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摘要:本文针对山区地形地貌等特点,对山区公路路线设计从线形选择、平纵面、构造物的布设以及环境保护等方面提出应注意的问题,并对山区公路路线设计中容易忽视的问题提出建议。
关键词:山区高速公路优化选线
0前言
随着社会经济的发展,公路建设逐步向山区延伸,而山区地形、地质复杂,公路路线布设的限制条件和影响因素很多。山区公路的设计在技术和经验方面面临着前所未有的机遇和挑战。因此,对山区公路的设计进行更深入的研究,探讨出新的设计理念以指导山区公路的设计十分必要。本文试图从以往山区各种等级公路路线设计过程中总结的一些经验和教训,提出几点粗浅的认识,供各位同仁参考。
一、设计标准的掌握
山区高速公路线形设计标准掌握的合理程度直接影响到工程安全、工程造价和环境破坏,也影响了行车安全和实际运营车速。线形设计中,平曲线指标是视距及行车安全的首要影响因素,而纵坡指标是行车速度的主要影响因素。规范规定了各级公路的设计车速和相应线形设计控制指标,同时也规定了各级公路的适应交通量,这就使线形指标的采用有了很大的选择范围。
1、平纵指标的选用尽量结合地形，应抛弃原来追求高指标、大填大挖的设计思路，在“六个坚持、六个树立”指导思想下，坚持“安全、耐久、节约、和谐”的设计理念，灵活选用。
2、如果一条高速公路沿线地形基本相同,为了在安全前提下保证形式速度的一致性,设计时在一定路段内应注意所采用线形指标的均衡性和一致性,避免平面指标的突变。
3、高速公路分段采用不同设计车速时,宜选择分离式隧道等路基分合流段、互通立交等交通转换段、视觉上比较明显的特大桥段等作为不同设计车速标准的分解点,以达到设计标准的自然过渡,并注意避免不同设计车速过渡段前后平面指标的突变。
二、优化选线的几点原则
公路线形是构成公路的骨架,它支配着整个公路规划、设计和施工。线形设计良好与否,对行车安全、舒适、经济、协调、美观等都具有决定性影响。路线设计要综合考虑平、纵、横3者的关系,恰当地掌握标准,做到平面顺适、纵坡均衡、横面合理。
1、山区公路选线的特点
山区公路选线的特点是山高谷深,高差大,地形、地质复杂,工程艰巨,可比选方案多。在地形方面,路线平、纵、横3个方面均受到约束;在地质方面,山区土层薄、岩层厚,岩层产状和地质构造变化复杂,影响线位布设;在气候方面,山区暴雨多、山洪急,溪流水位变化幅度大,是公路定线中不可忽视的因素。因此,在山区选线必须深入调查,认真勘测,精心研究,综合考虑,解决好越岭的垭口、展线的方案等重大问题。
2、山区沿河(溪)线的选择
沿河(溪)线的选择,要处理好河岸的选择、线位高低和跨河换岸地点3者间的关系。利用有利地形,避开工程艰巨和不良地质路段,如泥石流、滑坡、崩塌、岩溶、岩堆、泥沼、冻土等等。跨河换岸时,一般情况下以选择横坡平缓的河岸为佳。有些河岸横坡虽然平缓,但地质不良,岩层倾向于路线,开挖后易产生顺层滑塌的病害,而对岸虽横坡稍陡,但岩层背向于路线,开挖后不易产生顺层滑坡,路线走向则应选择后者。深汕高速公路陆丰路段就出现过这种情况。所以跨河换岸时,要特别注意地质情况的好坏,不能单凭横坡陡缓来决定采用哪一岸的问题。
3、大高差、短直线距离路段展线的升降坡问题
在山岭区选线,经常遇到从山坡脚到山垭口的相对高差较大,而直线距离较短的地形,如何利用有利地形展线是选线成败的关键。在这些区域,一般要利用突出的山梁螺旋展线升降坡并借助修建桥梁、隧道等构造物才能解决问题,如果没有突出的有利山梁地形时,也可以利用山凹螺旋展线升降坡及修建桥梁等构造物来实现。
4、越岭线垭口的选择问题
越岭路线选线时,应结合水文地质情况处理好垭口选择、过岭标高和垭口2侧路线展线方案3者间的关系[3]。垭口是越岭线方案的重要控制点。垭口最好选择与路线总走向一致且标高较低和2侧利于展线的垭口,可缩短公路里程。不需展线或少量展线而又靠近路线总走向的较低垭口为最理想。但有的垭口虽然在路线总走向的位置上,但从垭口到山脚间的距离较短,高差也较大,需要长距离展线时,反而不如展线条件好,离开路线总走向稍远的垭口。有的垭口虽然相对高差较大,但如垭口2侧有较开阔的山坡或山谷可用来展线,或可采用稍长的隧道以降低越岭的海拔标高时,可大大缩短公路运输里程,营运经济效益显著,亦应认真考虑,仔细比选。
5、关于坡长限制
我国规范对各级坡度坡长作出了限制,一般在山区高速公路纵面设计时,为了满足规范对坡长的限制,习惯上将纵坡设置成台阶坡。实际上,台阶坡的设置未必适宜。台阶坡有时很难与地形符合,往往使平纵组合不当,并造成工程量增加;变坡点增多,驾驶者需频繁换挡。而对于下坡车辆来说,设置过多的变坡使行车舒适性降低;两端长陡坡间夹短的缓坡,再配上竖曲线以后,变坡点之间的直线坡段实际上很短或几乎不存在,汽车在频繁换挡的情况下也未必能真正得到休息。如果对各路段都加以对应坡度的坡长限制,而强行将纵坡设计成台阶坡,纵面线形未必能得到有效改善,可能与地形不符,反而会造成工程量增大。
6、长大纵坡应做好安全评价
随着公路建设向山区延伸，长大纵坡引发的交通事故越来越引起人们的重视，八达岭、107粤北段等多个国家级交通黑点都是此类设计问题造成的。针对不可避免的长大纵坡应对路段的通行能力和服务水平进行检验，避免由于通行能力不足导致交通事故增加。分析设置爬坡车道、紧急避险车道、紧急停车带的必要性。
三、采用新型技术手段改进设计方法
1、平面选线方法的改进
在曲线形设计方法中,直线、圆曲线、缓和曲线被视为同等重要的线形加以利用。尤其是缓和曲线,已不仅为缓和行车而设置,而是作为主要的线形要素加以灵活运用,使得线形的平顺程度大大提高,并且增加了结合地形布置路线的自由度,大大提高了平面线形视觉的协调性,特别是在山岭、重丘地区易于布设出技术经济合理的线形，使线位布设与沿线地形吻合,减少高填深挖,同时,也可保证一定路段内平面线形指标的均衡。
2、计算机软件的发展
现代道路勘测设计水平飞速发展,GPS、DTM等勘测手段大大提高了基础资料的利用率,CARD/1、纬地等现代道路设计软件极大提高了道路线形设计的效率。在定线过程中,如能充分利用这些现代高科技手段快速调整路线,检验路线方案的合理性,设计者的意图就能够被充分体现，并且在DTM的支持下，动态可视优化线位，使得设计人员摆脱了烦琐的计算过程，更加专注于优化线位，方案对比更加充分，使得工程更趋合理。
四、结语
山区公路路线设计是公路设计中非常重要的关键环节,路线设计的好坏,影响到公路路网结构的合理、汽车运营的安全舒适、线形指标的合理、工程造价的控制、地形景观的协调等等。设计中应把握好最佳线形选择的科学指标,合理采用路线标准,较客观地选择出综合考虑各主要影响因素的公路最佳路线线形方案,使用最短的路线长度实现最大的综合效果。
参考文献:
[1]中交第一公路勘察设计研究院,高速公路勘察设计论文集,陕西人民出版社,2002
[2]梁勇.山区公路平面线形设计方法适宜性探讨.路基工程,2005(3)
[3]吉木斯,赵俊峰.在山区公路建设中要注意环境保护工作[J].内蒙古公路与运输,2001(增刊)