山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)淺析

■孟志鋒（寧德市交通工程勘察設(shè)計(jì)院，寧德352100）

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山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)淺析

■孟志鋒
（寧德市交通工程勘察設(shè)計(jì)院，寧德352100）

本文結(jié)合福建省閩東山區(qū)普通公路設(shè)計(jì)實(shí)例，對(duì)山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)原則和方法進(jìn)行分析，包括沿溪線布設(shè)、越嶺線布設(shè)的設(shè)計(jì)等，并就存在的問(wèn)題提出解決措施。

山區(qū)公路沿溪線越嶺線縱坡設(shè)計(jì)

0引言

山區(qū)地形復(fù)雜，山高坡陡，地質(zhì)、水文、氣候條件復(fù)雜，公路路線布設(shè)時(shí)要考慮的問(wèn)題復(fù)雜多變，從而在一定程度上導(dǎo)致山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)在技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)上面臨著巨大挑戰(zhàn)。近年來(lái)，伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，山區(qū)公路的建設(shè)規(guī)模日盛，因此對(duì)山區(qū)公路選線技術(shù)與方法的深入討論顯得極為重要。本文通過(guò)對(duì)福建省閩東山區(qū)普通公路路線設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)，提出山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)的建議。

1山區(qū)公路選線的特點(diǎn)及選線原則

1.1山區(qū)公路選線的特點(diǎn)

山區(qū)公路路線的基本特點(diǎn)是地形條件特殊，山高谷深，陡坡流急，地形、地質(zhì)復(fù)雜，可選方案多，公路橋隧比高；但山脈水系清晰，這就給山區(qū)選線指明了方向——不是順山沿水，就是翻山越嶺。

1.2山區(qū)公路選線原則

針對(duì)山區(qū)公路路線的特點(diǎn)，提出以下幾點(diǎn)選線原則：（1）路線布設(shè)應(yīng)大范圍深入、細(xì)致地研究區(qū)域地形條件，進(jìn)行多方案分析比選，不遺漏有價(jià)值的路線廊帶。

（2）路線設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持地質(zhì)選線，選線時(shí)對(duì)路線廊帶工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進(jìn)行深入勘測(cè)調(diào)查，確定路線的可行性。

（3）路線設(shè)計(jì)應(yīng)在保證行車安全、舒適、迅速的前提下，做到工程量小、造價(jià)低、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用省、效益好。

（4）選線應(yīng)重視環(huán)境保護(hù)，注意由于道路修建，汽車運(yùn)營(yíng)所產(chǎn)生的影響和污染。

2山區(qū)公路選線方案

在山區(qū)地形條件下，山區(qū)公路典型的選線方案主要有沿溪線、越嶺線。因此以下針對(duì)這兩種選線方案進(jìn)行分析。

2.1沿溪線的布設(shè)

山區(qū)河流，谷底一般不寬，兩岸階地較窄，谷坡時(shí)緩時(shí)陡，間為淺灘和懸崖峭壁，水位受降雨影響暴漲暴落。

針對(duì)以上特點(diǎn)，沿溪線布設(shè)主要解決的問(wèn)題有：路線選擇走河流的哪一岸；線位高度的選擇以及選擇換岸地點(diǎn)。

2.1.1河岸的選擇及換岸設(shè)計(jì)

山區(qū)河流河岸坡地地形、地質(zhì)困難多變，因此沿溪公路設(shè)計(jì)是要善于“跨河換岸”，以利用有利地形、避讓工程艱巨和不良地質(zhì)路段。如在國(guó)省干線縱三線壽寧界至周寧城關(guān)段公路路線設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)樁號(hào)K37+100～K38+500段進(jìn)行了不同河岸方案比選，見圖1。

圖1　山區(qū)平緩段路線布設(shè)方案

該段地形西岸整體較平緩，路線布設(shè)以西岸為主，如圖1所示。在K37+250~K38+050段支溝較多且該段東岸地形也較平緩因此方案二設(shè)置橋梁跨至東岸避開支溝后再設(shè)置橋梁跨回西岸。方案一路線未進(jìn)行換岸始終沿著西岸布設(shè)，需設(shè)置4座橋梁跨過(guò)支溝。經(jīng)綜合比較兩方案路線平縱線形指標(biāo)相當(dāng)，而方案二橋梁工程量小，造價(jià)低，因此推薦方案二。

通過(guò)以上案例分析可知，在沿溪線河岸選擇時(shí)應(yīng)結(jié)合河岸地形與地質(zhì)條件、支溝等情況進(jìn)行綜合考慮。通常情況下，路線宜選擇在地形較緩、支溝較少、河流沖刷較輕的岸進(jìn)行布設(shè)。

同時(shí)河岸的選擇應(yīng)結(jié)合河岸地質(zhì)的影響。在跨河換岸時(shí)，一般選擇橫坡平緩的河岸為佳。但有些河岸雖然平緩卻地質(zhì)不良，常見的有順層滑坡，如圖2所示。右岸巖層傾向路線，橫坡雖較為平緩，但開挖后易發(fā)生順層滑坡的病害；左岸雖橫坡稍陡，但巖層背向于路線，開挖后不易產(chǎn)生順層滑坡。所以，河岸選擇時(shí)，要特別注意地質(zhì)情況的好壞，不能單憑橫坡陡緩來(lái)決定采用哪一岸的問(wèn)題。

2.1.2沿溪線線位高度的選擇

山區(qū)河流一般河床較窄，河谷橫斷面多呈V形，谷坡陡峭，岸線極不規(guī)則，急彎、卡口、突嘴很多，沿溪線線位高度的選擇直接決定沿溪公路工程規(guī)模。在壽寧縣“鎮(zhèn)鎮(zhèn)有干線”托溪鄉(xiāng)至縱五線公路路線設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)樁號(hào)K4+500~K8+800段進(jìn)行了不同線位高度方案比選，見圖3。

圖3所示方案一采用低線位方案，地形變化小，路線順直，線形指標(biāo)高，路基落空段擋墻高度低，防護(hù)工程量小。方案二采用高線位方案，雖然整體地形橫坡較緩，但地形變化大路線需套入山凹跨越河溝，路線長(zhǎng)，線形指標(biāo)低，且路基落空段擋墻高度高，防護(hù)工程量大。經(jīng)綜合比較選擇方案一。

通過(guò)以上案例分析可知，在沿溪線線位高度選擇時(shí)應(yīng)結(jié)合谷坡坡度、跨越支流的方式、路基落空段擋墻高度等情況進(jìn)行綜合考慮。根據(jù)山區(qū)河流特點(diǎn)通常情況下沿溪公路以低線位為主，結(jié)合地質(zhì)條件以及水流情況、經(jīng)濟(jì)成本等因素進(jìn)行選擇。

2.2越嶺線的布設(shè)

越嶺線是從山脊一側(cè)山麓爬上山脊，在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)穿過(guò)埡口，再下到另一側(cè)山麓的路線，它是山區(qū)公路中常見和比較復(fù)雜的一種線型。越嶺線的布設(shè)主要應(yīng)解決的問(wèn)題是埡口的選擇、越嶺線的縱坡設(shè)計(jì)。

2.2.1埡口的選擇

埡口是越嶺線的控制點(diǎn)，應(yīng)在符合路線基本走向的范圍內(nèi)選擇以及選擇合適的過(guò)嶺方式。

2.2.1.1埡口位置

越嶺線埡口的位置應(yīng)在符合路線基本走向的情況下，與兩側(cè)山坡展線方案綜合考慮，不僅要采用低埡口，而且展線降坡后能與山下的控制點(diǎn)較好的銜接。而在實(shí)際工作中往往很難同時(shí)滿足這些希望的條件。在具體路線中，有時(shí)為了走低埡口偏離路線走向而延長(zhǎng)無(wú)效路線長(zhǎng)度；有時(shí)為了強(qiáng)調(diào)埡口在路線走向上而走高埡口無(wú)法與坡下控制點(diǎn)很好的銜接。因此在越嶺線布設(shè)時(shí)不能局限于某個(gè)條件，而是要針對(duì)每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)際情況具體分析。

圖2　線路地質(zhì)選擇示意圖

圖3　不同線位高度布設(shè)方案

2.2.1.2過(guò)嶺方式的選擇

越嶺線過(guò)嶺方式主要有明挖路塹和設(shè)置隧道兩種方式。過(guò)嶺方式的選擇決定過(guò)嶺標(biāo)高，標(biāo)高越低，路線就越短，但路塹就越深或隧道就越長(zhǎng)，工程量就越大。因此，過(guò)嶺方式應(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、埡口地形等情況，進(jìn)行綜合考慮。

針對(duì)過(guò)嶺段山坡平緩，埡口寬而厚的地形，一般采用淺挖路塹的方式過(guò)嶺，若采用深挖路塹或隧道方式過(guò)嶺，不僅造成工程量大而且降低埡口標(biāo)高的效果不明顯。

針對(duì)過(guò)嶺段山坡陡峭，埡口薄瘦的地形，一般采用深挖路塹或設(shè)置隧道的方式過(guò)嶺，在工程量可控的情況下，能有效地降低埡口標(biāo)高從而縮短展線降坡的路線長(zhǎng)度。2.2.1.3案例分析

在屏南縣省道303線前汾溪至路下段公路路線設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)樁號(hào)K22+000～K29+950段進(jìn)行了不同埡口方案比選，見圖4和表1。

圖1所示山梨洋埡口及秋楓亭埡口均位于路線基本走向的范圍內(nèi)，埡口標(biāo)高分別為1140m和1060m。山梨洋埡口屬山坡陡峭，埡口薄瘦的地形，秋楓亭埡口屬山坡平緩，埡口寬而厚的地形。雖然山梨洋埡口高程較高，但方案一采用設(shè)置隧道的過(guò)嶺方式能有效地降低越嶺高差，從而大大縮短路線長(zhǎng)度。山梨洋埡口高程雖然高程較低，但埡口地形不適合深挖或設(shè)置隧道的方式過(guò)嶺，所以方案二需克服的高差較大，路線也較長(zhǎng)。經(jīng)綜合比較，方案一路線短，線形指標(biāo)高，高程造價(jià)低，因此推薦方案一。

該案例在工可階段設(shè)計(jì)人員簡(jiǎn)單地認(rèn)為山梨洋埡口高程比秋楓亭埡口高出80m且需設(shè)置隧道，工程造價(jià)較高所以舍棄了山梨洋埡口。初步設(shè)計(jì)階段經(jīng)過(guò)深入細(xì)致地研究比選后增加了方案一，且最終施工圖實(shí)施方案也采用了方案一。因此在越嶺線選線設(shè)計(jì)過(guò)程中，切不可“淺嘗輒止”輕易舍棄任何可能的路線方案，避免造成難以挽回的巨大損失。

2.2.1.4埡口地質(zhì)

埡口是地質(zhì)構(gòu)造上的軟弱地帶，常有不良地質(zhì)發(fā)育，應(yīng)摸清其性質(zhì)以及對(duì)公路的影響。山脊上之所以形成埡口，是因?yàn)檐浫鯇印?gòu)造斷層破碎帶或斷層陷落等原因造成。路線設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注意構(gòu)造斷層破碎帶型埡口，路線從此類埡口鞍部通過(guò)一般會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重不良地質(zhì)問(wèn)題。如圖5所示，寧屏公路王家洋埡口（K42+020～K42+170段）屬于典型的構(gòu)造斷層破碎帶型埡口，該段在施工過(guò)程中及建成通車后已發(fā)生多次大型滑塌，目前該段邊坡仍然未處治到位。

圖4　不同埡口方案比選圖

表1　主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

因此路線應(yīng)盡量避免穿越構(gòu)造斷層破碎帶型埡口。

圖5　斷層破碎帶型埡口現(xiàn)場(chǎng)圖

2.2.2縱坡設(shè)計(jì)

2.2.2.1平均縱坡的選擇

“路線規(guī)范”越嶺路線連續(xù)上坡（或下坡）路段的平均縱坡規(guī)定為“相對(duì)高差為200～300m時(shí)平均縱坡不應(yīng)大于5.5%；相對(duì)高差大于500m時(shí)平均縱坡不應(yīng)大于5%，且任意連續(xù)3km路段的平均縱坡不應(yīng)大于5.5%”該規(guī)定在具體設(shè)計(jì)中只要認(rèn)真對(duì)待，是不難做到的。但容易被忽略的是當(dāng)相對(duì)高差大于500m時(shí)，對(duì)任意連續(xù)3km路段平均縱坡的控制，尤其是設(shè)計(jì)速度≤40km/h的公路，設(shè)計(jì)應(yīng)特別重視。

具體設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)地形、交通量等條件正確把握越嶺線路線長(zhǎng)度與平均縱坡的關(guān)系，條件許可時(shí)應(yīng)盡量采用小的平均縱坡，以利于行車安全和提高公路服務(wù)水平。結(jié)合多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，越嶺線平均縱坡設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)特別注意重車比例較大的公路，大長(zhǎng)縱坡公路重載貨車下坡時(shí)極易因剎車制動(dòng)失靈而造成交通事故。如寧古公路蕉城段金涵苗圃至東胡隧道進(jìn)口段，連續(xù)下坡10km，相對(duì)高差400m，平均縱坡4%。雖然在閩東山區(qū)公路中該段公路的平縱坡不算太大，但是由于該段公路由古田往寧德方向的重載板材貨車較多，目前通車不到5年已發(fā)生數(shù)十起因重載貨車剎車制動(dòng)失靈而造成的交通事故，給人民群眾生命、財(cái)產(chǎn)造成無(wú)法挽回的重大損失。

因此平均縱坡的選擇應(yīng)特別注意分析公路交通組成中重車的比例，針對(duì)重車的比例高的越嶺線盡量選擇平均縱坡小的方案，并加強(qiáng)公路交通安保措施（如設(shè)置避險(xiǎn)車道、貨車休息加水點(diǎn)等措施）。

2.2.2.2縱坡的安排

越嶺線的布設(shè)主要以縱坡為主導(dǎo)，因此展線必須從縱坡的安排開始。縱坡安排應(yīng)根據(jù)已確定的埡口及山下控制點(diǎn)，進(jìn)一步確定中間次一級(jí)的高程控制點(diǎn)如經(jīng)過(guò)的村落、支線銜接點(diǎn)、中間埡口等控制點(diǎn)，各高程控制點(diǎn)縱坡應(yīng)力求均勻，盡量少用極限坡度和過(guò)緩的坡度，并不設(shè)反坡。同時(shí)縱坡的安排還需結(jié)合路線廊帶地形、地質(zhì)情況，盡量將路線安排在地形較緩、地質(zhì)較好的段落。

2.2.2.3縱坡指標(biāo)的選取

越嶺線的縱坡應(yīng)力求均勻，不應(yīng)采用最大值或接近最大值的坡度，更不宜連續(xù)采用不同縱坡最大坡長(zhǎng)值的陡坡夾短距離緩坡的縱坡線形。

3結(jié)語(yǔ)

公路路線影響著整個(gè)公路的規(guī)劃，其中山區(qū)公路路線在整個(gè)公路設(shè)計(jì)中起到極其重要的作用。山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)在公路設(shè)計(jì)中屬于關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在一定程度上決定公路運(yùn)營(yíng)的安全、線形指標(biāo)的合理性以及工程造價(jià)成本。在線路設(shè)計(jì)中，應(yīng)把握好設(shè)計(jì)原則，制定合理的路線標(biāo)準(zhǔn)，考慮各方面的影響因素，以最短的路線實(shí)現(xiàn)最大的綜合效益。

［1］中華人民共和國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2006.

［2］福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院，福建省公路管理局.福建省普通公路設(shè)計(jì)技術(shù)指南［M］.2009.9.