山區(qū)公路路線設(shè)計原則及要點探究

王碩 施義鋼

[ 作者簡介 ]

王碩，男，河南駐馬店人，河南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院股份有限公司，設(shè)計師，本科士，研究方向：高速公路路線設(shè)計。

施義鋼，男，河南周口人，河南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院股份有限公司，設(shè)計師，本科，研究方向：路線設(shè)計交通安全。

[ 摘要 ]

本文結(jié)合山區(qū)公路的路線選擇、山區(qū)公路的線形設(shè)計現(xiàn)狀，重點分析了路網(wǎng)規(guī)劃、地質(zhì)選拔、線形設(shè)計等幾個方面。在分析高速公路線路設(shè)計的問題時，要對公路的設(shè)計和施工進行深入的研究，才能從根本上保證公路設(shè)計的合理性，從而有效地推動公路設(shè)計項目的穩(wěn)步發(fā)展。

[ 關(guān)鍵詞 ]

山區(qū)公路；路線設(shè)計；要點

中圖分類號：TU99

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2022.15.061

在山區(qū)公路的規(guī)劃設(shè)計中，線形設(shè)計是一個十分重要的問題，它的規(guī)劃將直接影響到未來公路的利用和周邊的山地環(huán)境，同時也會直接影響到高速公路的建設(shè)成本。要想進一步保證山區(qū)公路線形設(shè)計的實用性，就要對山地形的復(fù)雜情況有深刻的認(rèn)識，并在設(shè)計規(guī)劃之前進行全面的調(diào)查。山地公路的修建既要改善山區(qū)的交通狀況，又要對周邊山地自然景觀進行適當(dāng)?shù)谋Ｗo。

1 山區(qū)公路的設(shè)計原則

1.1 安全性

在山區(qū)公路線路的設(shè)計中，一個首要的問題就是如何保證整個路段的安全，即既要保證公路本身的安全，又要保證車輛的行駛安全。例如，在公路規(guī)劃中應(yīng)盡量避開各類地質(zhì)災(zāi)害較多的地區(qū)，如果發(fā)生滑坡等自然災(zāi)害的地區(qū)，以及位于地殼活動斷裂帶和軟弱地基的地區(qū)。如果公路確實不能從根本上避開這些地區(qū)，就要采取適當(dāng)措施，防止可能發(fā)生的自然災(zāi)害，保證公路的安全。

1.2 經(jīng)濟性

公路作為經(jīng)濟發(fā)展的重要支撐，要充分考慮其對經(jīng)濟發(fā)展的拉動效應(yīng)。在選擇山區(qū)公路路線時，要從經(jīng)濟效應(yīng)出發(fā)，從總體上分析其對該地區(qū)的經(jīng)濟貢獻(xiàn)，從而確定該線路規(guī)劃是否具有經(jīng)濟性，能夠?qū)崿F(xiàn)效益最大化。在選線之前，要對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟情況進行細(xì)致的調(diào)研，并在線路規(guī)劃中盡可能地將當(dāng)?shù)貜S礦、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)地等聯(lián)系起來，從而在公路建設(shè)完成后，使之以公路為基礎(chǔ)迅速發(fā)展起來。由于山地公路地質(zhì)條件復(fù)雜，需要大量的投資，因此在進行山地公路設(shè)計時，既要考慮其對未來的經(jīng)濟影響，又要兼顧造價。

1.3 環(huán)保性

高速公路一般都是在市區(qū)間修建的，公路所過之處可能要占用農(nóng)田、山林，會影響到附近的水源。而在山區(qū)修建隧道、橋梁都會給周邊帶來較大的影響。因此，在道路規(guī)劃中，要注意道路對環(huán)境的影響，盡可能避開影響水源、耕地、森林，同時要注意不對道路進行過分的改造和毀壞，保證道路兩側(cè)生態(tài)系統(tǒng)的均衡。隧道開挖可能會造成大規(guī)模的森林砍伐，從而對水資源造成一定的威脅。道路規(guī)劃師要及時與有關(guān)單位進行有效的交流，并采取適當(dāng)?shù)拇胧p少道路建設(shè)對周邊環(huán)境的影響。

2 我國山區(qū)公路設(shè)計現(xiàn)狀分析

我國目前的運輸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、規(guī)劃已進入關(guān)鍵時期，要采用科學(xué)的方式進行路徑規(guī)劃，否則整個工作的執(zhí)行達(dá)不到預(yù)期效果，而且會導(dǎo)致工作混亂。山區(qū)公路的規(guī)劃設(shè)計并不容易，關(guān)鍵在于其設(shè)計的科學(xué)性、合理性和安全性。目前我國山區(qū)公路的規(guī)劃設(shè)計狀況不容樂觀，許多路段因線路的選擇不當(dāng)，在施工中出現(xiàn)了問題。同時，公路品質(zhì)不高，受自然條件的影響，對項目的長遠(yuǎn)發(fā)展不利。山區(qū)公路規(guī)劃的勘察方法不多，許多數(shù)據(jù)運用不夠及時，數(shù)據(jù)和信息顯示出陳舊的特征，要使用科學(xué)的方法進行處理。山區(qū)公路的規(guī)劃工作任重而道遠(yuǎn)，因此在每條公路的選型、施工上，都要有針對性地進行創(chuàng)新，合理地安排各項工作。

3 山區(qū)公路路線設(shè)計策略

3.1 實施路網(wǎng)規(guī)劃

在制定一條山脈的路線圖的時候，工作人員都要規(guī)劃實施路網(wǎng)，先確定一條路的起點和終點，然后再將整條路的方向和中線的位置規(guī)劃出來。同時，在選擇路線的時候，要考慮到當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展情況，如安全、經(jīng)濟、施工、環(huán)境等四個方面，同時認(rèn)真思考每一條公路的可行性。

3.2 線形的選擇與設(shè)計

為了保證公路設(shè)計工作的有效性，應(yīng)該在進行公路選線時有限地選擇深度較大的路線，以便對公路的規(guī)劃進行有效的控制。山區(qū)地形往往較為復(fù)雜，而且要將山區(qū)的位置分割開來也是一件十分麻煩的事情，且在不同的地區(qū)之間存在著很大的區(qū)別。在修建公路的過程中，有許多地質(zhì)現(xiàn)象是很難提前察覺的，往往是在公路修建完畢之后，問題才暴露出來，以至于對公路的正常運行造成了較大的影響。因此，在前期的路線選擇時要進行地質(zhì)勘察，并嚴(yán)格遵循優(yōu)化原則和全面分析的原則。在施工時，經(jīng)常會出現(xiàn)一些地質(zhì)問題，這些問題很有可能會引發(fā)自然災(zāi)害，這就給項目的施工帶來了巨大的難度，甚至?xí)斐蔁o法彌補的經(jīng)濟損失。為了進一步加深對施工區(qū)域的認(rèn)識，有關(guān)部門要盡量做好前期的地質(zhì)調(diào)繪工作，同時還要進行整個線路的物探工作，通過對現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)進行有效的分析，從而找出一些地質(zhì)條件較差的地方并盡量避開。在某些條件尚不明確的地區(qū)，要進行深鉆孔施工，以判斷其是否為不利地段。如果線路設(shè)計要通過不良路段，則應(yīng)盡量減小不良路段的橫穿，以提高工程的安全性，降低公路建設(shè)支出。

3.3 緩和曲線長度

山區(qū)的公路基礎(chǔ)設(shè)施并不完善，大部分的公路都是人工開鑿出來的，再加上多年的自然因素影響，使得山路的長遠(yuǎn)規(guī)劃受到了很大的阻礙。緩和曲線長度的設(shè)計，可以在某種程度上提高公路的平穩(wěn)性，在綜合處理各種缺陷時，采用科學(xué)的方式進行調(diào)整，從而為整體工作的開展打下良好的基礎(chǔ)。緩和曲線長度設(shè)計，應(yīng)與公路設(shè)計規(guī)范相一致，以設(shè)計下限為主要設(shè)計參數(shù)，以保證設(shè)計的合理性（如圖1所示）。山區(qū)的地貌特征是一個不容忽視的問題，在彎道的計算中要保證很高的精度，而且要認(rèn)真地測量和計算超寬過渡段的基礎(chǔ)長度，完全掌握這些參數(shù)以便今后在實際工作中取得更好的成果。

3.4 最大坡度設(shè)計

公路的建設(shè)正在朝著精細(xì)化的方向發(fā)展，每個細(xì)節(jié)都將對公路的長遠(yuǎn)發(fā)展有很大的影響，鑒于今后公路的發(fā)展將面臨許多挑戰(zhàn)，需要在大坡度的設(shè)計上進行不斷的創(chuàng)新，從不同的角度思考，從而推動整體工作的順利進行，最大坡度設(shè)計是其中的一個關(guān)鍵階段。我國的縱向斜率通常較高，對特定地區(qū)的斜率也有嚴(yán)格的要求。在修建山地公路的時候，利用原有的基礎(chǔ)進行加固，可以在斜坡的坡度上做一些適當(dāng)?shù)募痈?，不過最多只能提高1 %。在施工期間，位于海拔3 000米以下的省直公路，其最高縱坡度應(yīng)在10 %以內(nèi)。此外，在坡道設(shè)計時，應(yīng)充分考慮山區(qū)公路的交通狀況，并對今后的發(fā)展作出合理的預(yù)測。

3.5 平面設(shè)計

高速公路的平面線形包括三個線形元素：直線、圓弧、緩和曲線。規(guī)范規(guī)定，直線的長度不能太長，兩圓曲線之間用直線直徑相連時，直線長度不能太短。當(dāng)設(shè)計車速在60千米/小時以上時，最短直線段的最短長度應(yīng)不低于設(shè)計車速的6倍；逆向圓曲線之間的最短直線長度應(yīng)不低于設(shè)計轉(zhuǎn)速的2倍。當(dāng)設(shè)計車速在40千米/小時以下時，可以參考以上的標(biāo)準(zhǔn)。在實際應(yīng)用中，由于山區(qū)地形復(fù)雜，曲線之間的直線長度難以達(dá)到要求，如果在設(shè)計中為了達(dá)到指標(biāo)而進行大填大挖，導(dǎo)致工程量的增加及對自然環(huán)境的破壞是不可取的。在設(shè)計車速不超過40千米/小時的條件下，最小的同向曲線直線長度可以為2V，而逆向曲線之間的直線最小長度可以為1V。在平面線形中，圓弧是常見的元素。無論路面的角度有多大，都要有一條圓形的曲線。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了最大圓弧半徑；圓曲線最小半徑不包括超高圓曲線最小半徑、圓曲線最小半徑的一般數(shù)值和最大超高數(shù)值。在設(shè)定圓曲線時，應(yīng)考慮地勢，以2 %～4 %的超高為合適的圓曲線半徑。但山區(qū)受自然條件、地質(zhì)、生態(tài)等因素的制約，在實際應(yīng)用中，為使線形與地形更好地結(jié)合，減少工程規(guī)模，可選用最小半徑的普通值，在地形條件特別復(fù)雜的路段，應(yīng)確保前后線的平衡性、視線距離和必要的安全措施。為了達(dá)到平曲線、圓曲線與直線的順利過渡，在直線與無超高最小半徑的圓弧相交時，應(yīng)設(shè)置緩沖線，緩沖線應(yīng)設(shè)置旋轉(zhuǎn)線，4級高速公路由于設(shè)計速度緩慢，可以不設(shè)置，但應(yīng)設(shè)置超高加寬過渡路段。標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)于回轉(zhuǎn)的最小長度規(guī)定，回旋線在使用時需要滿足超高和加寬過渡部分的要求。應(yīng)根據(jù)地勢及線路要求，合理選擇旋轉(zhuǎn)曲線的參量。

3.6 橫向視距設(shè)計

山區(qū)公路的橫向凈間距受到側(cè)向障礙的影響較大，并且會對行車安全造成一定的影響，因此在進行山區(qū)公路線路規(guī)劃時，應(yīng)事先進行全面的檢查，并應(yīng)注意以下三方面問題：第一，對山區(qū)公路的橫向視距進行精確的測量，并合理地控制開挖過程中的右側(cè)工程量；第二，在山區(qū)公路的中心位置，應(yīng)合理設(shè)置隔離帶，以降低公路上障礙物對公路的正常行駛造成的影響；第三，針對山區(qū)公路施工的特點，采取相應(yīng)的防護措施，避免障礙的侵入，同時科學(xué)地確定山區(qū)公路的彎道半徑。

3.7 平面縱組合的設(shè)計要點

山區(qū)公路一般是一條長的、多彎的公路，甚至是全曲線的公路，因此要重視平縱和直線的結(jié)合。設(shè)計者應(yīng)該盡量避免拐點重疊，對凹型豎曲線的底部、凸型垂直曲線的頂端和逆向的彎曲進行詳細(xì)的分析，找出一個合理的斜坡，防止二者重疊和道路的彎曲變形。在山區(qū)公路上，當(dāng)設(shè)計時速超過40千米時，設(shè)計者要在接近頂端時，注意到平坦的曲線，以防止急轉(zhuǎn)彎，減少安全事故。

3.8 設(shè)計質(zhì)量控制

目前，我國的山區(qū)公路設(shè)計已經(jīng)可以用科學(xué)的方法來完善，而且在解決問題的過程中也有了一些有針對性的創(chuàng)新。今后，要繼續(xù)合理地控制山區(qū)公路的設(shè)計質(zhì)量，保證在提高質(zhì)量時有好的基礎(chǔ)，堅持全面的規(guī)劃，以正確的方式進行改造。對山區(qū)公路的規(guī)劃設(shè)計應(yīng)充分考慮公路兩側(cè)的地形地貌、氣候、水文狀況，并主動了解山地的各類植被和覆蓋情況，從源頭上加強水土保持工作。另外，要注意的是工程和生物措施，要強化公路沿線的水土保持工作，防止公路建設(shè)中的水土流失和崩塌。

4 結(jié)束語

總體來說，在山區(qū)公路的規(guī)劃設(shè)計中，要充分考慮山區(qū)的地形、地質(zhì)等環(huán)境因素，并進行相應(yīng)的改進，從而減少山區(qū)公路建設(shè)的不確定性。在公路設(shè)計中，只有綜合考慮各種因素，才能提高公路工程的整體質(zhì)量。

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