公路勘察設計新理念在山區公路設計中的應用研究

師永翔

(山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 036000)

對山區公路而言，除了地形地質條件較為復雜，而且沿線范圍內還處在欠發達的情況。對此，在山區公路工程設計過程中，除了要滿足基本的功能要求，還應確定適宜的技術等級，以公路地形地質等基本條件及其產生的變化為依據，做好各方面設計工作，以此保證行車安全性與舒適性，從根本上減少投資成本。

1 確定適宜的公路技術等級

公路技術等級確定需要有很強科學性，而且還要考慮很多方面的因素，是開展公路工程建設重要前提。如果公路技術等級很高，則其行車時速與曲線半徑也會很高，為滿足這些要求，不得不加寬路基，使工程量明顯增加，最終提高工程的總投資。以某山區公路工程為例，當其技術等級從2級降低到3級時，工程規模將發生明顯變化，具體如表1所示。

表1 公路工程技術等級改變后工程規模發生的變化

由表1可知，當公路工程技術等級降低時，各項技術指標也都會降低，使工程規模明顯降低，進而節省造價。基于此，在山區公路工程設計過程中，技術等級的選擇除了要充分分析公路工程各項使用功能，還應綜合考慮山區公路工程所處自然與社會環境，同時還要和區域經濟發展和建設保持適應。

2 平面線形設計

(1)地質選線和地形選線充分結合。對于山區公路而言，其地質和地形條件都比較復雜，過去的方法為先確定具體的走廊帶，然后對其地質背景條件進行評估。但這種做法并不合理，導致路線處在復雜程度很高的地質條件，給地質處理帶來很大的困難和麻煩。正確的做法為：首先，重分利用現有資料，如衛星圖片與航拍圖片，緊密聯系具備相關經驗的工作人員，按照先宏觀再局部原則，確定可進行比選的走廊，在條件允許的情況下，還要開展實地查勘；然后，在所有備選走廊中，根據地形條件選擇出最佳的一條走廊；最后，對所選走廊對應的地質條件實施綜合評價，確定可能產生的災害，并初步判定災害的類型和規模，然后確定災害可能對方案造成的影響。

(2)平面線形建議主要采用曲線。首先，平面線形應和沿線范圍內的地形條件完全吻合，尤其是要和河流與溝壑做到吻合，盡可能防止長直線，如果在地形較為困難的地區采用長直線，除了會增加工程量，還會因為高填深挖產生地質災害，對自然環境與生態平衡造成破壞，引起水土流失。對此，對山區公路而言，在平面線形設計過程中，應先采用和自然地形充分協調的曲線，盡可能減少直線。在確定某個山區公路工程的平面線形時，應進行方案比選，方案一是以實際的地形起伏情況為依據采用曲線，很好的和地形條件保持協調；但方案二以直線線形為主，硬切山梁，不僅對自然環境造成了很大影響，而且也增大了工程規模。考慮到方案一能節省投資，減小對環境造成的不利影響，故將其作為最終方案，兩個方案的對比如表2所示。

表2 方案對比

(3)橋隧要和平面線形充分協調。在山區公路工程的平面線形設計過程中，應綜合考慮橋隧所在位置、工程規模與技術難度，很多時候橋隧都是決定路線方案的重點因素，如果橋隧所在位置或工程規模的考慮不完善，將對方案合理性造成很大影響。通常情況下，路線的布設必須服從橋隧布置，確保橋隧盡可能處在直線段，或主橋處在直線段；若必須建設曲線形式的橋隧，則要盡可能采用未加超高與加寬處理的曲線半徑。在嚴格遵循路線服從橋隧這一基本理念的基礎上，還應防止在與橋隧所在位置臨近的部位使用較小的半徑或極限半徑，需要在確保主跨處在直線段的基礎上，適當增加半徑，防止路線指標降低。

3 縱面線形設計

(1)謹慎使用極限坡長與坡比。對于山區公路工程，其路線大多沿河布置、沿溪布置、越嶺布置或越脊布置，無論是布線還是展現都會受到縱坡因素的制約。另外，山區公路主要行駛的是大中型車輛，在這種情況下，縱剖面設計必須有良好適應性，以河流縱坡與溝谷縱坡等為依據，通過對幾何線形的擬定對公路未來輪廓予以模擬，以此確定工程建設重難點。公路縱坡長度不能太大，如果太長將使車輛的制動失靈，對行車安全造成影響，而且還會影響到和地形之間的結合，使工程量明顯增加，而如果縱坡長度調小，將導致展線距離增加，使橋隧長度與其防護工程量都顯著增加。在相關規范允許的條件下，盡可能少使用或不適用極限坡長及坡比，在重載車運輸段落與橋隧較為集中的段落，應謹慎使用極限值，并在必要的條件下充分結合實際地形地質條件進行爬坡及避險車道的設置。

(2)豎曲線半徑的確定應得當。考慮到山區公路會受到地形地貌直接影響和制約，故經常會出現連續分布的半徑較小的短平曲線和連續分布的半徑較小的豎曲線相結合的情況，若從理論角度講，這是一種能符合技術規范要求的形式，但它忽視了視距方面的要求，如果使用以上組合形式，將使駕駛員自身視覺范圍明顯變小，導致視線的誘導性明顯變差，無法準確判斷出路線的具體去向，如果產生斷背曲線，將對行駛安全造成很大的影響。然而，因受到地形方面因素的影響，將很難通過對平曲線的調整來解決這一問題，對此，必須增加一定的豎曲線半徑，用于提高視距，以便獲取良好線形，提高行車安全性。當然，公路的豎曲線并非越大越好，如果豎曲線過大，將使工程投資明顯增加，或對排水造成不利影響。當凹曲線半徑增加時，雖然能增加一定的行車視線，但會使路基工程填土數量增加。

4 橫斷面設計

(1)靈活確定斷面形式。在山區公路工程中，往往有很大的橫坡，且邊坡險峻，與山體靠近的一側很難開挖。為保證路基的穩定性，通常要進行半填半挖搜或全挖，使路基工程量明顯增加，造成嚴重的山體破壞，極易產生邊坡滑塌，對環境保護造成影響。對此，需要以所處地段的地形條件為依據，選擇適宜的橫斷面形式。在地形較為復雜，且主要是挖方的段落，如果自然橫坡相對較陡，建議布置分離式路基，也可進行適當的上下錯開，采用半橋半路，用于減少工程的開挖數量。

(2)嚴格控制開挖和填筑高度。山區地形條件十分復雜，陡坡路堤和高路堤通常相伴而生，導致邊坡失穩或路基產生不均勻變形，這樣除了會增加投資，還會影響工程的安全性。根據不破壞即為最有效的保護基本原則和理念，對于路基的開挖和填筑高度，應按照以下原則來控制：首先，路基中心填高應控制在20 m以內；其次，路基中心挖高應控制在30 m以內；最后，路基挖方坡高應控制在40 m以內。

5 結 語

綜上所述，山區公路工程設計是否合理，會對車輛運營安全造成直接影響，同時還決定了工程投資與自然景觀。但山區公路工程設計是一項具有很強綜合性與科學性的工作，除了要充分考慮橫斷面及平縱面，還要分析橋隧設計，明確山區公路工程建設可能對自然環境造成得以影響，保證各項技術指標的合理性，通過綜合對比和優化，確定適宜的方案。