山區(qū)二級(jí)公路工可路線方案設(shè)計(jì)比選研究

張曉馳，王 涌

(廣西交科集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

二級(jí)公路是市縣與鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的重要交通聯(lián)系，其建設(shè)和完善能帶動(dòng)沿線區(qū)域的政治文化、經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展。隨著國(guó)家扶貧政策的不斷落實(shí)，貧困山區(qū)逐步修建形成以二級(jí)公路為主的國(guó)省道網(wǎng)絡(luò)。

公路項(xiàng)目的工程可行性研究，是通過對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)必要性、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、路線方案、投資估算、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、社會(huì)評(píng)價(jià)等多個(gè)方面的綜合研究論證，從而確定推薦路線方案，并作為建設(shè)項(xiàng)目決策的重要依據(jù)。其中，路線方案的設(shè)計(jì)比選研究是公路工程可行性研究中最重要的一環(huán)，需要綜合考慮地形地貌、地質(zhì)條件、路網(wǎng)規(guī)劃、環(huán)境資源等，才能最大化地為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供服務(wù)，在盡量減少工程規(guī)模、節(jié)省投資的情況下達(dá)到較高的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[1]。

1 山區(qū)二級(jí)公路路線方案設(shè)計(jì)原則

公路屬于永久性基礎(chǔ)設(shè)施，建成后會(huì)占用稀缺的土地資源，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)遵循相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則，以保障公路建設(shè)的效益最大化[1]。

1.1 符合路網(wǎng)規(guī)劃及土地利用規(guī)劃

為適應(yīng)地方區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并統(tǒng)籌計(jì)劃未來一段時(shí)間的發(fā)展方向，地方政府針對(duì)自身發(fā)展情況，綜合考慮人民生產(chǎn)生活等需求，制定相應(yīng)合理的路網(wǎng)規(guī)劃及土地利用規(guī)劃。公路方案設(shè)計(jì)在可行性研究階段，原則上應(yīng)符合上述規(guī)劃要求。

1.2 符合公路設(shè)計(jì)規(guī)范

山區(qū)公路往往位處海拔相對(duì)較高、高差變化較大的地形復(fù)雜區(qū)域，常常伴隨滑坡塌方等地質(zhì)災(zāi)害，需要克服連續(xù)爬坡、迂回盤旋等困難。為保證公路行車安全性及舒適性，合理確定公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)規(guī)范的要求來布設(shè)路線是山區(qū)公路設(shè)計(jì)的重中之重。

1.3 符合生態(tài)環(huán)保要求

山區(qū)公路的建設(shè)，不可避免地要產(chǎn)生較大的土石方開挖、填筑和廢棄，在這一過程中對(duì)環(huán)境的破壞具有不可恢復(fù)性。因此，路線設(shè)計(jì)中必須遵循生態(tài)保護(hù)的理念，避開生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)，順應(yīng)地形地勢(shì)合理布設(shè)平縱面路線，減少大填大挖，避免水土流失對(duì)環(huán)境的破壞，營(yíng)造人與自然和諧發(fā)展的平衡關(guān)系[1]。

1.4 盡量避免房屋、資源、農(nóng)地的占用

山區(qū)是人類生存資源的寶藏，蘊(yùn)含著豐富的礦產(chǎn)、森林、農(nóng)地等資源，無數(shù)的鄉(xiāng)村依靠大山資源扎根建設(shè)，逐漸發(fā)展壯大。但由于地形變化復(fù)雜，山區(qū)最稀缺的資源還是農(nóng)用耕地。故山區(qū)公路在工可路線設(shè)計(jì)前，應(yīng)充分調(diào)查沿線周邊的鄉(xiāng)村規(guī)劃、房屋聚集地、重要礦產(chǎn)地、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)等分布情況，盡量繞避以減少對(duì)稀缺資源的占用。

2 山區(qū)二級(jí)公路路線方案設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 確定路線關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)

根據(jù)外業(yè)調(diào)查及相關(guān)資料收集，確定路線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)，如鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心區(qū)、重要結(jié)構(gòu)物、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)、核心生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)等，為路線必須避讓的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)；如高等級(jí)公路或鐵路預(yù)留的下穿通道、已規(guī)劃預(yù)留的公路接點(diǎn)、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)預(yù)留空隙等，為路線必須經(jīng)過或相接的關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)。路線設(shè)計(jì)前，應(yīng)將關(guān)鍵控制節(jié)點(diǎn)標(biāo)示在地形圖中，作為設(shè)計(jì)參考的重要依據(jù)。

2.2 篩選可能跨越的埡口

埡口是山脊上呈馬鞍狀的明顯下凹地形，是山區(qū)公路越嶺的必經(jīng)之地，克服相對(duì)高差最低處，故應(yīng)作為越嶺布線的重要控制點(diǎn)。通過對(duì)地形圖高程線的分析，篩選出多個(gè)適應(yīng)路線總體方向的埡口，根據(jù)每個(gè)埡口不同的位置，測(cè)量統(tǒng)計(jì)克服高差擁有的平面布線資源，初步計(jì)算平均縱坡并匹配相應(yīng)的路線方案。當(dāng)計(jì)算平均縱坡小于規(guī)范值時(shí)，說明平面布線資源尚有富余，可在初步路線方案基礎(chǔ)上繼續(xù)優(yōu)化；當(dāng)計(jì)算平均縱坡大于規(guī)范值時(shí)，需要尋找自然展線或回頭展線的地形空間，降低縱坡。若地形條件較差，則考慮放棄該埡口。

2.3 利用舊路優(yōu)化路線

山區(qū)二級(jí)公路由于建設(shè)條件困難，服務(wù)人口較少，往往建設(shè)資金比較緊張，需要在路線設(shè)計(jì)時(shí)盡量避免數(shù)額龐大的工程量，因此，通過利用舊路優(yōu)化路線線型對(duì)于山區(qū)二級(jí)公路就顯得尤為重要。山區(qū)舊路通常為三、四級(jí)公路，大部分路段順自然山勢(shì)布線，采用合理埡口，已有一定工程規(guī)模，適合沿線擴(kuò)建，可減少大量重復(fù)工程。但局部路段路面狀況較差，彎道半徑小，沒有緩和曲線，路線迂回多彎，就需要從安全、經(jīng)濟(jì)的角度優(yōu)化設(shè)計(jì)或重新布線。

2.4 避繞其他影響資源

在優(yōu)化路線方案過程中，還應(yīng)考慮盡量避繞其他非重要影響資源，如非常用水源地、低級(jí)別種植林地、非受限礦產(chǎn)資源、低壓電線、零星墳?zāi)沟?，減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)和資源的占用。

3 實(shí)例分析

3.1 項(xiàng)目概況

某省道廟神至龍頭公路位于廣西北部都安瑤族自治縣及河池市宜州區(qū)境內(nèi)，項(xiàng)目全長(zhǎng)約23 km，主要控制點(diǎn)為廟神鄉(xiāng)與龍頭鄉(xiāng)。該項(xiàng)目屬于省道網(wǎng)規(guī)劃，目的為實(shí)現(xiàn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)之間的交通互聯(lián)。

3.2 項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)

項(xiàng)目位于廣西山字形構(gòu)造的前弧西翼中段，云貴高原向廣西盆地過渡的斜坡上，是全國(guó)巖溶地貌發(fā)育最為典型的地區(qū)之一。項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)以高山丘陵為主，低山次之，洼地密布，石山連綿成片，峰叢峰林地貌發(fā)育。項(xiàng)目起點(diǎn)廟神鄉(xiāng)區(qū)域海拔高度為170 m，終點(diǎn)龍頭鄉(xiāng)區(qū)域高程為200 m，中間翻越山嶺的最高高程為495 m，相對(duì)高差達(dá)295～325 m，地面自然坡度>20°，屬于山嶺重丘地區(qū)(Ⅲ類)。考慮到項(xiàng)目地形復(fù)雜，布線困難，為減少對(duì)沿線原有地貌的大面積破壞，防止水土流失和減少大面積土地占用，同時(shí)達(dá)到服務(wù)鄉(xiāng)鎮(zhèn)對(duì)外交通的規(guī)劃性質(zhì)與功能定位。項(xiàng)目采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為40 km/h，路基寬度為8.5 m。

3.3 舊路情況

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)已建的舊路均為四級(jí)公路，路基寬度為6.5 m，分別為縣道X909、縣道X910、鄉(xiāng)道Y019公路，總體路線線型一般，個(gè)別舊路局部路段為連續(xù)回頭彎，縱坡較大。已建的高等級(jí)公路為河都高速公路。經(jīng)調(diào)查，在區(qū)域內(nèi)可滿足本項(xiàng)目下穿的分離式橋梁的建設(shè)地點(diǎn)分別位于龍盤村與黃難村。由于本項(xiàng)目必然和高速公路交叉，因此兩處下穿成為路線控制關(guān)鍵點(diǎn)，將路線分為北走廊帶與南走廊帶。

3.4 山區(qū)埡口情況

經(jīng)地形圖分析，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)的主要埡口有三處：北走廊帶埡口1高程為406 m，埡口2高程為415 m，南走廊帶埡口3高程為255 m。埡口及主要控制點(diǎn)高程如表1所示。

表1 埡口及主要控制點(diǎn)高程一覽表

3.5 路線方案設(shè)計(jì)

(1)根據(jù)北走廊舊路及埡口情況，分別設(shè)計(jì)C線與E線方案

C線方案全線為越嶺線，前半段廟神至埡口1段，主要沿舊路縣道X909布線，需克服高差為236 m，爬坡路線長(zhǎng)度為10.4 km，平均縱坡為2.27%，符合路線設(shè)計(jì)規(guī)范二級(jí)公路平均縱坡<5.5%的要求。后半段設(shè)計(jì)路線，由于從埡口2至山腳平地需要克服高差215 m，降坡路線長(zhǎng)度僅有2.3 km，平縱縱坡為9.35%不滿足規(guī)范，同時(shí)埡口1至埡口2段舊路不能有效降低設(shè)計(jì)標(biāo)高，故后半段路線放棄沿舊路布線改建，在埡口1處新建展線下坡，沿山坡及其他低埡口逐漸降低標(biāo)高。經(jīng)自然展線，C線方案至埡口2附近時(shí)，標(biāo)高已降為320 m，再布設(shè)至山腳平地僅需要克服高差120 m，平縱縱坡為5.22%，滿足規(guī)范要求。

E線方案全線也為越嶺線，前半段與C線方案一致，后半段繼續(xù)沿舊路布線至埡口2。由于埡口2至山腳平地高差大，直線降坡距離不足，故路線需要沿另一側(cè)山坡迂回展線，逐漸降低標(biāo)高。經(jīng)展線設(shè)計(jì)，平縱縱坡為5.03%，滿足規(guī)范要求。

(2)根據(jù)南走廊舊路及埡口情況，設(shè)計(jì)K線方案

K線方案前半段為沿河線，路線沿縣道X910布線，舊路線型較好，經(jīng)永樂村、黃難村后跨越刁江；后半段為越嶺線，大部分可沿農(nóng)村公路布線，控制埡口3的高程為255m，克服高差不大，縱坡布設(shè)條件較為富足，能較好地?cái)M合舊路標(biāo)高，平均縱坡為3.67%，滿足規(guī)范要求。

3.6 路線方案比選

C線方案、E線方案與K線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較情況如表2所示。

經(jīng)方案對(duì)比，北走廊帶C線方案利用了高程相對(duì)較低的埡口1提前降坡，路線長(zhǎng)度相對(duì)E線方案減少，平面及縱面指標(biāo)相對(duì)較優(yōu)，主要的建設(shè)工程數(shù)量和土地占用也相對(duì)較少，建設(shè)投資較E線低，故北走廊帶比選推薦C線方案。

南走廊帶K線方案更充分地利用了舊路，跨越埡口3高程最低，路線長(zhǎng)度最短，平面及縱面指標(biāo)均比C線更優(yōu)，主要的建設(shè)工程數(shù)量和土地占用相對(duì)最少，建設(shè)投資最低，經(jīng)對(duì)比北走廊帶C線，確定總體路線推薦K線方案。

表2 C線、E線與K線方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性比較情況表

4 結(jié)語

山區(qū)二級(jí)公路工可路線方案的設(shè)計(jì)是一個(gè)循序漸進(jìn)、不斷優(yōu)化的過程，需要設(shè)計(jì)者充分考慮以地形地勢(shì)、交通條件為主的眾多影響因素，細(xì)致深入地進(jìn)行多層次、全方位的綜合比選[2]。本文以省道廟神至龍頭公路工可路線方案設(shè)計(jì)為例，通過多個(gè)路線方案比選，確定最終的推薦方案，體現(xiàn)了埡口選擇、舊路利用在山區(qū)二級(jí)公路路線方案設(shè)計(jì)的重要性，為山區(qū)二級(jí)公路選線提供了一定的參考和借鑒。