關于山地高速公路的設計分析

【摘 要】本文筆者結合以往山地各種等級公路勘察設計過程中總結的一些經驗和教訓，提出幾點自己的看法，供各位同行參考。

【關鍵詞】高速公路設計；路線設計

近幾年來，隨著經濟的發展，高速公路建設不斷的發展。山地區域地形、地質復雜，高速公路設計、施工的限制條件和影響因素很多，山地高等級公路的設計在設計技術和施工經驗都面臨著前所未有的機遇和挑戰。

1 路線設計

公路線形是構成公路的骨架，它支配著整個公路規劃、設計和施工。路線設計應使汽車能夠迅速、安全、舒適地行駛，既要求采用與設計行車速度相應的線形指標，又必須保證線形的連續、均衡與協調。使用最短的路線長度實現最大的綜合效果為佳，比如路線標準高、構造物少、造價省等。

1.1 平面設計

公路是設置在自然景觀中的構造物，應與地形、地物、地貌等自然環境和諧地融為一體。公路平面線形設計應結合地形、地質、坡度點等各種具體的條件，靈活應用相應技術標準，合理設計組合直線、緩和曲線、圓曲線等線形要素。在運用圓曲線時，一般用最小平曲線半徑的4~8倍，地形條件受限制時，因地制宜適當降低平面指標，采用大于或等于圓曲線最小半徑的一般值。

1.2 縱坡設計

山嶺重丘區山高田少，路線的縱坡設計直接影響著公路用地、路基土石方量、路基防護、兩側景觀的協調和建成后的運營效果。縱斷面線形與地形相適應，設計成視覺連續、平順而圓滑的線形。縱斷面設計比較突出的是豎曲線半徑的選取和平豎曲線個數比或兩者的一一對應關系問題。

1.2.1 凸曲線設計

山地公路由于受地形地貌等因素的制約，連續小半徑短平曲線與連續大縱坡小半徑豎曲線的組合時常出現。此時宜適當加大凸曲線半徑，以便增大視距，保證曲線上任何一點均能看清前方平曲線的變化，以保證行車安全。

1.2.2 凹曲線設計

對于凹曲線來說，凹曲線半徑容易滿足規范要求，但有時往往為了追求凹凸曲線指標的均衡而增大凹曲線半徑，這樣勢必造成工程量增加，對造價控制不利。因此，在設計中不宜一味追求高指標而增大凹曲線半徑。

2 邊坡設計

山地高等級公路建設施工不可避免地會出現大量的高填路堤和深挖路塹邊坡，若處理不當極易發生坍塌、滑移的事故，造成交通中斷，嚴重影響公路的運行效率。山地高等級公路邊坡設計的主要內容是確定邊坡形狀和坡度。

2.1 邊坡形狀的選擇

挖方邊坡通常有直線形、折線形和臺階形3種形狀。

2.1.1 直線形是指從坡頂到坡腳采用單一坡度。當邊坡高度不大、巖土性質相同、風化破碎（密實）程度相差較小時，宜采用此

種形式，它施工簡單、方便。

2.1.2 折線形是指自上而下按巖土性質的差異而采用不同的坡度。變坡點設在使上部坡度的作用充分發揮的高度處，或設在巖土性質突變處。變坡點應盡量設置少點，一般為2~3次，以免增加施工難度。

2.1.3 臺階形是指在邊坡中部或巖土層分界處設置1~2m的平臺，并在平臺處設置2%~4%的向外橫坡以便排水。當挖方邊坡較高易受雨水沖刷、軟硬各層均很厚時，宜采用此形式。

2.2 邊坡坡度的確定

2.2.1 土質邊坡。綜合考慮邊坡高度、土的密度、土的成因類型及生成時代、地下水和地表水情況等因素確定。所以邊坡坡度宜用1∶1~1∶1.75，既可增強邊坡的穩定性，防止水土流失，又便于邊坡綠化。

2.2.2 巖石邊坡。巖石挖方邊坡，應根據邊坡高度、地質構造、巖性、地下水和地表水的情況、施工方法和地震作用等因素綜合分析確定，對于易風化的巖石，坡度應比規范規定的取值范圍適當增大一些，而對于受巖層構造面控制，構造破碎帶和嚴重風化破碎帶的巖石邊坡，坡度應根據具體情況，適當放緩一些，并加強防護加固措施。

2.3 特殊邊坡設計

2.3.1 黃土挖方邊坡

黃土挖方邊坡傳統的設計理念是充分利用黃土邊坡直立性特點，采用較陡的邊坡坡率（1：0．5或1：0．75），以節省開挖土方和占地。但因邊坡穩定的需要，卻采用了較寬的平臺（一般為2米，邊坡高度較高時，依據穩定性計算結果采用了4米、6米、8米、10米甚至更寬的平臺，相當于采用卸載的方法以滿足邊坡穩定的安全儲備），綜合坡率等于或大于1：1，高度較高時甚至達到1：1．4，如邊坡形式一。既沒有減少占地，又沒有減少開挖土方，反而產生了因邊坡坡率較陡，雨水不能有效滲入，以致于無法綠化或養護成本太高的問題。利用黃土直立性的特點沒有達到任何目的。

所以可采用坡率1：1一坡到頂，以利植草。為減小徑流面積避免沖刷，采用內置平臺，如邊坡形式二 或綜合坡率等于1：1的小臺階邊坡以利植灌木，如邊坡形式三。相對于傳統的設計方法既不增加開挖土方和占地，又便于邊坡綠化。綜合坡率大小依邊坡穩定性計算結果確定。

2.3.2 石質挖方邊坡

按規范要求，挖方邊坡每隔8到1O米設置平臺截水溝一道，設置的目的是為減小單元徑流面積，避免產生較大的徑流而對邊坡產生沖刷。但對弱風化的石質邊坡，再大的徑流也不會對邊坡產生沖刷。所以，對弱風化的石質邊坡完全可以取消平臺，一坡到頂，并取消坡頂截水溝，以節省開挖石方和占地。

2.3.3 碎落臺

顧名思義，碎落臺是為了承接邊坡碎落物而設置的，但土質邊坡一般不會有碎落物，而石質邊坡的碎落巖石在下落過程中，與邊坡相撞，甚至可彈落至另一側行車道上，所以邊

坡上所設置的2.0米寬的碎落臺不起任何作用。實際上，很多碎落臺都成為綠化美化的平臺。所以，若不考慮美化和設置碎落臺增加的視覺寬度，完全可以取消碎落臺，以減少開挖土石方和占地數量。針對石質邊坡，考慮雨雪凍融等因素所產生的碎落石塊安全問題，可采用錨掛鐵絲網的被動防護方式。

2.3.4 硬路肩和緊急停車帶

標準中設置硬路肩的目的是為了事故車輛不影響正常運營而臨時停車。東環路曾發生過兩起行進中的車輛與硬路肩停放車輛的刮擦事故，其中一起停放車輛為載重車輛。該車輛在保證右側必須的空間后（車輛開門、處理故障人員行走等），車輛左側已侵入行車道。通過走訪駕駛員和高速公路交警，均認為用硬路肩作為事故車輛臨時停車點的做法，不但容易引發惡性追尾事故，而且由于處理故障的駕駛員基本需要站在行車道上才能進行故障處理，安全隱患非常大。以浙江省為例，由于高速公路重車所占比重較大，事故頻發，可將硬路肩定義為搶險救援專用通道，不允許車輛行走和停靠，而不管硬路肩多寬，都應依據地形條件設置游離于路基之外的港灣式停車帶。

2.4 邊坡加固防護設計

基于公路工程地質調查和邊坡穩定性分析，按照坡體和坡面相結合、防水和加固防護相結合的指導思想，通過經濟、施工難易程度等綜合分析比較，提出了清除坡體危巖及松散巖土體、錨桿掛網噴混凝土和設攔石網等綜合治理的加固防護措施。

2.4.1 邊坡錨噴施工之前，清除坡面潛在危巖、局部已斷腳巖層；

2.4.2 設置錨桿加鋼筋網噴混凝土及素噴混凝土加固防護系統。根據巖層、路線走向是否相切、巖體裂隙發育情況、邊坡坡率等具體條件設置邊坡加固防護；

2.4.3 設置SNS被動防護系統。該系統設置于邊坡側面，沿著邊坡錨噴面邊界線布置，以攔截路基邊坡側面滾向公路的落石。

3 環境保護問題

工業文明致使自然生態環境遭受到前所未有的破壞，隨著人們環境保護意識的增強，環境保護工作越來越受到人們的關注和重視，山地高速公路建設土地開挖量多、山坡面積較大，對沿線的人居生態環境的影響不可忽視。在選線時既要注意充分利用山地地理地形，做到少占耕地、少破壞植被、少占河道保護水源，避開妨礙重大科學文化價值的地質構造和人文遺跡，同時還要做好諸如綠化美化設計，線形美觀、路景協調等建筑環境和行車環境設計。

4 結束語

山地公路路線設計是公路設計中非常重要的關鍵環節，路線設計的好壞，影響到公路路網結構的合理、汽車運營的安全舒適、線形指標的合理、工程造價的控制、地形景觀的協調等等。設計中應把握好最佳線形選擇的科學指標，合理采用路線標準，較客觀地選擇出綜合考慮各主要影響因素的公路最佳路線線形方案，使用最短的路線長度實現最大的綜合效果。