生態選線理念在公路路線設計中應用分析

路璐

（撫州贛東公路設計院有限公司，江西撫州 344000）

0 引言

公路的路線設計與自然環境有著緊密的聯系，同時也會受到地質或地形條件的影響。公路建設在一定程度上會對環境造成破壞，基于生態理念的公路選線倡導建設綠色公路、創造綠色交通體系，以路線設計與自然環境相協調為主要設計原則，實現道路交通建設的良性發展。

1 生態選線理念下公路路線設計的原則

首先，遵循安全第一的原則。路線設計旨在為人們的出行提供便利，保障車輛行駛安全，所以生態選線理念下，安全是路線設計的關鍵要點，需保障駕駛人員人身安全，選線需以公路結構的安全與穩定為基礎，實現公路施工的標準化，促進路線設計與自然生態環境的相互協調。其次，遵循可持續發展的原則。迎合生態發展理念進行路線設計，考慮道路沿線的自然條件與生態資源，根據城鄉規劃需要，調查區域內的耕地與林地資源現狀，調整設計路線，避開生態保護區，避免公路建設對自然資源過多消耗。同時，還應減少征地拆遷，根據當地經濟發展現狀打造分離式或互通式的立交通道，避免公路建設給居民生活帶來不便。最后，遵循環境保護的原則，這是生態選線設計的基本原則。路線設計應盡量避免對環境造成破壞，發揮自然環境的生態調節能力，順應自然發展進行公路結構設計與線性設計，加強對沿線道路設施的合理規劃，確保公路結構有效地融入生態環境[1]。

2 生態選線理念在公路路線設計中的應用

2.1 合理選用線形指標，確定公路等級

以實際工程為案例，某公路的設計速度是100km/h，道路路基寬度為26m，沿線范圍內有高壓線和建筑物等地物，溝道區域狹窄，道路兩側山體比較陡峭，路線的設計容易受到地形條件影響。對于道路的平面設計，在重視交通安全，兼顧工程投資的前提下，建議合理選用線形指標，盡可能地避免線形指標過高而大填大挖，因為大面積的道路基坑開挖與回填會破壞周圍生態，影響環境的美觀性。選擇平曲線半徑指標時，考慮曲線區域車輛行駛速度，保持相鄰線形指標之間的均衡。科學安排標志線，合理布設避險車道，降低地形條件對路線設計的限制，防止路線范圍內發生交通事故。圓曲線與直線相互連接時，道路的路拱橫坡會產生變化，即超高變化，此時應在線路設計中合理設置超高過渡段。如果設計行車速度要求不小于60km/h，應在回旋線范圍內設置過渡段，當回旋線長度較小時，超高漸變率將會增大，此時路拱橫坡將會因變化過大而扭曲，給行車安全帶來不利影響；回旋線如果過大，超高漸變率將會減小，路面排水有可能受到影響，所以建議將超高漸變段設置在緩和曲線范圍內，相應計算公式如式（1）所示。

式（1）中：Ls為緩和曲線長度；B為超高旋轉軸線到車道外側的寬度，m；?i為超高坡度和路拱橫坡間的差異；p為超高漸變率，是旋轉軸和車道外側邊緣線之間相對升降的比率。一般情況下，雙車道行車速度為60km/h 時，超高漸變率為1/175，緩和曲線長度規范值為7m。

通常，公路等級的選擇與確定是一項綜合性工作，以保障路線設計效果為前提。公路等級提高的同時，行車速度和道路曲線半徑指標也會作出相應調整，路基寬度擴大，土石方工程量增加，工程造價顯著提升。如果山區公路等級為二級，路基與路面寬度分別為10m 和8.5m，土石方工程量為875.7 萬m3，漿砌石防護工程量為41.4 萬m3，則工程造價估算結果為16600 萬元。當山區公路等級從二級變為三級時，路基與路面寬度分別為8.5m 和7.5m，土石方工程量為863.4 萬m3，漿砌石防護工程量為30.2 萬m3，工程造價估算結果為13900 萬元。對比后發現二級與三級公路之間的造價價差達到了2700 萬元。由此可見，公路等級降低，路基與路面寬度減小，相應技術指標也會下降，公路工程規模縮小，同時造價成本也會降低。對于公路等級的確定，應根據公路所需功能，兼顧自然環境與生態發展要求，按照規范完成路線的合理設計，保障在路線范圍內的行車安全。

2.2 保護耕地資源

生態理念下強調路線選線必須加強對耕地資源的保護，尤其是對于山地區域，耕地資源就是最寶貴的資源。產量高的耕地多數處于平坦地區，這里同時也是修建公路的最佳地區，如何加強對路線的優化設計，同時兼顧對耕地的保護，是路線設計的關鍵。如果方案內存在較大區域的耕地，該方案將難以通過，后續必須對方案作出更改，重新規劃路線走向。因此，從項目勘查設計階段開始，就需要基于生態理念遵循保護耕地的原則，減少對農田的占用，加強對非耕地區域的利用，做好對荒山或廢棄土地的開發。

2.3 科學規劃服務區選址

服務區是公路沿線的重要設施，也是公路路線設計必須考慮的內容。從生態理念入手，服務區的規劃應與自然環境相協調。經過實地考察后，結合路網、農用土地一級開發規劃情況，從整體角度入手進行方案設計，規劃服務區的選址。為了促進服務區建設與地域發展的統一，服務區建設應加強對荒地資源的利用，防止占用農田或生態紅線，避免大范圍征地拆遷，盡可能地減少造價投入。該項目在路線設計時，服務區的設置充分利用了河道灘涂等平緩地區，在達到防洪標準的前提下設置特色化開放式服務區，推動當地旅游業的發展。

2.4 優化地質選線，布設避險車道

路線設計階段，必須加強對地質條件的細致勘查，將地質選線作為路線設計的重點，尤其是對于山區的路線設計，在定線之前勘查地質環境，評估區域內的地質災害，為后續路線設計方案的篩選提供科學參考依據。該項目沿線包含了軟土、巖溶、采空區、危巖體、山體滑坡等不良地質現象。經調查發現，當前地質選線中有3 座隧道需要穿過山體，且山體的頂部有著偏大的巖溶洼地，巖溶發育活躍，不適合在此處建設隧道。經過路線對比與優化設計，最終選擇了路線避繞方案，從而降低了工程風險。此外，路線設計時需要考慮布設避險車道，車道可布設在直線段或較小曲率的曲線段，同時設置清晰的道路標識，入口處應保障車輛可以安全駛入，使車輛前輪進入制動坡床，且坡道長度能夠消除汽車行駛動能。

2.5 優化環保選線

路線設計應盡可能地避免對原有自然景觀與生態環境造成破壞，尤其要避開自然保護區，保護植物資源。公路施工結束后，應根據地質條件，遵照景觀多樣性及適地適樹的原則補植本土植物，在道路沿線設置有層次感的生態環境。在邊坡防護方案設計環節，應采取生態柔性防護方式，比如網格式或拱式防護方式，避免完全封閉防護，再結合當地野生動物的分布狀態，了解其生活習性，為其提供專門的遷徙通道。

當路線需要穿越水源保護區時，應設置專門的徑流收集系統，利用排水管將徑流全部收集到一起并排入事故應急池。路基排水溝設置應采用連續式防滲邊溝，當排水邊溝遇到橋梁與隧道等建筑時，應合理設置出口，并在出口位置連接事故應急池，以便及時收集徑流或廢水。將事故應急池設計為平流自然沉淀池，按照區域內暴雨量強度的15min 雨量規劃沉淀池尺寸。

2.6 優化地形選線，加強線形設計

2.6.1 優化地形選線

通常情況下，公路路線設計應與河流、山谷的走向保持一致，避免對地形造成切割或者阻斷等影響。優化地形選線，在滿足視距要求的同時，靈活組合直線與曲線路線，根據地勢起伏變化進行線形設計，使駕駛員能夠感受外界環境的變化，拓寬視野，放松心情，有利于營造更加舒適的行車氛圍，幫助駕駛員緩解疲勞。

2.6.2 平面線形設計

（1）地形選線與地質選線相關聯

常規路線設計中，一般會先確定路線走廊帶。如果是山區公路，其沿線地形與地質情況比較復雜，此類區域的公路施工往往需要投入更多人力與物力，且工程建設資金較多。面對這一情況，有必要根據道路線形的實際情況優化選線流程，結合衛星遙感圖像與地質勘查資料，安排人員對候選線路進行實地調查，根據地形條件篩選出最佳布線路徑，再綜合分析其地質條件，判斷線路中有可能產生的地質災害，探究此類災害是否會對公路建設帶來影響，以及應采用怎樣的應對措施規避災害[2]。

（2）以曲線為主進行平面線形設計

如果路線地形復雜，直線的道路設計會增加工程造價，甚至會破壞沿線生態平衡，所以在平面線形設計時應根據自然地形的走勢選擇曲線線形，使平面線形和沿線地形相適應。特別是對于跨越河流、山谷的路段，不宜使用長曲線。該項目中，設計人員在路線設計環節篩選出兩種不同的平面線形方案，一種是直線線形，在施工時必須切除山梁，整體工程量大、造價高；另一種是曲線線形，與當前地形相吻合。兩種方案具體情況如表1 所示。

表1 線路方案對比

為保障道路交通安全，路線應設計為緩和曲線（采用回旋線），道路曲率根據車輛行駛情況調整，緩和曲線最小長度根據行車速度決定，如表2 所示。

表2 緩和曲線最小長度

某公路項目全長為40.43km，路線為東西走向，平曲線路占58.7%，道路轉角點為0.43 個/km，其中最大縱坡達2.5%，凸曲線與凹曲線的最小半徑計算結果分別為15km 和30km。曲線最小長度可根據駕駛人員的反應時間來確定，通常駕駛員的反應時間為3s以上，車速越高，曲線也應越長，此時緩和曲線的長度計算如式（2）所示。式（2）中：Ls為道路緩和曲線的長度；V為設計行車速度，km/h；T為車輛在曲線路線中的最短行駛時間，s，在該方案中T=3s。按照式（2）計算得知道路緩和曲線的最小長度是50m，即Ls=50m。在不同的車速下，曲線的設計長度會有所不同，相應計算結果如表3所示。

表3 不同車速下緩和曲線長度計算結果

2.6.3 縱面線形設計

道路縱面線形設計方案必須根據河流、山谷縱坡情況，結合極限坡長與坡比，并模擬路線走向來確定。不宜將縱坡設計得過長，以保障車輛行駛安全。減少極限坡長，當縱坡坡度不足時應加強排水設施設計。加強對豎曲線半徑的優化設計，防止路線設計受到地形的干擾，將小半徑平曲線和豎曲線設計結合在一起，根據駕駛人員行車時的視距范圍進行設計。緩和曲線長度與曲線半徑（R）的關系應保持在R/3～R 范圍內，以更好地滿足駕駛人員的視覺要求[3]。

3 結語

總而言之，現階段公路路線設計在滿足公路安全性與功能性的前提條件下，還應創新設計理念，加強對生態環境的保護。基于生態選線理念，加強對現有耕地資源的保護，根據公路等級優化地形選線，實現線形優化設計，從而保障道路交通安全，促進路線設計與生態環境的相互協調發展。