

圖5 K72+910—K74+540段路線方案一

圖6 K72+910—K74+540段路線方案二

表3 K72+910—K74+540段方案對比表

通過對比，方案二路線長度短，總工程量較小，造價較低，且回頭曲線前后路線距離較遠，施工養(yǎng)護難度較低；但是經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查，此沖溝中地質(zhì)為中、強風(fēng)化泥巖，且地形破碎，落石嚴(yán)重，推薦采用地質(zhì)狀況良好且縱坡較平緩的方案一。

本項目K62+110—K63+650段爬坡路段共設(shè)2條路線比選方案。方案一通過3個回頭曲線在較平緩且無沖溝的坡面展線；方案二先沿著山腰的斜坡爬坡，再通過自然地形接到埡口位置。方案一、方案二如圖7、圖8所示，對比情況如表4所示。

圖7 K62+110—K63+650段路線方案一

圖8 K62+110—K63+650段路線方案二

表4 K62+110—K63+650段方案對比表

通過對比分析可知，方案二平縱指標(biāo)較高，行車平順，但是沿山腰斜坡段對周圍地形破壞嚴(yán)重，挖方工程量大，且與一條現(xiàn)有爬坡農(nóng)村公路（縱坡較大）形成平面交叉，公路功能重復(fù)，故推薦路線方案一。

5 結(jié)語

山區(qū)越嶺公路路線設(shè)計的考慮因素與技術(shù)難點較多，故在設(shè)計過程中，我們需要通過安全、環(huán)境、指標(biāo)、經(jīng)濟、功能等多個方面，對多個路線方案進行綜合比選與深入研究，選擇合理的埡口位置、過嶺高程及埡口兩側(cè)展線方式，從而找到最優(yōu)方案，將設(shè)計工作精益求精。