山區公路平縱線形組合設計要點分析

何伊娜

(廣西百色市西林縣交通運輸局，廣西 百色 533599)

0 引言

我國交通運輸業發展越來越迅速，相應的交通基礎配套設施建設步伐也應該逐步跟進。為進一步推動我國公路建設，拓展和完善我國城鄉公路網絡，需要加強對山區公路建設的投入。由于山區地形地質條件復雜，設計施工難度較大，需要對其周邊地形環境進行分析，充分發揮公路線形結構骨架作用，實現山區公路平縱關系協調，盡可能避免公路修建對沿線生態的破壞，保證公路質量，最大限度地減少交通事故率，保障交通出行安全。

1 山區公路線形組合選線原則

1.1 山區沿河(溪)線路的選線原則

山區公路沿河或沿溪的情況比較普遍，這就需要在設計過程中充分考慮河岸、線位高低和跨河換岸地點之間的關系，借助合理地形的選擇和開辟，避免不良地段對施工造成的諸如泥石流、滑坡、崩塌、凍土等不良地質影響，減少施工阻力，同時最大限度降低日后運營過程中的安全隱患，并確保工程質量。例如，在進行跨河換岸設計時，通常優選都是橫坡較為平緩的河岸，但同時也應考慮實際地質條件，要使得巖層背向于設計路線，以此來避免開挖到滑坡，而不能僅僅根據橫坡陡緩情況來決定跨河換岸的選擇地點。

1.2 山嶺區選線原則

山嶺區域從山坡腳到山埡口相對高度差較大且直線距離較短，對于這種地形的線形設計，要結合自身地形特點，特別是突出的山梁螺旋展線升降坡應被充分利用，并且同時合理利用橋梁、隧道等構造物的修建來施工。

1.3 越嶺線埡口選線原則

在對越嶺路線區域進行選線設計時，關鍵是處理好埡口、過嶺標高以及埡口兩側路線展線之間的關系。這其中埡口的選擇又是重中之重，要充分結合水文地質條件來綜合評定。埡口的選擇主要從三個方面來考慮：(1)埡口和路線總走向盡最大可能保持相一致，且其標高和兩側利于展線；(2)當埡口處在路線總走向位置上，但其與山腳間的高差大且距離短時，應當選擇雖離路線總走向稍遠但展線條件好的埡口；(3)當埡口相對高差較大時，可以綜合考慮到其兩側有較開闊的山坡和山谷來展線，因而可借助隧道來降低標高。由此可見，越嶺線埡口的選線不能只考慮單一因素，要確保公路運輸里程盡可能短，確保山區公路經濟效益最大化。

2 山區公路平縱線形組合設計中需要考慮的因素

2.1 地質條件影響

相較于平原地區，山區地質氣候條件差異較大且更為復雜，容易受到自然地質災害如泥石流、滑坡、地表塌陷等影響。此外，山區氣候的無常性和突發性而引發的嚴重暴雨、洪澇等地質災害也對山區公路線形設計提出了嚴峻考驗。山區地勢起伏較大，坡面陡峭，在一定程度上給線路的鋪設增加了施工難度。

2.2 生態環境的影響

通常山區植被茂密，生物形態多樣，在進行山區公路開挖修建的過程中就要將生態環境保護納入考量，這就相應增加了山區公路修建的難度。因此，在其線路選擇時，要保證路線設計和生態環境的協調統一。

2.3 稀缺資源的影響

由于山區地形的限制，可利用的地形通道較少，這就導致線路的走向設計必須滿足更高的要求，所以需要實現對有限資源條件的最大化利用，并充分發揮山區公路的實效性，在基于保護山區資源的情況下，實現山區公路社會效益、經濟效益和環境效益這三者的辯證統一。

2.4 技術參數的影響

在對山區公路進行線形設計的過程中，要綜合考慮線路等級和技術參數因素。遵循山區的地形位置條件因素，加強公路容錯率，在有限的寬度條件下，滿足車輛出行需求；在確保路基結構穩定的前提下，最大限度提升交通負荷量。

3 山區公路平縱線形組合設計應用

3.1 工程案例概況

本文以某山區公路路段為例。該山區位于山嶺重丘區，地形地質條件復雜，路段屬于越嶺路段，2 000 m以內為平曲線半徑，500 m內為其最小半徑，最大縱坡和最小縱坡分別為3.85%和2.4%，高差達到700 m，為保證該路段施工質量和行車安全，要將陡坡和緩坡交替分布且坡度范圍控制在3%以內，并將坡長控制在800 m以上，從而確保整體線形結構不受影響。

3.2 平面線形設計應用

在山區公路的平面線形設計中，應主要考慮設計與地形及環境的相適應性，確保線性結構的連續性和均衡性，不與縱斷面設計相沖突：(1)平面線形的設計首先要適應地形地質條件，和周邊環境協調；(2)同向曲線之間的長度必須>6 V，且兩相鄰同向曲線之間的直線段要盡可能長，當出現以短線段相連接的情況時，要及時調整其中一個成為單曲線或者復曲線，避免出現斷背曲線；(3)反向曲線之間的長度必須>2 V，當兩反向曲線通過直線段相連接時，要將該直線段長度設置成不小于最小直線的長度，或者將曲線調整為s型曲線；(4)平面線形設計切忌連續急彎，要在曲線之間插入足夠長的直線或回旋線來緩和；(5)通過靈活的緩和曲線的設置來滿足山區公路段超高需要，保持曲線的徑向對接和順暢連續，緩和曲線的設計不能過長，一方面是減少工程量，避免過大投資，另一方面是保持設計的美觀。

3.3 縱斷面線形設計應用

在山區公路縱斷面線形設計的過程中，應保持縱坡和豎曲線的整體連貫性，確保縱斷面、橫斷面、公路平面之間的協調統一。因此，在設計時，需主要從六個方面入手：(1)要嚴格按照縱坡和豎曲線的設計標準參數來設計，合理規劃高程控制點和構造物要點；(2)遵循縱斷面地形結構，確保短距離內無起伏陡峭，保證縱斷面的順暢連續；(3)縱斷面線形設計要統籌兼顧，切忌只顧頭尾，忽視中間地段，避免出現中間凹陷；(4)在同向彎曲線之間設置較長直線坡度路段，避免急轉坡度；(5)在設計連續上坡或下坡路段時，要結合運行速度的比對試驗，對路段通行能力作出評估預測，確保路段通行安全；(6)在直線部分的凹形縱斷面路段設計時要格外注意縱坡的緩和，通過插入平順曲線的方式構建良好的立體線形，確保路段平緩安全。

3.4 平、縱面線形組合設計應用

在完成山區公路的平面線形設計和縱斷面線形設計工作后，就要結合平、縱面線形的組合設計要求，來完成整個線形設計的后期工作：(1)要對平縱面線形的結構進行綜合考量，使兩者維度的平曲線和豎曲線在半徑及長度上相互協調適應，通常情況下，保證豎曲線半徑為平曲線半徑的10～20倍，這樣既能保證設計質量要求，又符合視覺美感；(2)平縱線形組合設計的合成坡度不可過大，必須要滿足路面排水需求；(3)在平縱曲線設計過程中，要保證平曲線長度略大于豎曲線，并確保豎曲線包含在平曲線之內，以此來提升立體線形結構的引導作用；(4)盡可能保證一個平曲線內的斷面線形的平滑順暢，避免長直線、陡坡、半徑小且長度短的豎曲線相結合；(5)反向平曲線拐點不可和凸形豎曲線的頂部和凹形豎曲線的底部重合。

綜上所述，本文所研究的山區公路路段因為具有較高縱面指標，結合車輛行駛動力學標準，應設置最大陡坡為3.85%，保持最大坡長在900 m以內，并在陡坡間設置緩坡長度和較小半徑曲線組合。

4 結語

山區公路是我國交通公路網絡組成中的重要部分，把握好山區公路線形設計要點對于建設和完善我國交通公路網絡而言十分重要。本文結合具體工程案例，對山區公路線形組合設計中的原則和影響因素進行研究分析，將平面線形和縱斷面線形設計指標應用到實際分析中去，合理選擇最佳線形組合設計方案，在保證公路施工質量的基礎上，構建綜合山區公路立體線形結構，確保交通出行安全。