山嶺重丘區(qū)公路選線要點與案例最優(yōu)解分析

摘要：為深入研究山嶺重丘區(qū)公路選線的設計要點，文章從山嶺重丘區(qū)公路特點出發(fā)，分析了其選線原則、總體思路、方案比選及最優(yōu)解分析等核心設計要點，并以實際工程為案例，對其選線過程進行了詳細分析，運用所分析的設計要點選出該工程最優(yōu)路線，為山嶺重丘區(qū)公路選線提供借鑒。

關鍵詞：公路選線;山嶺重丘區(qū);總體思路;方案比選;最優(yōu)解

中圖分類號：U412.32

0 引言

隨著國家對基礎設施建設的大力投入，作為帶動山嶺重丘地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)全面脫貧與鄉(xiāng)村振興的重要基礎設施，山嶺重丘區(qū)公路也得到了蓬勃發(fā)展[1-2]。而選線作為山嶺重丘區(qū)公路建設最核心也是最關鍵的環(huán)節(jié)，需從地形、地質條件差、區(qū)域控制點多等實際出發(fā)，考慮路線基本走向和技術指標，結合環(huán)評水保、土地指標、施工因素及經(jīng)濟因素，由淺至深，逐步深入，分步驟進行方案的全方位、多層次比選，選出的路線方案才能達到最優(yōu)[3-7]。相對平原地區(qū)，諸多復雜因素使得山嶺重丘區(qū)公路選線難度變得很大。然而，一旦路線設計出現(xiàn)問題，不僅會造成工程投資的增加，而且可能埋下嚴重的安全隱患，從而影響山嶺重丘區(qū)公路的建設水平。

因此，對山嶺重丘區(qū)公路的選線要點進行研究，可以提高山嶺重丘區(qū)公路設計的總體水平，保證整個項目的安全與質量，降低工程造價。

本文在以往研究的基礎上，結合路線設計規(guī)范與實踐設計經(jīng)驗，從山嶺重丘區(qū)公路特點入手，分析其選線原則、總體思路、方案比選、最優(yōu)解分析等核心設計要點，再以某山嶺重丘區(qū)公路工程選線案例為例進行詳細的分析，運用所分析的設計要點選出其最優(yōu)路線，為山嶺重丘區(qū)公路選線提供借鑒。

1 山嶺重丘區(qū)公路特點分析

相比平原地區(qū)，山嶺重丘區(qū)地形多變、地質復雜，公路路線設計需全方位、多層次考慮，才能確保方案經(jīng)濟可行、對自然環(huán)境影響最小。其特點主要有：

（1）技術難度大：需克服大高差及平縱指標均衡的難題，重點解決埡口位置、過嶺高程和埡口兩側展線三個核心問題。

（2）用地空間少：地形陡峭，可直接利用的土地及道路較少，直接決定了路線走向。

（3）不良地質多：滑坡、泥石流、崩塌等不良地質頻繁多發(fā)，地質選線難度大。

（4）環(huán)境要求高：路基高邊坡多，大填大挖多，對環(huán)境影響大，需嚴格控制相關指標。

（5）工程造價高：相比于平原公路，山嶺重丘公路總體造價高，包括構造物建設費用、不良地質處理費用、環(huán)境保護費用等。

2 山嶺重丘區(qū)公路選線要點分析

2.1 總體原則

在對山嶺重丘區(qū)公路進行設計時，應深入調查沿線各類敏感點及礦產(chǎn)資源;綜合考慮與相關公路、鐵路、輸電線路、油氣管道等平面或交叉關系;充分利用地形條件，合理確定埡口位置，盡可能避免高填深挖等現(xiàn)象;盡可能少占基本農田，重視環(huán)境保護。

此外，還應結合其他運輸系統(tǒng)的布局，考慮公路網(wǎng)規(guī)劃、公路功能與等級等情況;考慮社會、經(jīng)濟因素和復雜的自然條件等影響。

2.2 總體思路

根據(jù)《公路路線設計規(guī)范》，并結合道路設計經(jīng)驗，山嶺重丘區(qū)公路選線總體思路如圖1所示。現(xiàn)對選線過程中資料收集、方案初定、實地踏勘、控制點選擇4大關鍵要點進行詳細分析。

2.2.1 資料收集

（1）地形圖（一般收集1∶50 000、1∶10 000、1∶2 000）、無人機航拍照片、已有的調查資料。

（2）交通量及交通組成等交通調查資料。

（3）與本工程相交的道路資料。

（4）路線所經(jīng)范圍的自然條件（包括沿線地質、水文、氣候等）。

（5）路線所經(jīng)范圍的城鎮(zhèn)、基本農田圖斑、相關規(guī)劃等資料。

（6）與路線方案有關的其他資料。

2.2.2 方案初定

實地勘察之前在地形圖上（1∶50 000或1∶10 000）初步選出可行的各種方案。重點應在地形復雜、外界干擾多和牽扯面大的受控路段進行方案比選，如較大溝渠、埡口、礦區(qū)、水源保護區(qū)、生態(tài)保護區(qū)、風俗敏感區(qū)、重要城鎮(zhèn)等。

2.2.3 實地勘察

（1）初步落實各控制點的具體位置。

（2）對路線、大橋、隧道等提出推薦方案。

（3）分段提出采用的技術標準和主要指標。

（4）在對調查資料進行深入研究后，分析對比，鎖定影響路線方案的各大控制點，如埡口位置、過嶺高程、埡口兩側展線條件、特大橋橋位、與其他公路或鐵路相交位置及高程，不良地質地段等。

（5）調查筑路材料地材如砂、石等價格，外購材料如鋼鐵、水泥、木材等價格，運距、供應量情況等。

（6）其他如沿線民族習俗、居住生活供應、氣候特征、地形險阻等情況也應進行調查。

2.2.4 控制點選擇

（1）確定路線起、終點，連接的主要城鎮(zhèn)。

（2）走廊控制因素分析：地形、不良地質、水文、環(huán)境、文物、軍事設施、風俗敏感點、基本農田等。

（3）路線方案擬定：在項目可行前提下，權衡節(jié)點需求與線形，保留方案應具有代表性，該避讓的避讓，該穿過的穿過，不過分強調工點組合。

（4）針對不同的控制節(jié)點，采用如下措施：

①經(jīng)過沿線城鎮(zhèn)的路線布置

公路應結合城鎮(zhèn)規(guī)劃，采用“近鎮(zhèn)不進鎮(zhèn)”的原則。

②經(jīng)過重大工程地質災害的路線布置

調查沿線重大工程地質災害的范圍、分布和嚴重程度，論證并確定繞避或整治方案。

③經(jīng)過橋梁節(jié)點的路線布置

特大橋、技術復雜性大橋的橋位作為路線方案的控制點進行分析，中、小橋涵服從路線總體方案進行設置。

④經(jīng)過水庫、軍事設施等節(jié)點的路線布置

水庫、軍事設施的位置，應為路線走向控制節(jié)點，路線應盡量避繞。

⑤經(jīng)過平交（等級路）節(jié)點的路線布置

平面交叉交角宜為直角;斜交角度<70°時，平面交叉應通過調整匝道線形或通過分隔島和倒流島的布置使交角接近于直角。

2.3 山嶺重丘區(qū)公路路線方案的擬訂與比選要點

路線方案比選是路線設計的重要環(huán)節(jié)，是通過對可行方案的技術指標、經(jīng)濟指標、社會環(huán)境影響等進行全方位、深層次、同深度的分析論證，選出最合理的路線方案。具體比選指標如下：

（1）技術指標：包括路線長度、圓曲線最小半徑及個數(shù)、路線增長系數(shù)、最大縱坡及其最大最小坡長、最小豎曲線半徑等。

（2）經(jīng)濟指標：主要包括土石方、排水及防護的各大路基工程數(shù)量、路面工程數(shù)量、橋隧比、征拆地數(shù)量等影響造價的主要指標。

（3）經(jīng)濟效益及社會效益分析綜合對比。

2.4 平、縱線形及其組合要點

（1）平面：平面上不強拉直線，盡量采用與地形協(xié)調的長緩曲線，同向曲線宜用≥6 v的直線段，反向曲線間應有≥2 v的直線段，直線過短則采用S型曲線。

（2）縱面：縱面起伏不應過于頻繁，坡長宜長，縱坡宜緩，避免鋸齒型坡和短距離的“駝峰”和“凹陷”。相距不遠的同向豎曲線盡量連接，反向豎曲線最好有一段直線。

（3）平縱組合：長陡下坡盡頭避免設小半徑曲線。最不利的情況是凸曲線與小半徑曲線相隔太近，因凸曲線阻礙視線，失去引導視線的作用，應使平、豎曲線重合，注重行車安全性及舒適性。

3 山嶺重丘區(qū)公路選線案例分析

3.1 案例工程背景簡介

本案例工程位于廣西東部，路線大致走向為自東向西，起終點明確，地處山嶺重丘區(qū)。下文對其選線過程進行詳細分析，重點分析其方案比選過程。

3.2 案例工程選線詳細分析

根據(jù)不同的埡口位置，如圖2所示，擬定了兩個方案，分別是圖中的方案一、方案二及其局部比較線方案。

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（1）控制點選定，埡口位置選定

固定控制點為總體布局中確定的點。

方案一A、F為固定控制點，選定B控制點為埡口位置。

方案二①、⑩為固定控制點，選定②控制點為埡口位置。

（2）加密控制點

在體現(xiàn)路線輪廓的基礎上，根據(jù)期間細部地形加設中間控制點，路線方案才能具體確定。

方案一路線于B控制點處挖開埡口，根據(jù)試坡布線的方法大致可以確定E點控制點位置在圖2所示位置，路線繼續(xù)沿山脊線布線，經(jīng)過控制點C、D、E，終于F點。

方案二①與⑩之間跨越四個山梁，三個山谷，包括三組半起伏。根據(jù)試坡布線的方法大致可判斷控制點⑥的大致位置在圖2所示位置。經(jīng)過控制點③、⑤、⑦、⑨，填方大，經(jīng)過控制點②、④、⑥、⑧，挖方較大，做到填挖平衡，終于⑩。

②與⑩之間包括兩組起伏，路線如直連線布線，填方過大，走勻坡線，工程雖小，但路線曲折，走中間合理。

試線完成以后，再從技術指標、工程規(guī)模、地質條件、安全性、生態(tài)環(huán)保及基本農田占用情況等角度定性分析方案一及方案二，尋求方案最優(yōu)解，如表1所示。

經(jīng)綜合比較可知，方案一基本沿舊路布線，縱面指標稍差，但舊路利用率高，基本不占農田，施工方便且行車、運營安全性更優(yōu);方案二雖然縱面指標稍高，充分利用地形展線，但因路線稍長、工程量大、新征土地較多、造價較高、其他優(yōu)勢不明顯而被放棄。

4 結語

綜上分析，山嶺重丘區(qū)公路選線是一個通過尋找控制點并處理好中間相互關系的過程。其基本流程為總體布局定好大方向，再到主要控制點的選定，結合地形、地質及地物條件決定細部。在這一過程中對可能的輪廓方案進行比選，保留2～3個方案，進行下一步細部地形加密控制點的工作，再結合技術指標、工程規(guī)模、地質條件、行車安全性、生態(tài)環(huán)保及基本農田占用情況等角度來分析，才能最后確定路線方案。

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作者簡介：

陳仕奇（1985—），工程師，主要從事道路設計工作。