復雜地形下山區公路改擴建工程設計

郜希娟

摘 要：在我國道路建設中，山區公路建設占據著重要的地位。本文結合具體案例，對山區舊路現狀進行了調查分析，并提出了該擴建的合理方案。在公路線形設計與交通安全關系中，對交通安全的主要影響因素平面、縱斷面等進行了著重探討，以此為復雜地形下山區公路改擴建工程設計提供依據。

關鍵詞：復雜地形；山區公路；改擴建工程；設計要點

中圖分類號：U419 文獻標志碼：A

我國地域面積廣闊，地貌類型繁多，地形地質條件復雜，特別是在山區公路建設過程中，地形、地質及環境條件顯得尤為重要。在山區公路設計中，應始終堅持可持續發展的發展理念，堅持做到建設與環境和諧發展，應加大原有植被保護力度，避免地質災害產生，為此，必須保證路線走向的合理性，且合理應用平面線形技術，這也是工程設計的重點。

1 工程概況

某山區公路工程總長度為76.984km，起止里程樁號為K3722+000～K3798+974.6。該路段多為越嶺線下山段，彎急坡陡，除此之外，還存在沿溪線，路段內邊坡高陡，土質松散，分布大量不良地質及災害。簡易砂石路面為全面路面主要類型，局部路段僅為6m路基寬度。路線縱面縱坡較大，陡坡過多。因本工程地質、地形過于復雜，為降低成本，避免地質病害產生，必須與改建原則充分結合，進行道路整治改建。據施工現場調查可見，現存問題如下：

1.1 平面

本路段平曲線半徑在30m以內的位置共31處，20m～50m為平曲線半徑范圍，該路段回頭曲線共設置了38處，有31處回頭曲線半徑在20m以內，其他半徑在15m以內，最小半徑只有10.1m。平曲線局部位置沒有緩和曲線設置，且沒有進行超高加寬設置，緩和曲線半徑在25m以內的超過200處，回頭曲線都沒有進行緩和曲線設置，且有111處兩曲線間直線距離在20m以內，具有大量斷背曲線。

1.2 縱面

因本路段地質地形條件復雜，5.5%為該路線平均縱坡，共有28處回頭彎處縱坡在4%以上。

1.3 路基寬度

本路段局部具有較窄路基寬度。據相關數據顯示，共有250m路段路基寬度在6m以內，可將路肩墻增設到該路段路基外側，進而符合7.5m路基寬度。且路基寬度6.5m的共有16km，此路段基本有路塹、路肩墻設置于路基上下邊坡。此次改建設計選定原路選取不同路基寬度，但路基寬度最低必須控制在6.5m以上。

2 線形對交通安全的影響

2.1 直線

直線段長度過長，將簡化道路線形，導致兩邊景觀過于單調、乏味，在同一種簡單、枯燥道路長時間行駛時，將增加駕駛員的疲倦感，如遇緊急情況，極易反應不過來，出現交通事故。為此，在設計時，必須對直線長度加以嚴控，合理配置直線和曲線，才能保證車輛行駛的安全性。

2.2 平面曲線

通常情況下，相比直線段，曲線段的事故率更高，于行車安全相比，曲線半徑影響更大。據研究表明，在大多數半徑不同的彎道上，相比設計速度，行駛車速明顯較高。當以1000m作為半徑R0分析時，R小于R0的范圍內，R越小，相比對應的設計車速，行駛車速就越大；在R大于R0范圍內，伴隨R值的增加，行駛車速也會隨之慢速增加，但相比小于R0范圍值，增加幅度較小。

2.3 縱斷面

縱面線形是指在垂直平面上道路中心線的投影，豎曲線、路段縱坡度及坡長都是其線形的主要要素。

2.3.1 豎曲線

通常情況下，當豎曲線配合平曲線得當時，凹形豎曲線事故率較小。如短直線內有同向豎曲線插入，在視覺上極易產生虛假凸或凹形豎曲線的錯覺，如長直坡與小半徑平曲線組合，則會增加事故率。因視距限制凸形豎曲線極易引發安全問題，同時因視距影響，如坡度較陡的情況下，也會出現制動失靈等問題，進而增加事故率。一般在白天或夜晚照明良好時，凹形豎曲線視距對交通安全影響較小。但夜晚道路照明不佳，且結合平曲線的情況，必須在充分考慮視距等因素的前提下進行凹形豎曲線設置。

2.3.2 縱坡

據相關數據顯示，平原區公路具有較小縱坡，在不考慮排水是否通暢的條件下，影響較小。但在山嶺、丘陵區，縱坡對行車性能影響較大，尤其是貨車行駛影響更甚。通常情況下，縱坡在3%以內時，對小車無顯著影響。在行車安全中引發事故的主要因素還包括坡度過長過陡，基于機械原理分析，于車輛行駛而言，長距離陡坡影響較大，爬坡長時間低檔運行，將導致發動機過熱、功率降低。同時，制動器下坡時使用過于頻繁，將增加制動鼓的溫度，降低制動效能，對行車安全造成嚴重影響。因此，必須合理控制坡度，一般需控制在0%～3%。于交通安全影響而言，坡度小于6%時，影響不大，如坡度在6%以上時，則會增加事故率，特別是在下坡路段影響更甚。為此，在上坡路段設計或安全設施設置時，其控制指標可定為16km/h速度降低值。也就是說，做好交通安全措施，改善道路狀況，可有效提升道路縱坡的安全性。

3 主要技術指標的確定

根據本工程所選技術標準，并與沿線地形地質條件相結合，靈活掌握設計標準，以此保證技術指標的合理性。

3.1 直線長度

不限制曲線間直線最大長度，按照《公路路線設計規范》相關規定確定曲線間最小直線長度。為達到直線長度需求，應降低平曲線半徑，也可將單曲線合并為復合曲線，此時路線線位靠山開挖或外移臨河設防將產生較大工程，此時無須強求其直線長度。相比行車速度，同向曲線間直線長度應控制在其2.5倍以上，且曲線間直線長度應與超高段設置要求相符。

3.2 圓曲線

3.2.1 緩和曲線

路段設置緩和曲線時，伴隨圓曲線半徑增大緩和曲線長度也隨之增加，根據相關要求曲線段局部需進行超高設置時，相比超高過渡段長度，緩和曲線長度應多一些。

3.2.2 其他線形

通常情況下，無須選用凸形曲線，可選取C形曲線用于同向曲線。

3.2.3 平曲線最小長度

相比緩和曲線長度，根據《公路路線設計規范》相關規定平曲線最小長度應大于其兩倍以上。且可將曲線設置到路線轉角位置。

根據上述分析，可選用主要技術指標見表1。

表1 主要技術指標表

指標名稱 單位 規范值 困難路段采用值

公路等級 級 三級 —

設計速度 公里/小時 30 —

極限最小平曲線半徑 m 30 20

極限最小回頭平曲線半徑 m 20 10～15

最大縱坡 % 折減后7 7.6

路基寬度 m 7.5 5.65、6.25、6.5

路面寬度 m 6.5（老路黑色路面6） 5.15、5.75、6.0

路肩寬度 m 0.5（老路黑色路面0.75） 0.25

4 復雜地形下山區公路改擴建工程方案

在對平、縱線形充分考慮的基礎上，以K3770+532

～K3770+941段為例進行路線方案的確定。本路段原路由階地通過，路線左側與山為鄰，有路塹墻設置。70°～80°為右側階地坡陡度，坡高10m左右，角礫土為其主要土質類型，原路為防止河流直接沖刷階地，又將護岸墻設置到階地下面位置，在長期暴雨或路面水的影響下，如采取的措施不到位，將嚴重影響車輛通行的安全性。為此，此次改建工程選取兩個方案，其一與原路相同，其二稍微與原路偏離的路線。

經分析得出，上述兩種方案均具有良好的平縱面線形，因方案二與原路脫離，路線向山坡一側平移3m，隨后拆除原路路塹墻，墻背位置出現大量挖方，此時需進行路塹墻（4m高）重新修建，靠河岸的原路基邊緣坍塌不處治，長時間發展后極易對本路段路基造成嚴重，因此不宜選用方案二。

結語

綜上所述，伴隨社會經濟的高速發展，我國公路建設規模越來越大，山區公路修建里程也逐步增多。山區公路建設因其地形復雜等因素的影響，大大增加了其施工難度，尤其是改擴建工程。施工設計是復雜地形下山區公路改擴建工程建設的重點內容之一，其設計水平的高低直接影響工程質量及施工安全性，為此，必須重視設計方法、設計技術，保證設計科學、合理、可行，只有這樣才能最大限度地提升工程質量，才能推動我國公路工程事業的快速發展。

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