洪 衛(四川省蜀橋公路勘察設計有限公司,四川成都610000)
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淺析山區公路舊路實地選線技術及方法
洪衛(四川省蜀橋公路勘察設計有限公司,四川成都610000)
隨著我國經濟水平的高速發展,公路交通系統的建設也趨于密集,日漸完善。交通通達度的提高反哺經濟發展。縱觀我國公路交通的實際情況,平原地區的交通明顯好于偏遠山區。山區由于地形起伏且復雜等因素的影響,公路建設進度緩慢,公路線形與工程投資密不可分,兩者相互影響較大,如何在提高公路線形的前提下最大限度降低工程投資,公路平面選線控制尤其重要,本文通過結合山區舊路的選線技術及方法,結合具體案例,對舊路進行改建設計,為山區低等級公路實地選線提供經驗。
山區公路;選線方案;實地選線
我國國土面積廣泛,地勢起伏大,地形復雜,而山地面積占到了國土面積的七成。在這一地理背景下,如何修建山區公路,做好交通建設,便成為我國交通建設中一個必須面對的難題。而山區由于地形、地質復雜,地勢起伏較大,水文條件多樣,往往讓工程技術人員對山區公路選線投入較多精力,因其涉及到較多專業知識、工程經驗和各類實地信息的綜合應用。只有綜合考慮周全之后,才能選擇出一條協同經濟效益、社會效益與生態效益發展的公路路線。
對于那些原有公路,隨著經濟發展日益加快,以及道路交通的日益繁榮,現有的大部分山區公路原先只是為了連通山內山外,僅供正常出入,而不能承載較多貨運、建設等其它任務,明顯滿足不了經濟發展的需求,綜上所述各地方政府加大對道路交通基礎設施的規劃與建設,對現有公路進行改建,使之盡可能滿足社會發展需要。
1.1特點分析
山區公路的第一大特點是實際地形與地質條件的復雜性。地形、地質條件決定了線形,并在很大程度上決定公路的技術標準。在地形方面:路線平、縱、橫三個方面均受到約束,地質方面:山區土層較薄、巖層厚且其產狀和地質構造復雜多樣。設計應針對其自身實際情況并結合所采用技術標準、工程量大小、施工難易程度等綜合考慮,最大限度滿足使用功能。
第二大特點是自然環境和氣候多樣。由于山區自然環境復雜及氣候水文變化,山區暴雨多,山洪急,泥石流時有發生,同時山區山脈在地形上遵循一定規律,山脈水系相對清晰,路線走向要么順山沿水,要么穿脊越嶺,因此,在山區如何善于利用現有地形布線是路線設計的關鍵。
第三大特點是工程投資受限。對于山區公路,由于其等級較低,在路網中所起作用相對國省干線較低,受重視力度不夠,投入資金較少,而山區由于受地形、地質、自然環境和氣候影響較大,其公路修建工程量巨大,兩者自相矛盾,無法得到平衡,因此,如何在復雜的地形、地質條件下修建一條工程投資省,技術標準合理的公路,對路線選線設計是一個極大的考驗。
1.2選線原則
山區舊路改造的選線都有其必須要遵循的設計原則,只有依據設計基本原則下對公路進行設計和改造,才能最大化的優選公路路線,在投資最省的前提線滿足使用需求。
第一條原則是堅持以人為本,因地制宜,節省投資。對山區舊路進行實地選線,因為地方政府財政資金有限,投資規模較小,項目工程的等級較低,所以只能在原有公路基礎上進行公路改造,盡量利用兩側居民住房、高陡邊坡、原有橋梁,少破壞,少拆遷,少占地。在符合實地地形條件下,做好設計方案,以最省的投資改善公路線形,提升公路安全性和行車舒適性。
第二條原則就是環境保護,盡量減少對植被的破壞。設計時要綜合考慮到對山區生態環境的保護,減少山體開挖,這不僅是因為開挖山體工程量巨大,成本增加,還會由于挖方產生棄方集中堆砌形成新的地質災害進而對山區環境造成破壞。
2.1方案設計
山區地形、地質復雜,氣候多樣,建設資金少,是制約方案設計的最重要因素,因此在方案設計階段要綜合考慮各方面因素進行全方位考慮后進行路線設計。①做好全局布置,山區公路起終點、路線走向、里程、路基寬度、車道等,都應先行確定下來。②根據路線走廊帶內地質、公路兩側地形、地物等控制點對路線中線按公路等級、設計速度所對應控制指標進行設計。
山區公路設計控制點的選擇非常重要。在實際設計過程中,一般是選擇房屋、所利用的橋梁、涵洞,工程量較大的高陡邊等作為控制點,構成一個路段,在彎道位置相交形成交點,然后對彎道位置的轉彎半徑以外距E值和切線長T值進行控制,最后將各個小的路段連接成直線+曲線形式,以此反復,形成整條公路。下文攀枝花市德鹽路張門扎大橋至勝利鄉段四級公路改建工程就體現了充分利用公路兩邊的房屋、建筑進行定點的設計思路。
山區公路實地選線,應先是確定好平面后再進行縱、橫斷面設計,在進行縱斷面和橫斷面設計過程中,涉及到個別地段橫斷面放坡較遠,工程量較大時,應重新對平面線形微調并設置斷鏈,直到縱橫斷面滿足要求。
2.2選線技術的平面線性技術
對于舊路改建,工程投資的高低、路線線形的優劣及行車舒適性都很重要,現場實地平面線形控制好了,線形標準得到了提升,工程投資得到最大節約,因此對舊路改建設計,平面控制在整個設計中占有舉足輕重的作用,由于山區公路路線均是隨彎就彎,線形較差,在進行實地選線時,既要提升線形,也要控制好工程量,為此,在選線時,應以直線的中線、所要利用的橋梁中線、涵洞中線進行控制。
2.3特殊地形下的選線方法與技術
對于有橋梁、涵洞且橋梁、涵洞結構完好可以利用的直線地段,則以橋梁、涵洞寬度分中得出橋梁中線或涵洞中線,橋梁橋頭和橋位及中心位置均進行控制并作好標記,然后將前后兩基線延伸至彎道得出彎道控制的交點。
對于彎道位置橋梁和涵洞,將道路兩側直線上已經控制出的中線延伸至彎道得出彎道控制的交點不位于橋梁、涵洞上,而是位于溝谷,無法定出交點,就算定出交點儀器也無法測量,這個時候,就需在彎道橋梁和涵洞中心線位置選出控制點并前后延伸與道路前后兩側基線延伸線相交,得出兩個交點(虛交點),按切基線進行彎道半徑敷設,使彎道半徑滿足要求的情況下充分利用橋梁和涵洞。對于路基上虛交點的控制也是采用該類方法,不過該虛交點位置由于不受橋梁涵洞嚴格控制,轉彎半徑若不滿足要求,則可加大轉彎半徑,在敷設半徑時,按E值和T值選擇切基線、割基線和離基線進行敷設。
對于路基直線上有缺口、擋墻或者居民住房地段,首先以居民住房邊緣、擋墻頂內側進行控制,要有一定偏移保證居民住房安全,對于缺口則以實際情況考慮是否補缺或者繞避。
對于部分地段彎多且急,線形較差,邊坡不高路段,采取裁彎取直進行布線,盡可能的做到線形合理,土石方填挖平衡,工程量最省。
根據以上路線選線原理就攀枝花市德鹽路張門扎大橋至勝利鄉段四級公路改建工程進行介紹,該公路起點位于米易縣張門扎大橋,沿二灘庫區進行走向,終點止于米易縣勝利鄉,路線全長40km,現狀路線為等外級公路,泥結碎石路面,大部分路基寬度4~5m,由于道路長期未進行管養,沿線水溝順壞堵塞嚴重,長期受邊坡水流沖刷,沿線部分路段路基垮塌,原擋墻被沖毀,路基缺口較多,涵洞損壞嚴重,后業主管養部門針對該路情況,隨彎就彎修建了部分擋墻、對原沖毀涵洞進行重新修建,但修建時均未考慮路線線形,經業主委托,對該道路進行四級公路改造,路基寬度為4.5m,單車道,按規范設置錯車道,由于投資受限,現狀涵洞、橋梁和擋墻盡可能的利用,少拆遷,少征地。由于無帶狀地形圖,為此,對該項目進行實地選線。
由于該路基寬度大部分均滿足4.5m要求,因此對路基寬度滿足要求地段盡可能利用舊路基,首先對公路直線段按4.5m進行分中,控制出中線并做好標志,然后將前后兩基線延伸至彎道得出彎道控制的交點,并根據彎道情況現場記錄所需要的參數,從而控制視彎道外側和內側構筑物及邊坡情況合理選用,確保彎道內構筑物和房屋不受影響。最后全線彎道交點確定后采用全站儀進行交點測量得出交點數據,在電腦上采用緯地道路設計軟件進行各交點轉彎半徑敷設,敷設時以現場記錄的參數進行控制,并結合現場照片進行調整,若兩交點間距較小,彎道轉彎半徑不能滿足最小要求,則需重新在電腦上對其進行移線調整,待中線轉彎半徑敷設完后進行實地放線,若調整后的交點滿足要求則可,若不滿足要求,比如中線偏移至路基外側,且工程量較大,則對該區域現場進行重新調線,直到滿足要求。
待中線放線完畢,采集中樁高程,并進行橫斷面測量,后進行內業設計,在內業縱斷面和橫斷面設計過程中,涉及到個別地段橫斷面放坡較遠,工程量較大,這個時候需重新對平面線形微調并設置斷鏈,直到縱橫斷面滿足要求。
該項目設計完成后于2012年實施了14km,歷時半年后順利竣工,項目總投資費用校省,線形滿足四級公路標準,道路線形順適,實測通車安全性良好,自2012年完工至今,路況較好,社會反響良好,基本達到了線形提升的效果,對山區公路建設發展做出了應有的貢獻。
[1]張雨化,主編.道路勘測設計.人民交通出版社,1997,10.
[2]《公路路線設計規范》(JTGD20-2006).
洪 衛(1983-),男,工程師,大學本科,主要從事道路、橋梁方面設計工作。
U412.3
A
2095-2066(2016)10-0183-02
2016-3-8