黃土山區(qū)公路改建平均縱坡超標(biāo)路段安全風(fēng)險論證

張貴生

(甘肅省交通科學(xué)研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

黃土山區(qū)公路越嶺線改建主要包括平面線形、路線縱坡、路基寬度及橋涵構(gòu)造物、路面結(jié)構(gòu)層等，而路線縱坡的改善是山區(qū)公路越嶺線改建的重點之一，尤其是任意三公里平均縱坡是公路改建的重點也是難點。但是黃土山區(qū)公路往往山高谷深、高差大，且地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，工程艱巨。在地形方面，路線平、縱、橫三個方面均受到約束，一側(cè)臨山，山體陡峻、邊坡穩(wěn)定性差，一側(cè)臨溝，坡陡溝深；地質(zhì)方面，濕陷性黃土、黃土陷穴廣泛分布，土質(zhì)粘聚力較低，土體穩(wěn)定性較差。路線設(shè)計時應(yīng)充分考慮地形地質(zhì)條件，盡量減少對穩(wěn)定山體的開挖，減少次生災(zāi)害的發(fā)生及完工后養(yǎng)護成本，綜合考慮，合理設(shè)計縱坡。對輕微超標(biāo)路段通過增加必要的工程安防措施，并充分論證風(fēng)險等級，確保行車安全。

1 黃土山區(qū)公路改建路線設(shè)計原則

黃土山區(qū)改建公路路線設(shè)計除應(yīng)遵守公路選線的一般原則外，還要根據(jù)工程量大小、技術(shù)指標(biāo)及改建公路等級提高程度等因素，采用充分利用與積極改造相結(jié)合的原則。當(dāng)工程量增加不大卻能顯著提高技術(shù)指標(biāo)時，應(yīng)以改建為主。而當(dāng)改建提高技術(shù)指標(biāo)有限、實施難度較大且工程規(guī)模顯著增加時，應(yīng)以利用為主。既要防止忽視標(biāo)準(zhǔn)過分遷就現(xiàn)有公路，又要避免片面追求過高標(biāo)準(zhǔn)，大量廢棄原有公路，而應(yīng)綜合考慮，合理掌握線形指標(biāo)，首先保證安全的同時，也應(yīng)做到經(jīng)濟合理。

平均縱坡是指一定長度的路段縱向所克服的高差與該路段長度的比。平均縱坡是衡量路線線形設(shè)計質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。平均縱坡與坡道長度有關(guān)，還與相對高差有關(guān)?！稑?biāo)準(zhǔn)》規(guī)定二、三、四級公路越嶺路線連續(xù)上坡（或下坡）路段，相對高差為200～500m 時，平均縱坡不應(yīng)大于5.5%；相對高差大于500m 時，平均縱坡不應(yīng)大于5%。并且任意連續(xù)3km 路段的平均縱坡不宜大于5.5%。

2 某黃土山區(qū)改建公路概況

該山區(qū)公路改建項目工程地形復(fù)雜，一側(cè)臨深溝、一側(cè)靠山坡，自然山坡陡峻，基本沒有展線的余地。另外該項目位于黃土地區(qū)，濕陷性黃土、黃土陷穴分布廣泛，土質(zhì)松散，強行降坡開挖山體，會引起山體邊坡失穩(wěn)處治困難，而且會帶來次生災(zāi)害。K109～K114 段現(xiàn)有公路如圖1、圖2 所示。

圖1 K111+500-K113+500

圖2 K113+500-K114+900

該山區(qū)改建公路越嶺線K109～K114 段相對高差220m。K110+805～K113+805，平均縱坡5.62%，即任意3km 平均縱坡超標(biāo)，超標(biāo)分別為0.12%，屬輕微超標(biāo)。

3 平均縱坡超標(biāo)路段論證

3.1 技術(shù)經(jīng)濟方面

減小平均縱坡一般有兩個途徑，其一為利用有利地形展線，即增長路線長度；其二是起始段填筑或終點段下挖，降低相對高差，從而達(dá)到降坡的目的。經(jīng)過現(xiàn)場實際踏勘，該項目本段路線地形復(fù)雜，一側(cè)臨深溝、一側(cè)靠山坡，自然山坡陡峻，沒有較為平坦開闊的地形進行展線，且山體土質(zhì)為均為粉質(zhì)黃土，邊坡穩(wěn)定性較差。

3.1.1 路線平面調(diào)整論證

1)設(shè)計采用平面技術(shù)指標(biāo)。本項目K110+805～K113+805（縱坡5.62%）段平面線形指標(biāo)基本達(dá)到了設(shè)計速度30km/h 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中有三處采用極限最小半徑R=30m，緩和曲線最小長度Ls=25m。

2)調(diào)整平面線型采用平面技術(shù)指標(biāo)。為降低縱坡增長路線，根據(jù)現(xiàn)場實際地形調(diào)整平面。順地形（即舊路）布線，減少工程實施難度，降低工程造價。調(diào)整后K110+805～K113+805 路線長度增加54m，縱坡5.62%下降至5.520%。平面線形指標(biāo)多處不能達(dá)到設(shè)計速度30km/h 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其中有12 處曲線半徑小于極限最小半徑R=30m，8 處緩和曲線長度小于最小長度Ls=25m，而且調(diào)整后縱坡還是大于5.50%。

經(jīng)現(xiàn)場查勘，平面調(diào)整后土石方數(shù)量雖有所減少，但路線增長，路面工程增加，因此工程投資相差不大，但平面技術(shù)指標(biāo)相差較為明顯，多處不能達(dá)到設(shè)計速度30km/h 的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1.2 路線縱面調(diào)整設(shè)計論證

1) 設(shè)計采用縱面技術(shù)指標(biāo)。本項目設(shè)計文件K110+805～K113+805（縱坡5.62%）段，K110+805 前坡（K110+445-K110+805）2.972%，后坡（K113+805-K113+960）2.983%。

2)調(diào)整縱坡采用縱面技術(shù)指標(biāo)。對該段K110+805～K113+805 縱坡調(diào)整，K110+805～K113+805 縱坡5.62%調(diào)整到5.50%即調(diào)整相對高差3.6m。通過對圖紙反復(fù)研究，K110+805 抬高1.0m,前坡（K110+445-K110+805）3.25%，K113+805 降低2.6m，后 坡（K113+805-K113+960）4.658%。該段最大縱坡及坡長不變。縱坡調(diào)整前后的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)列于表1。

表1 縱坡調(diào)整前后主要技術(shù)經(jīng)濟對照表

3.1.3 路線平縱面調(diào)整設(shè)計論證建議

通過平縱面設(shè)計調(diào)整論證，路線平面調(diào)整基本不可行。路線縱面調(diào)整需增加支擋工程，而且自然邊坡陡峻，防護工程實施較困難。另外K112+000-K114+500 處路線右側(cè)路塹邊坡高而陡，下挖后必然刷邊坡，邊坡不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生次生災(zāi)害。因此建議對本段縱坡超標(biāo)路段加強交通安全設(shè)施，完善標(biāo)志標(biāo)線設(shè)置，保障車輛安全通行。

3.2 交通安全方面

按照交通部《公路安全生命防護工程實施技術(shù)指南》，在K110+805～K113+805 段、靠溝側(cè)設(shè)置了混凝土護欄、鋼波形梁護欄，在急彎或連續(xù)急彎，特別是連續(xù)下坡路段小半徑曲線的外側(cè)，設(shè)置了防撞護欄及視線誘導(dǎo)設(shè)施，在陡坡路段設(shè)置了減速震蕩標(biāo)線及醒目的陡坡路段減速慢行等交通標(biāo)志牌。

根據(jù)《公路安全生命防護工程實施技術(shù)指南》，對K110+805～K113+805 段平均縱坡超標(biāo)路段進行公路風(fēng)險評估計算，結(jié)果表明公路風(fēng)險HR=1.719，如圖3 所示。按照公路風(fēng)險指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)，HR=1.719≤3，風(fēng)險等級為一級，即低風(fēng)險，可以看出，在增加必要安防設(shè)施的前提下，本項目平均縱坡超標(biāo)的路段風(fēng)險狀況為低。見表2。

表2 公路風(fēng)險指標(biāo)分級標(biāo)準(zhǔn)

圖3 公路風(fēng)險分析

4 結(jié)語

黃土山區(qū)改建公路任意三公里平均縱坡設(shè)計是較為復(fù)雜的技術(shù)工作，要采用充分利用舊路與積極改造相結(jié)合的原則。不但要考慮等級提升的技術(shù)指標(biāo)，還要充分考慮地形、地質(zhì)條件，高填、深挖的施工及行車安全，更要考慮工程造價、完工后的次生災(zāi)害及養(yǎng)護成本?？v坡設(shè)計時要綜合考慮，在技術(shù)經(jīng)濟、工程安全方面充分論證，在確保交通安全的前提下，確定最優(yōu)方案，以減少次生地質(zhì)災(zāi)害，降低公路風(fēng)險，節(jié)約工程投資。