徐永 關海超


摘要:近年來,柬埔寨的公路建設快速發展,相對于平原區升級改造,山區公路建設地形、地質條件復雜,項目建設難度大,安全風險控制要求高。本文結合項目設計選線、定線過程,提出路線設計要點。
Abstract: In recent years, construction of highways in Cambodia is in rapid development. With contrast to the highway construction for upgrading and rehabilitation on the plain, that on mountainous areas has met great difficulty due to the complicated topography and geological conditions as well as high requirements for safety and risk control. The article puts forward key points for alignment design by combining the process of alignment selection and adoption in this project.
關鍵詞:山區公路;選線;定線
Key words: highway in mountainous area;alignment selection;alignment adoption
中圖分類號:U412.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼:A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號:1006-4311(2020)10-0180-03
1? 項目特點
柬埔寨地處于東南亞,屬于熱帶地區。山區植被茂密,山高坡陡,地形條件復雜。不同路段地質變化較大,同時區域降雨量大,水流速度快。受當地經濟條件的制約,區域內基礎資料匱乏,政府部門缺少地形、地質圖等資料。前期項目,在未進行地形圖測繪和地質勘察的情況下,路線選線及方案比選較為困難。柬埔寨人口密度較小,尤其是山區段,項目沿線村鎮分部不均,路網欠發達,外業調查難度大。同時山區項目多位于原始森林和保護區區域,環保要求高,對路線選線要求較為嚴格。
2? 設計原則
山區公路路線設計,應結合地形地貌、水文、地質和道路服務功能等因素,對可能的路線方案進行充分比選。根據柬埔寨經濟條件及區域交通組成等,合理控制工程規模,在滿足規范要求的前提下,應靈活掌握平縱面設計指標,盡量節約用地、減少拆遷、方便群眾出行。根據沿線工程地質條件、現有道路、河流、地下光纜、高壓電塔等地物分部,選擇恰當的路線方案和路基防護型式,合理布設結構物,嚴格控制路基填、挖高。使平、縱面線形均衡、流暢,防護形式、公路構造物設置與自然環境相協調。路線選線應考慮帶動沿線經濟發展,以相對經濟的工程造價,取得盡可能好的社會綜合效益和提供較高的服務水平。同時路線選線應注重環境保護區和環境敏感點的避讓。
3? 選線、定線過程
3.1 前期階段
3.1.1 根據路網規劃、控制點,確定路線走向
柬埔寨某公路,路線里程約200km,項目區域經濟發展較為落后,但經濟增長率較高,發展潛力較大。路線選線根據路網規劃,以及擬建項目在路網中的作用,結合區域內地形、地質、水文等自然條件,同時結合沿線村鎮分部等情況,處理好公路與沿線城鎮的關系。項目建設應對項目沿線經濟起到輻射和帶動作用,合理選擇路線走向和控制點是關鍵因素。首先,通過確定必經的控制點,把約200km項目分成多個路段。將路線分段進行比選,進一步研究每個段落的方案可行性。
3.1.2 加強前期總體方案比選
方案比選是設計的廣度、深度和質量要求關鍵,通過“定性比較、定量比較和同深度比較”才能確保推薦路線方案合理性。
國內一般項目分為工程可行性研究、初步設計及施工圖等階段,特殊項目需增加技術設計階段。為適用柬埔寨項目商務需要,本項目分為前期設計和施工圖設計兩階段,因此,前期設計應加強比選方案,避免遺漏重要的可行方案。通過對項目區域地形、地質、地物及環境敏感點等控制因素分析,及考慮沿線村鎮分部及沿線經濟發展的需求,進行走廊帶方案比選,擇優選擇路線方案。
3.1.3 注重局部方案比選
確定總體方案走向后,應根據局部地形、地質、特殊工點、施工難易度及其他控制因素等,注重局部方案的比選。路線方案應考慮經濟可行,技術合理,工程規模可控。
本項目為山區項目,考慮項目經濟性的同時,更要保證項目安全性。設計線位需根據地形、地質情況,合理選擇線位,應避讓不良地質區域,降低不良地質的影響,同時優化設計線位,減小填、挖方邊坡高度,降低項目風險。
例如項目某跨河路段,地形條件為兩山夾一溝,河流處溝深約100m。根據地質調查,該區域揭露地層為沉積巖,以泥質砂巖、泥巖為主,產狀基本接近水平層理。根據地形、地質條件及工程規模考慮,共布設方案A和方案B兩方案,進行比選。(圖1)
方案A采用高架橋方案,河中心底部到縱斷面設計標高高差達105m,共設置橋梁長約600m。主跨采用變截面連續剛構,主墩填高75m,引橋主梁采用40m跨徑T梁。
方案B為展線方案,橋梁長度為220m,墩高22m,橋梁長度和墩高均明顯減小。上部結構為30m小箱梁,橋梁規模和造價明顯降低。但路線位于陡坡路段展線,地面橫坡極陡,坡度接近1:1。路基填、挖方工程規模過大,大部分路基均需要設置下支擋,擋墻最大高度為12m,已達到常規擋墻極限高度。挖方邊坡最大挖深約98m,深挖路塹長度約1000m。同時考慮到本區域屬于典型的砂泥巖互層,水平層理,邊坡高、陡,容易發生滑坡、坍塌現象。
擬建項目為三級公路,設計時速30km/h,道路等級較低,從工程經濟性考慮,方案B工程造價低。但考慮到項目區域降雨較大,地質屬于典型的砂泥巖,高邊坡路段經過雨水沖刷,容易發生坍塌、滑坡等自然災害,安全風險較大,且項目后期養護成本高。綜合分析,以項目全壽命周期、安全性、經濟性考慮,推薦采用高架橋方案。
3.2 勘察設計階段
因本項目為項目前期和勘察設計兩階段。因此,在勘察設計階段應注重局部路段方案比選和優化,尤其是地形、地質條件復雜及特殊工點路段。應加強局部路線方案優化,合理降低特殊工點長度,減小構造物規模,降低工程風險。
前期方案,方案C1采用自然展線方法,新建爬坡路段,局部路段縱坡較大,設計線位局部路段橫坡陡,造成挖方工程規模大,邊坡最大挖深約40m。勘察設計階段,經現場地質勘察揭露,區域地質相同。地表為全風化砂巖,可見由不均勻風化造成的孤石出露,隨著坡體的開挖,對原有邊坡受力結構破壞。同時受孤石作用的影響,容易產生崩塌等現象。定測線位在區域地質條件相同的情況下,盡量避讓橫坡較陡區域,選取坡度較緩的區域進行展線,同時結合地形條件,降低路線指標,減少高填深挖路段,減小工程規模,降低項目安全風險。
同時,通過路線指標分析。平面指標,由于方案K(淺色線位)采用回頭曲線進行展線,方案C1(深色線位)平面指標明顯優于方案K。但方案C1縱斷面采用連續長陡縱坡進行展線,是長陡縱坡加短緩坡不利組合,采用運行速度方法對兩方案運行速度分析和驗證。(圖3-圖4)
通過運行速度分析,方案C1小客車運行速度在50km/h。且本路段運行速度勻速變化,速度差值較小,但大貨車最低運行速度小于15km/h,低于設計速度的50%(設計速度30km/h)。同時考慮到本項目為重要的貨運通道,貨車比例較高,貨車運行速度低,從而導致道路通行能力低。且本路段橫坡陡,挖方邊坡高,如增加貨車爬坡車道,工程規模明顯增加,經濟性差。
方案K小客車和大貨車的運行速度,在回頭曲線附近均明顯降低。但前后路段差異小于20km/h,滿足規范要求。同時大貨車最低運行速度為20km/h,高于方案C1,滿足道路最低容許速度要求,方案K通行能力大于方案C1。
綜合分析,雖然方案C1路線順直,平面指標較好。但由于縱坡較大,貨車運行速度較低,導致道路通行能力降低。方案K選擇地形相對平緩的區域,采用回頭曲線展線,有效的降低了平均縱坡,貨車運行速度明顯改善,工程規模明顯降低。雖然回頭曲線處平面指標較小,但考慮到道路為三級公路,回頭曲線設置符合道路等級、區域地形、地質條件。因此,從工程規模合理性、經濟性及道路通行能力綜合考慮,方案K優于方案C1。
4? 結束語
柬埔寨項目受缺少必要的基礎資料的影響,路線方案比選較為困難。因此,在設計過程中,首先通過可行的技術手段,制作地形、地質圖等,為路線布設提供必要的基礎資料。同時,柬埔寨山區項目公路等級低,道路里程長,方案比選過程中,容易遺漏有價值的方案。因此,根據路網規劃、沿線村鎮分部、路線走向等,確定必經的控制點,對路線進行段落劃分,確定路線走廊帶方案。并根據項目特點及需要,進行定性、定量和同深度比選,擇優選擇路線方案。同時,由于項目分為前期和施工圖兩階段,相對與傳統國內項目,缺少初步設計階段,因此,勘察設計階段在加強路線優化的同時,應注重局部方案比選,保證項目合理性、安全性和經濟性。
參考文獻:
[1]JTG D20-2017,公路路線設計規范[S].人民交通出版社.
[2]關海超,等.淺談海外山區公路設計方法及思路[J].價值工程,2019(6).
[3]張文勰,胡立偉.模糊層次灰色關聯法在山區公路路線方案的應用研究[J].價值工程,2015,34(17).