山區(qū)農(nóng)村公路路線設(shè)計(jì)探究

雷文省

（貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司,貴州 貴陽 550018）

0 引言

農(nóng)村山區(qū)公路項(xiàng)目建設(shè)之初，需對(duì)選線方案進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，結(jié)合地形地貌特征、縱斷面和橫斷面特點(diǎn)確定道路中線位置，并借助線性單元組合優(yōu)化，有效規(guī)避地質(zhì)較差路段，確保山區(qū)農(nóng)村公路行車安全，降低其對(duì)山體破壞，實(shí)現(xiàn)公路與自然的和諧共榮。該文對(duì)山區(qū)農(nóng)村公路路線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了分析，期望相關(guān)研究，為同類項(xiàng)目建設(shè)提供技術(shù)參考。

1 山區(qū)農(nóng)村公路的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及流程

山區(qū)農(nóng)村公路具備技術(shù)等級(jí)低、交通量小、地形復(fù)雜等特點(diǎn)，需要在項(xiàng)目設(shè)計(jì)初期進(jìn)行實(shí)地調(diào)研和可行性分析，通過科學(xué)謀劃確定工作流程：

（1）要結(jié)合交通量預(yù)測(cè)值確定項(xiàng)目功能，并結(jié)合總投資明確公路等級(jí)，充分考慮到了建設(shè)對(duì)環(huán)境的影響，合理設(shè)定公路時(shí)速、通行車型、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等因素。

（2）根據(jù)項(xiàng)目起點(diǎn)和終點(diǎn)位置，結(jié)合區(qū)域地形特點(diǎn)合理布局，提高沿線合理性，解決路線走廊帶相關(guān)問題。

（3）集合施工現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)和地形復(fù)雜程度進(jìn)行合理劃分，實(shí)地調(diào)查后擬定技術(shù)控制要點(diǎn)，并分單元施工，加強(qiáng)技術(shù)管理，提高施工規(guī)范性，采取整體填挖原則達(dá)到平衡，減少回頭曲線和支擋結(jié)構(gòu)，提高道路通暢性。

（4）對(duì)布線狀況合理比較，通過確定小控制點(diǎn)擬定最佳的道路中線，優(yōu)化施工方案[1]。

結(jié)合調(diào)研結(jié)果，山區(qū)農(nóng)村公路地形復(fù)雜，其交通組成與常規(guī)公路有所差異，需堅(jiān)持安全性、便捷性、經(jīng)濟(jì)性的基本原則，進(jìn)行平縱線形指標(biāo)的有效控制，提高線路合理性。根據(jù)實(shí)際狀況可將山區(qū)農(nóng)村公路車型分為小型車和大型車。小型車主要包括小汽車、輕型汽車和中微型面包車。大型車包括大客車、載重汽車等。拖掛車和集裝箱車在常規(guī)公路數(shù)量較少，在縱斷面設(shè)計(jì)方面，可以對(duì)山區(qū)農(nóng)村公路進(jìn)行平縱指標(biāo)的優(yōu)化。

2 小交通量山區(qū)農(nóng)村公路路線設(shè)計(jì)方法

小交通量山區(qū)農(nóng)村公路路線選擇是否合理，是決定道路建設(shè)成果的基礎(chǔ)，項(xiàng)目建設(shè)方案擬定后，需結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)有初步認(rèn)知后采取現(xiàn)場(chǎng)走訪、地質(zhì)調(diào)研等不同策略獲取一手資料。隨后，對(duì)地質(zhì)勘探結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析并廣泛聽取社會(huì)意見，明確路線走向和設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)可能存在的影響因素加以分析。結(jié)合山區(qū)農(nóng)村公路的地形特點(diǎn)，一般情況下可將小交通量山區(qū)農(nóng)村公路路線的線性分為越嶺線、沿河（溪）線和山脊線[2]。

2.1 越嶺線

路線起點(diǎn)到終點(diǎn)需要翻越山嶺的為越嶺線，該路線的關(guān)鍵點(diǎn)在于高程、埡口和兩側(cè)路線的控制。

（1）埡口位置：以山嶺最低點(diǎn)山脊作為埡口，該位置的確定是明確線路走向的關(guān)鍵，可沿縱向方向進(jìn)行路塹的下挖降低高程并縮短線路總長(zhǎng)度，通過上述操作還可減緩坡度，提高行車安全。埡口位置的確定是選線工作的基礎(chǔ)，技術(shù)人員需對(duì)該工藝點(diǎn)重點(diǎn)控制，提高技術(shù)指標(biāo)可行性[3]。

（2）埡口高程：開挖隧道是控制線路總長(zhǎng)的有效措施，該方案多見于高等級(jí)公路，且方案成本較高。低等級(jí)公路一般選擇埡口高度優(yōu)化措施提高路線合理性并優(yōu)化成本。厚度過大者可采取淺挖方案降低工程量，厚度過小者則采取深挖方案提高縱面線形合理性。

（3）埡口兩側(cè)路線：埡口海拔過高，其兩側(cè)應(yīng)選靠陽面，并根據(jù)海拔進(jìn)行最大縱坡的折算，實(shí)現(xiàn)對(duì)縱坡的合理控制。陽面坡面段采取回頭展線減少高差，并加強(qiáng)對(duì)平均縱坡、坡度、坡長(zhǎng)等數(shù)據(jù)的合理控制，使相關(guān)指標(biāo)符合設(shè)計(jì)規(guī)范，并在回頭曲線設(shè)計(jì)的過程中避免應(yīng)用極限值影響行車安全[4]。

2.2 沿河（溪）線

沿河流、溪流走向布設(shè)的線路為沿河（溪）線，線路布設(shè)需確定河岸區(qū)域，以確定路線高度及跨河位置等參數(shù)。

（1）河岸的選擇：結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件，合理選擇河岸，一般優(yōu)先規(guī)則是選擇視野開闊且地質(zhì)條件好的一側(cè)，以提高線路穩(wěn)定性并減少工程量，同時(shí)優(yōu)先選擇村莊、城鎮(zhèn)側(cè)，提高公路的附屬效益。

（2）線位高度：全面分析地質(zhì)勘測(cè)報(bào)告，確保路線線位高于洪水安全高度并小于極限值，將線路設(shè)計(jì)控制在合理、安全、可靠的范圍內(nèi)。

（3）橋位選擇：地形因素影響，可結(jié)合實(shí)際情況選擇設(shè)立橋梁換岸。橋梁需擬定于河床穩(wěn)定、河道順平區(qū)域，結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行橋頭布設(shè)方案的優(yōu)化，提高路線標(biāo)準(zhǔn)可行性以有效控制工程量[5]。

2.3 山脊線

山脊線需考慮以下因素：

（1）公路路線與分水嶺走向一致。

（2）埡口地理位置優(yōu)越，地形平坦。

（3）上下脊存在地形過渡的引線。

（4）分水嶺平面簡(jiǎn)單無迂回或埡口高度差較小[6]。

3 小交通量山區(qū)農(nóng)村公路選線技術(shù)要點(diǎn)

3.1 選擇合適的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

小交通量山區(qū)農(nóng)村公路的建設(shè)應(yīng)當(dāng)結(jié)合地區(qū)需要、地形特點(diǎn)、交通狀況、規(guī)劃狀況等合理確定，根據(jù)不同條件選定相適應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。小交通量山區(qū)農(nóng)村公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的確定需與交通標(biāo)準(zhǔn)和自然環(huán)境相匹配，同時(shí)滿足交通荷載的基本要求，確保行車安全的基礎(chǔ)上增強(qiáng)附加效益。要針對(duì)不同項(xiàng)目合理選擇技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，地質(zhì)條件較好的路段可以適當(dāng)放寬技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留操作空間，對(duì)地質(zhì)條件較差的區(qū)域則提升技術(shù)要求，確保線路合理性保障道路質(zhì)量[7]。

3.2 平面線形指標(biāo)

3.2.1 平曲線半徑

公路項(xiàng)目需對(duì)平曲線半徑合理控制，避免由此導(dǎo)致的安全事故，尤其是在轉(zhuǎn)角較小的區(qū)域如果平曲線較小則會(huì)對(duì)司機(jī)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致誤判并產(chǎn)生錯(cuò)誤操作，從而引發(fā)交通事故。故此，在對(duì)公路線性設(shè)計(jì)時(shí)，需確保公路曲線半徑小于極限半徑，通過擴(kuò)大曲線半徑的方式來達(dá)到合理控制道路行車安全的目的，如果地形條件受限，確實(shí)難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，則可以采用極限半徑的方式加以控制，并設(shè)醒目標(biāo)識(shí)加以提醒。

3.2.2 直線

與平原地區(qū)公路相比，山區(qū)公路地形結(jié)構(gòu)更復(fù)雜、坡度變化更大、線路彎曲更頻繁，司機(jī)在山區(qū)公路行駛更容易產(chǎn)生視覺疲勞，而且山區(qū)公路周邊附屬設(shè)施數(shù)量少，雖然降低了建筑成本，但增加了長(zhǎng)度要求，且無形中增加了司機(jī)駕駛的疲勞感，易引發(fā)事故安全。一般情況下，縣鄉(xiāng)公路具備較高的跨度，不宜選用直線型設(shè)計(jì)，并且需將公路長(zhǎng)度控制在合理的范圍內(nèi)[8]。

3.2.3 緩和曲線

根據(jù)公路建設(shè)規(guī)范，三級(jí)以上公路線路設(shè)計(jì)時(shí)，需確保圓曲線和直線角接觸設(shè)置緩和曲線確保行車安全。緩和曲線設(shè)置多選用回旋線方案，具體長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)結(jié)合項(xiàng)目特征和地質(zhì)特點(diǎn)加以確認(rèn)。進(jìn)行緩和曲線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)以汽車行駛動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)，同時(shí)考慮人體工程學(xué)和舒適度要求，使緩和曲線大于最小標(biāo)準(zhǔn)值，并將線形結(jié)合、公路等級(jí)、美觀度等指標(biāo)考慮在內(nèi)。技術(shù)人員需綜合考慮施工工期、項(xiàng)目進(jìn)展、工程量、技術(shù)成本等因素，避免出現(xiàn)過大的緩和曲線，如果公路等級(jí)小于4級(jí)，在直線和圓曲線交接處可選用加寬緩和段的方式代替緩和線[9]。

3.3 避開不良地質(zhì)

山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，為山區(qū)農(nóng)村公路路線設(shè)計(jì)提出了較高要求，在選線之前需要對(duì)地形特征全面了解，同時(shí)做好地質(zhì)勘測(cè)工作了解影響公路質(zhì)量的地質(zhì)因素，掌握泥石流、滑坡易發(fā)區(qū)域及時(shí)間段，盡量避開該區(qū)域降低可能出現(xiàn)的突發(fā)事故。如果檢測(cè)到不良地質(zhì)條件，需要對(duì)原擬定路線方案進(jìn)行調(diào)整并結(jié)合項(xiàng)目狀況進(jìn)行優(yōu)化。由此可見，公路路線設(shè)計(jì)需在深度地質(zhì)勘測(cè)基礎(chǔ)上全面評(píng)估，結(jié)合當(dāng)?shù)仨?xiàng)目資料避開不良地質(zhì)條件確保公路質(zhì)量，降低行車風(fēng)險(xiǎn)。

3.4 少占耕地，預(yù)防水毀

山區(qū)農(nóng)村河流蜿蜒，小溪曲折迂回，河岸陡坡、水位漲落等因素會(huì)導(dǎo)致明顯的沖刷現(xiàn)象，易對(duì)公路產(chǎn)生影響。因此，在路線設(shè)計(jì)的過程中需要加強(qiáng)對(duì)水文條件的勘測(cè)，充分掌握當(dāng)?shù)氐乃臈l件，避免將線路落在沖刷嚴(yán)重的區(qū)域，同時(shí)還要在公路沿線設(shè)置防水毀措施，確保公路投入使用后不會(huì)受到溪水影響。路線規(guī)劃區(qū)全面綜合相關(guān)因素，盡量減少對(duì)農(nóng)民耕地的占用。作為農(nóng)民收入的主要來源，耕地被占領(lǐng)將會(huì)對(duì)其生存環(huán)境產(chǎn)生直接影響，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境難以恢復(fù)。

3.5 連續(xù)上下坡設(shè)計(jì)問題

山區(qū)農(nóng)村公路高差大，為降低高差一般情況下會(huì)在縱斷面設(shè)計(jì)過程中選用最大坡度、最大坡長(zhǎng)結(jié)合的方式進(jìn)行優(yōu)化組合，達(dá)到以最小工程規(guī)模實(shí)現(xiàn)最大爬坡高度的目的。故此，在線路設(shè)計(jì)的過程中可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行項(xiàng)目可行性分析，充分借助地形布線克服高差，要避免對(duì)極限坡長(zhǎng)和坡度組合的頻繁使用，只有當(dāng)條件極為復(fù)雜確實(shí)沒有其他方案可替代的情況下，方可結(jié)合公路用途、行車車速、性能指標(biāo)等對(duì)坡長(zhǎng)、坡度值加以優(yōu)化，提高設(shè)計(jì)合理性，詳見圖1和圖2所示。

圖2 載重車速度折減與坡長(zhǎng)曲線圖

山區(qū)公路兩個(gè)大縱坡之間應(yīng)當(dāng)穿插合理長(zhǎng)度的緩和坡段以確保行車安全，為上坡車輛提供爬坡的行駛速度，并通過緩和坡段降低下坡車輛的制動(dòng)頻率，通過緩坡設(shè)置實(shí)現(xiàn)縱向排水，提高公路使用壽命。一般情況下，坡長(zhǎng)應(yīng)滿足上坡載重車輛正常行駛的最小加速長(zhǎng)度為宜。地形條件合理的連續(xù)上下坡路段，可以在行車方向右側(cè)設(shè)置避險(xiǎn)通道或爬坡車道提高行車安全性[10]。

4 工程實(shí)例分析

4.1 工程概況

該文對(duì)某小交通量山區(qū)農(nóng)村公路施工進(jìn)行了案例分析。該項(xiàng)目結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無明顯分層，路基寬度為3.5 m，滿足單向通行條件。該項(xiàng)目部分溝壑路段被水沖刷嚴(yán)重，項(xiàng)目沿線缺乏有效的排水措施。

4.2 采用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合我國(guó)道路建設(shè)施工規(guī)范，該項(xiàng)目為四（Ⅱ類）級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，限定時(shí)速為15 km/h，選用瀝青混凝土和水泥混凝土作為路面結(jié)構(gòu)，路面寬度為3.5 m，路基寬度為4.5 m。

（1）超高設(shè)計(jì)：該項(xiàng)目設(shè)計(jì)最高時(shí)速為15 km/h，積雪冰凍區(qū)為超高值，采用線性過渡的方式加以緩和。路基中心為旋轉(zhuǎn)軸，漸變頻率為1/100，并確定最大超高橫坡值為4%。

（2）加寬設(shè)計(jì)：項(xiàng)目路段內(nèi)半徑小于250 m的平曲線進(jìn)行加寬設(shè)計(jì)。加寬值符合四（Ⅱ類）設(shè)計(jì)和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，加寬過渡段均位于緩和曲線范圍內(nèi)。

4.3 路線方案

該項(xiàng)目路線以原有線路為基礎(chǔ)進(jìn)行建設(shè)。該線路整體為南北走向且線形單一，整體長(zhǎng)度為36.8 km，可分為沿溪線、越嶺線和山腰線三個(gè)階段。A路段為沿溪線，坡度較小且線性變化不明顯，平均縱坡值為5.1%。B路段為越嶺線，沿線地質(zhì)條件復(fù)雜，視野多遮擋，平均縱坡值為6.3%。C路段為山腰線，區(qū)域平緩且視野開闊，平面線形布局，平均縱坡約為0.4%。

5 結(jié)語

綜上所述，小交通量山區(qū)農(nóng)村公路線形設(shè)計(jì)，需以地質(zhì)勘測(cè)結(jié)果為基礎(chǔ)，通過設(shè)計(jì)人員對(duì)施工區(qū)域地質(zhì)狀況的分析，結(jié)合工程需求進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化與調(diào)整，從而滿足公路路線基本功能，并提升項(xiàng)目綜合效益。該文相關(guān)分析，為設(shè)計(jì)人員深入了解山區(qū)公路工程項(xiàng)目特點(diǎn)和路線設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)提供了參考，并為路線平縱設(shè)計(jì)指標(biāo)、線形元素的確定，指明了方向。