山區二級公路工可路線方案設計比選研究

張曉馳，王 涌

(廣西交科集團有限公司，廣西 南寧 530007)

0 引言

二級公路是市縣與鄉鎮之間的重要交通聯系，其建設和完善能帶動沿線區域的政治文化、經濟社會快速發展。隨著國家扶貧政策的不斷落實，貧困山區逐步修建形成以二級公路為主的國省道網絡。

公路項目的工程可行性研究，是通過對項目的建設必要性、技術標準、路線方案、投資估算、經濟評價、社會評價等多個方面的綜合研究論證，從而確定推薦路線方案，并作為建設項目決策的重要依據。其中，路線方案的設計比選研究是公路工程可行性研究中最重要的一環，需要綜合考慮地形地貌、地質條件、路網規劃、環境資源等，才能最大化地為地方經濟發展提供服務，在盡量減少工程規模、節省投資的情況下達到較高的社會效益和經濟效益[1]。

1 山區二級公路路線方案設計原則

公路屬于永久性基礎設施，建成后會占用稀缺的土地資源，因此在設計中應遵循相應的設計原則，以保障公路建設的效益最大化[1]。

1.1 符合路網規劃及土地利用規劃

為適應地方區域的經濟發展，并統籌計劃未來一段時間的發展方向，地方政府針對自身發展情況，綜合考慮人民生產生活等需求，制定相應合理的路網規劃及土地利用規劃。公路方案設計在可行性研究階段，原則上應符合上述規劃要求。

1.2 符合公路設計規范

山區公路往往位處海拔相對較高、高差變化較大的地形復雜區域，常常伴隨滑坡塌方等地質災害，需要克服連續爬坡、迂回盤旋等困難。為保證公路行車安全性及舒適性，合理確定公路技術標準，嚴格遵循設計規范的要求來布設路線是山區公路設計的重中之重。

1.3 符合生態環保要求

山區公路的建設，不可避免地要產生較大的土石方開挖、填筑和廢棄，在這一過程中對環境的破壞具有不可恢復性。因此，路線設計中必須遵循生態保護的理念，避開生態環境保護區，順應地形地勢合理布設平縱面路線，減少大填大挖，避免水土流失對環境的破壞，營造人與自然和諧發展的平衡關系[1]。

1.4 盡量避免房屋、資源、農地的占用

山區是人類生存資源的寶藏，蘊含著豐富的礦產、森林、農地等資源，無數的鄉村依靠大山資源扎根建設，逐漸發展壯大。但由于地形變化復雜，山區最稀缺的資源還是農用耕地。故山區公路在工可路線設計前，應充分調查沿線周邊的鄉村規劃、房屋聚集地、重要礦產地、基本農田保護區等分布情況，盡量繞避以減少對稀缺資源的占用。

2 山區二級公路路線方案設計要點

2.1 確定路線關鍵控制節點

根據外業調查及相關資料收集，確定路線設計的關鍵控制節點，如鄉鎮中心區、重要結構物、地質災害風險區、核心生態環境保護區等，為路線必須避讓的關鍵控制節點；如高等級公路或鐵路預留的下穿通道、已規劃預留的公路接點、基本農田保護區預留空隙等，為路線必須經過或相接的關鍵控制節點。路線設計前，應將關鍵控制節點標示在地形圖中，作為設計參考的重要依據。

2.2 篩選可能跨越的埡口

埡口是山脊上呈馬鞍狀的明顯下凹地形，是山區公路越嶺的必經之地，克服相對高差最低處，故應作為越嶺布線的重要控制點。通過對地形圖高程線的分析，篩選出多個適應路線總體方向的埡口，根據每個埡口不同的位置，測量統計克服高差擁有的平面布線資源，初步計算平均縱坡并匹配相應的路線方案。當計算平均縱坡小于規范值時，說明平面布線資源尚有富余，可在初步路線方案基礎上繼續優化；當計算平均縱坡大于規范值時，需要尋找自然展線或回頭展線的地形空間，降低縱坡。若地形條件較差，則考慮放棄該埡口。

2.3 利用舊路優化路線

山區二級公路由于建設條件困難，服務人口較少，往往建設資金比較緊張，需要在路線設計時盡量避免數額龐大的工程量，因此，通過利用舊路優化路線線型對于山區二級公路就顯得尤為重要。山區舊路通常為三、四級公路，大部分路段順自然山勢布線，采用合理埡口，已有一定工程規模，適合沿線擴建，可減少大量重復工程。但局部路段路面狀況較差，彎道半徑小，沒有緩和曲線，路線迂回多彎，就需要從安全、經濟的角度優化設計或重新布線。

2.4 避繞其他影響資源

在優化路線方案過程中，還應考慮盡量避繞其他非重要影響資源，如非常用水源地、低級別種植林地、非受限礦產資源、低壓電線、零星墳墓等，減少對生態環境的擾動和資源的占用。

3 實例分析

3.1 項目概況

某省道廟神至龍頭公路位于廣西北部都安瑤族自治縣及河池市宜州區境內，項目全長約23 km，主要控制點為廟神鄉與龍頭鄉。該項目屬于省道網規劃，目的為實現鄉鎮之間的交通互聯。

3.2 項目技術指標

項目位于廣西山字形構造的前弧西翼中段，云貴高原向廣西盆地過渡的斜坡上，是全國巖溶地貌發育最為典型的地區之一。項目區域內以高山丘陵為主，低山次之，洼地密布，石山連綿成片，峰叢峰林地貌發育。項目起點廟神鄉區域海拔高度為170 m，終點龍頭鄉區域高程為200 m，中間翻越山嶺的最高高程為495 m，相對高差達295～325 m，地面自然坡度>20°，屬于山嶺重丘地區(Ⅲ類)。考慮到項目地形復雜，布線困難，為減少對沿線原有地貌的大面積破壞，防止水土流失和減少大面積土地占用，同時達到服務鄉鎮對外交通的規劃性質與功能定位。項目采用的技術標準為二級公路，設計速度為40 km/h，路基寬度為8.5 m。

3.3 舊路情況

項目區內已建的舊路均為四級公路，路基寬度為6.5 m，分別為縣道X909、縣道X910、鄉道Y019公路，總體路線線型一般，個別舊路局部路段為連續回頭彎，縱坡較大。已建的高等級公路為河都高速公路。經調查，在區域內可滿足本項目下穿的分離式橋梁的建設地點分別位于龍盤村與黃難村。由于本項目必然和高速公路交叉，因此兩處下穿成為路線控制關鍵點，將路線分為北走廊帶與南走廊帶。

3.4 山區埡口情況

經地形圖分析，項目區內的主要埡口有三處：北走廊帶埡口1高程為406 m，埡口2高程為415 m，南走廊帶埡口3高程為255 m。埡口及主要控制點高程如表1所示。

表1 埡口及主要控制點高程一覽表

3.5 路線方案設計

(1)根據北走廊舊路及埡口情況，分別設計C線與E線方案

C線方案全線為越嶺線，前半段廟神至埡口1段，主要沿舊路縣道X909布線，需克服高差為236 m，爬坡路線長度為10.4 km，平均縱坡為2.27%，符合路線設計規范二級公路平均縱坡<5.5%的要求。后半段設計路線，由于從埡口2至山腳平地需要克服高差215 m，降坡路線長度僅有2.3 km，平縱縱坡為9.35%不滿足規范，同時埡口1至埡口2段舊路不能有效降低設計標高，故后半段路線放棄沿舊路布線改建，在埡口1處新建展線下坡，沿山坡及其他低埡口逐漸降低標高。經自然展線，C線方案至埡口2附近時，標高已降為320 m，再布設至山腳平地僅需要克服高差120 m，平縱縱坡為5.22%，滿足規范要求。

E線方案全線也為越嶺線，前半段與C線方案一致，后半段繼續沿舊路布線至埡口2。由于埡口2至山腳平地高差大，直線降坡距離不足，故路線需要沿另一側山坡迂回展線，逐漸降低標高。經展線設計，平縱縱坡為5.03%，滿足規范要求。

(2)根據南走廊舊路及埡口情況，設計K線方案

K線方案前半段為沿河線，路線沿縣道X910布線，舊路線型較好，經永樂村、黃難村后跨越刁江；后半段為越嶺線，大部分可沿農村公路布線，控制埡口3的高程為255m，克服高差不大，縱坡布設條件較為富足，能較好地擬合舊路標高，平均縱坡為3.67%，滿足規范要求。

3.6 路線方案比選

C線方案、E線方案與K線方案的技術經濟性比較情況如表2所示。

經方案對比，北走廊帶C線方案利用了高程相對較低的埡口1提前降坡，路線長度相對E線方案減少，平面及縱面指標相對較優，主要的建設工程數量和土地占用也相對較少，建設投資較E線低，故北走廊帶比選推薦C線方案。

南走廊帶K線方案更充分地利用了舊路，跨越埡口3高程最低，路線長度最短，平面及縱面指標均比C線更優，主要的建設工程數量和土地占用相對最少，建設投資最低，經對比北走廊帶C線，確定總體路線推薦K線方案。

表2 C線、E線與K線方案的技術經濟性比較情況表

4 結語

山區二級公路工可路線方案的設計是一個循序漸進、不斷優化的過程，需要設計者充分考慮以地形地勢、交通條件為主的眾多影響因素，細致深入地進行多層次、全方位的綜合比選[2]。本文以省道廟神至龍頭公路工可路線方案設計為例，通過多個路線方案比選，確定最終的推薦方案，體現了埡口選擇、舊路利用在山區二級公路路線方案設計的重要性，為山區二級公路選線提供了一定的參考和借鑒。