山區(qū)公路選線比選分析

馬偉彪

摘 要：山區(qū)高差大，地形復雜，以G331（第五標段）工程為實例，將初步設計的線位進行局部優(yōu)化，選擇更合理的線位，避免不同設計速度的路段頻繁變化。通過路線方案優(yōu)化來簡單探討山區(qū)公路的一些設計要點。

關鍵詞：山區(qū)公路;分段設計;埡口選擇;展線方式;路線優(yōu)化

中圖分類號：U412.36 文獻標識碼：A

0 引言

選線是道路線形設計的重要環(huán)節(jié)，選線的質量直接影響后續(xù)的設計指標和工程投資，是一項涉及面廣、影響因素多、政策性和技術性強的工作。不同設計階段的選線工作重點不同，隨著設計的深入，選線是不斷篩選與重復優(yōu)化的過程。

1 項目背景

G331東起丹東，西至阿勒泰，是國家公路網中的一條重要橫線，整條路線位于我國北部邊境，與國家公路網中另外兩條縱線——喀納斯至東興（G219）、丹東至東興（G228）一起構成了圍繞我國國境的一條邊境大環(huán)線，在國家公路網中具有特殊的地位和非常重要的意義;根據初步設計文件，G331線青河至富蘊至阿勒泰段公路建設項目（五標段）路線全長約67.841 km，采用兩種技術標準如下：

根據《公路路線設計規(guī)范 JTG D20—2017》條文說明，不同設計速度之間的頻繁變化是誘發(fā)交通事故的原因之一，因此采用不同設計速度的路段不應頻繁變化，同一設計速度的路段不宜過段，二級公路一個設計路段的長度不宜小于10 km。根據上述條文，考慮設計速度分段的連續(xù)性，原初設分段存在不合理之處，在條件允許下對第二段越嶺線進行優(yōu)化，建議將該5.851 km路段的設計速度提高為60 km/h。

2 路線優(yōu)化原則

（1）合理掌握主要技術指標的運用，靈活使用曲線以適應地形。注意線形高、低指標的均勻變化，力求線形連續(xù)、順適。認真做好復雜地形、地貌及重點工程路段的多方案比較。

（2）路線避免穿過地質不良地段，避免穿過城鎮(zhèn)或居民密集區(qū)，力求路線與城鎮(zhèn)規(guī)劃相協(xié)調、近城而不進城，帶動經濟發(fā)展的原則，適當兼顧地方政府的合理要求，合理選擇線位。

（3）縱面線形設計中應深入研究高程控制點，確定其合理高程;要注意陡坡、緩坡的組合，控制最大合成坡度，提升項目安全性。

（4）切實貫徹“保護耕地、節(jié)約用地、少拆房屋、方便群眾、依法保護環(huán)境、保護風景區(qū)、文物古跡”的原則。特別是耕地資源，線位布設盡可能少占農田。

（5）充分考慮環(huán)保選線，合理利用有利地形，對平、縱、橫進行綜合考慮，盡量減少廢方。注重保護生態(tài)環(huán)境，減少水土流失。

（6）合理控制工程造價，適當運用技術指標，保證本項目的工程經濟性。

3 路線優(yōu)化的關鍵選擇

越嶺線需要克服很大的高差，路線的長度和平面位置主要取決于路線的安排，因此越嶺線布設應綜合考慮埡口（鞍部）選擇、過嶺高程及埡口兩側路線展線方案，這三者是相互關系、相互影響的。

原初設K435+665.584～K441+516.543段長約5.851 km（小于10 km）受地形限制按二級公路（集散功能）取40 km/h設計速度，最小圓曲線半徑取極限值R=95 m，最大縱坡5.2%;本次重點闡述本段平面線位優(yōu)化起終點K439+400（地面標高1 097 m）～K442+500（地面標高993.5 m），平均縱坡=高差/長度=103.5/3 100=3.34%，路線延長系數λ=3 100/1 720=1.802;本次優(yōu)化結合地形，依山就勢，調整迂回路線，優(yōu)化平縱面，將此段調整為滿足60 km/h設計速度的規(guī)范規(guī)定的路段，也可以避免40 km/h設計速度的路段過短情況，優(yōu)化調整后路線長度為2 370 m，平均縱坡=高差/長度=103.5/2 370=4.36%，路線延長系數λ=2 370/1 720=1.378。

圖1 線位對比圖

（1）埡口位置：埡口（鞍部）是越嶺路線的主要控制點，在滿足路線的基本走向前提下，與展線方案一起考慮。埡口應首先考慮標高較低且展線后能迅速連接山下控制點的;其次再考慮稍微偏離路線方向或標高較高但接線平順、地質良好與增加路線長度少的埡口。

原除設線位為減少挖方高度，優(yōu)先經過埡口，采用較小的圓曲線半徑（R=150）組合成S型曲線;在增加挖方高度不多的情況下，調整后采用接線平順，半徑較大的半徑，但線位經過高程相對較高。

（2）過嶺高程：平面線位確定后，不同的過嶺高程，直接關系到工程規(guī)模、路線長段及線形指標，且影響前后的展線設計方案。

本次調整后局部埡口挖深較原初設大，最深達22 m，雖然土石方工程比較集中，路基防護難度加大，但有效降低了過嶺高程，縮短之后展線長度，改善了行車條件。

（3）埡口兩側路線展線方案：路線展線的基本方案有

三種，第一種為自然展線，第二為回頭展線，第三為螺旋展線。

原初步設計線位利用山包采用回頭展線，短距離克服了較大高差，但平曲線半徑小（半徑為95 m），滿足不了60 km/h行車速度指標，直接造成本項目設計速度分段頻繁，埋下交通隱患。

優(yōu)化調整后線位采用自然展線，符合路線的走向，以合

適的縱坡利用山嘴或側溝來展線，增加路線長度少，線形好，滿足60 km/h行車速度指標。

4 路線優(yōu)化的方案比選分析

此段原初步設計速度為40 km/h，平面曲線最小半徑為95 m，縱坡最大為5.2%;平面線位通過調整優(yōu)化后，路線減短0.73 km，平面線形指標得到較大改善，雖然最大縱坡5.2%設置的長度增大，但挖方和填方均大幅度減少，且優(yōu)化后取消了原初步設計9×30 預應力混凝土連續(xù)小箱梁大橋，設計速度可以調整為連續(xù)60 km/h。

5 結語

路線設計是公路設計中的先行者，選線的質量直接關系到道路的使用質量和工程造價。對于山區(qū)公路，受制約的因素較多，路線選擇需綜合考慮多方面因素，選擇合理的埡口位置、過嶺高程及展線方式，多方案比選論證，并結合地方需求，才能保證最優(yōu)的設計方案。

本次G33設計綜合考慮多種影響因素，對原初步設計線位進行優(yōu)化調整，結合地形，依山就勢，逐步爬坡，避免高低來回走線，造成越嶺線爬坡展線長度有較大損失，產生不必要的大縱坡度路段，改善了線形指標，并避免原初步設計中速度分段不合理之處，行車更為安全舒適。

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