山區高速公路選線優化研究

熊雄、張揚

（貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司，貴州貴陽 550000）

0 引言

選線一直以來都是山區高速公路建設的關鍵環節。選線質量在很大程度上決定了后續建設質量及運營安全性。因此，進行初步選線時，要明確山區高速公路選線優化的重要性與必要性。同時，需要就當前存在的問題采取有效措施，對選線進行必要的優化。

1 山區高速公路選線優化重要性與必要性

在山區高速公路工程建設中，選線是一個重要的步驟。這一步驟不僅涉及面廣，而且受到多種影響因素的制約，具有政策性和技術性的特點。合理的選線能夠節約工程建設成本、保證公路使用質量，促進國民經濟發展。

從節約和控制投資的角度來看，選線是一個面臨許多不確定因素和備選方案的階段，也是項目實施過程中最有可能減少投資的階段[1]。因此，可以將選線作為評價山區高速公路整體效益的重要指標，以獲得更高的運輸效益、減少工程造價為選線目標。

然而，實際情況表明，選線階段容易出現以下問題：

第一，路線評定時多將重點放在線形對比方面，依靠選線人自身的主觀判斷和相關經驗，這樣必定會受到主觀偏見因素的影響。如果負責分析和評價工作的人員組成不同，考慮問題的角度也不同，最終得出的結論可能完全不一致，無法保證方案的選擇唯一性和正確性。

第二，選線中存在重技術輕經濟的現象。盡管在選線的基本原則中已經提出了必須做好技術經濟計算的要求，但實踐中往往更注重技術可行性，對經濟合理性的重視度不足，導致決策不夠科學。

為了有效解決以上問題，在實際的選線工作中，需要充分考慮并做好優化設計，從不同的備選方案中選出最佳方案。

2 山區高速公路選線現狀與存在的問題

針對山區高速公路選線，可以根據選線方法將其分為以下幾種類型：實地定線、航測定線和自動化選線，在復雜地形條件下，合理運用這些方法。山區常見的線形包括沿溪線、山脊線、山腰線和越嶺線。

不同選線方法以及存在的問題：

第一，實地定線。這是過去最常用的公路工程勘測方式，由專門的選線人員根據計劃任務書的要求，對路線經過的地區進行勘察測量，然后通過反復比選，得出經濟性最佳的路線。由于山區地形條件復雜，平縱面都會受到很大限制，而且大部分山區植被茂密，對設計人員的視線造成阻礙，使得選線人員不得不深入實地才能了解地形和地質條件，否則會影響所得方案的可靠性，但這也給定線工作帶來了困難。通過以上分析可知，實地定線存在以下問題：其一，需要投入大量人力資源；其二，大部分工作在野外進行，受氣候條件因素的直接影響，定線工作效率較低；其三，由于視野受限，實地選線人員僅能觀察到局部情況，無法全面把握整個路線的面貌，會導致最終方案存在一定的局限性和片面性[2]。

第二，航測定線。借助航空攝影技術實施公路勘測是對傳統實地勘測進行的改革。航測相片能夠詳細和真實地反映地面的實際情況，不僅可以為航測成圖提供依據，還可以作為選線的重要資料。在山區等交通條件較差或人煙稀少的地區，借助航測技術實施公路選線可以減少野外工作量，有效改善勞動條件。對于山區高速公路，可以通過合理運用航測相片和鑲嵌復照圖來建立相應的模型，實施公路選線。這樣可以有效擴大工作人員的視野，對沿線范圍內的地形地貌進行綜合觀察，并全面分析不同的路線方案，可在保證選線質量的同時，加快實際勘測效率。雖然航測技術在地形較為復雜的情況下有許多優點，但也存在一些問題亟待解決。例如，航測技術所需費用相對較高，在山區很難大范圍推廣；在利用相片進行實地放線時容易產生誤差[3]。

第三，自動化選線。在航空測量的基礎上，充分結合計算機技術，通過建立數字地面模型以及引入地理信息系統、CAD 技術和地質信息系統等，將所有地形和地質數據輸入計算機，由計算機自動完成路線布置。然后通過分析和提煉，使線形組合達到最佳，減少工程量，并與自然地形和周圍自然景觀協調一致，最終實現自動繪圖。這種選線方法需要先進科技的支持，然而我國在此方面的研究相對較晚，目前未能普及應用，無法滿足山區高速公路選線的需求[4]。

第四，沿溪線。該路線通常沿山傍水布設，交替出現懸崖峭壁和淺灘臺地，縱向布置相對較容易，但平面布置常受限制，活動空間有限。在沿溪線的選擇中，相關工作人員需要確定路線是沿高線還是低線、選擇左岸還是右岸，并確定溪流的跨越位置。此外，還需充分考慮以下幾點：首先，沿溪線直接受到洪水的影響和威脅，特別是當路線標高相對較低時，必須詳細了解洪水的實際情況；其次，路線經常遇到懸崖陡壁或不良地質段，由于路線回避余地有限，因此防護處理工程量通常較大，現場施工面臨一定困難；再次，路線經常與支流交匯，需要修建許多人工結構物，如橋梁和涵洞，以及防護工程；最后，河谷兩岸多為耕地，路線與農田、相關設施之間的矛盾問題突出。上述問題給選線工作帶來了很大的困難[5]。

第五，山脊線。由于山脊的高低不同，所以路線起伏較大，在平面上呈現出很大的曲線，常常需要繞過地形限制，增加路線長度，占用大量林地。同時，水源或建材的缺乏也給現場施工帶來很大的不便，特別是在高山地區的山脊部分。山脊的埡口高度不一，加上平面上的彎曲，因此不論是埡口位置的選擇、側坡的布置，還是控制點之間的路線布置都存在很大的困難。

第六，山腰線。山腰的表面往往不整齊，或凸出或凹進或呈雞爪狀，也會因為坡面過于陡峭使路線頻繁從溪溝上跨越，導致橋涵增多，使里程延長，或占用大片的林地，增加工程量和造價。

第七，越嶺線。若控制點存在必須跨越的山嶺，往往會用到越嶺線。越嶺線同樣會給選線帶來一些問題，主要表現在以下幾個方面：其一，越嶺線在縱面大多是連續升坡，高差變化明顯，平面上則迂回曲折，導致里程被大幅延長；其二，經常遇到復雜的地形，如陡峻的山坡等，使陡彎數量增多，既影響線形又會增加工程量；其三，越嶺線的隱蔽性往往較差，無論是材料運輸還是施工養護都比較困難；其四，低埡口的高差較小，且展線距離不長，導致和高埡口之間存在很大的矛盾；其五，對越嶺線而言，大部分坡點是分段控制平均縱坡進行布設的，設計難度較大，涉及縱坡大小的確定和采用何種路基形式等[6]。

3 山區高速公路選線優化措施

選線是公路設計工作中至關重要的環節，在該環節不僅需要解決工程和經濟等實際問題，還要充分考慮公路與周圍環境的協調性，處理好公路與生態環境之間的關系，使公路的線形既具有實用性又具備美觀性，同時要考慮駕駛員的視覺和心理反應。優化選線的必要性在于避免出現各種問題，尤其是環境方面的問題。如果公路選線不合理，可能會引發土地或耕地大量占用、導致各類地質災害、影響生態敏感區、產生廊道效應、引發水土流失、造成噪聲和振動干擾、導致水體和大氣污染、涉及拆遷安置、造成出行阻隔、影響景觀資源保護、影響其他現有基礎設施等一系列問題。

3.1 正確掌握并利用相關政策與原則

隨著國家對公路建設的投入不斷增加，公路建設的速度明顯加快。在這種情況下，國家和地方都出臺了相關政策，對公路建設有積極的促進作用。然而，不同地區的經濟發展水平和財力狀況存在差異，各地區的配套政策也各不相同。

因此，進行公路選線時，必須正確掌握并充分利用相關政策與原則。具體而言，需要注意以下幾個方面的內容：

第一，正確認識公路自身使用性質與任務。

第二，減少土地資源占用，尤其是要減少占用良田，以創造更大的經濟效益。

第三，嚴格遵循因地制宜和就地取材的原則，最大限度利用當地材料。

第四，預防和解決可能出現的后遺病害問題，提高選線方案的經濟性[7]。

3.2 準確掌握相關技術標準

由于受到地形條件的限制，選線過程中如何正確應用相應的技術標準，成為能否充分體現項目自身優勢的關鍵。對技術標準的掌握必須具備靈活性，既要保證線形的美觀與流暢，又要創造良好的經濟條件。

3.3 做好線形優化

山區地形起伏大、地貌復雜，如果公路路線穿越村鎮，則可能導致線形不佳，增加交通事故的發生率。因此，在線形設計中應注重以下幾點：確保平曲線指標均衡，避免出現過大的填挖工程。同時，需要注意避免不利的組合，如長直線與大縱坡的結合。設計坡道時，應充分考慮地形條件，避免連續的縱向起伏，并避免過于追求縱向指標而導致填挖工程過度集中。

3.4 大中橋的布置必須服從于路線總體走向

山區高速公路直接受到地形條件的限制和沿線水系的影響，所以在橋位勘測定線過程中必須改變以往“以橋為核心、以路為輔”的做法，而是要在符合橋梁各項技術規范的基礎上，做到順路線而定。

3.5 充分考慮山區范圍內野生動植物的生存條件

在山嶺重丘區中，要注意減少對原地貌造成的破壞，根據實際的地形和地貌，充分考慮路基橫斷面造成的影響，掌握好路基中線具體位置，做到靠山不大挖和鄰坡不懸空。此外，如果公路建設改變了地形的原有特征，也會影響生態平衡，應避免出現新的人為災害，如避免動物橫穿馬路引發安全事故[8]。

3.6 密切關注氣候條件與地質情況

在山區高速公路選線過程中應深入了解多年來的自然規律可能對公路造成的影響，盡量避開風口、深路塹，并適當放緩邊坡，以減少積雪。此外，盡量走陽坡，以防止結冰。

3.7 加強線形綜合評價

良好線形所帶來的實際益處包括行駛效率的提高、節省時間和減少交通事故的發生，以及安全性和舒適性的提高，這些方面均應作為收益評價指標。

3.8 公路安全性和美觀性的協調

單調的公路設計不僅會影響公路的美觀度，還會對安全行駛產生負面影響。單調的設計可能削弱駕駛者的視覺感知能力，從而降低對安全駕駛的警覺性。因此，公路設計不僅需要考慮適宜的線形，還應與周圍環境融為一體，為駕駛者和乘客創造愉悅感和安全感。要實現公路與景觀的良好配合，需要深入分析環境和公路的相容性，并進行景觀配套設計，制訂切實可行的實施方案。

在實際的設計工作中，可以采取以下措施保證公路設計效果：

第一，盡量減少對公路周圍自然地形、地貌、植被和現有建筑物的破壞，以保持自然景觀的良好狀態。

第二，在縱面設計過程中，與原地面坡度接近，以減少對自然環境的破壞，并減少工程量。

第三，在橫斷面設計中，確保邊坡的形狀和綠化與現有景觀協調一致。

第四，將公路構造物視為平衡公路和自然景觀關系的措施，結合技術和景觀要求進行合理選型。

第五，科學組合不同類型的景觀，為駕駛者提供緩慢的視覺變化，以提高行車安全性和舒適性。

第六，進行適當的公路綠化，以改善空氣質量、減少揚塵、防風擋雷、減少噪聲，并提供視線引導[9]。

4 結語

綜上所述，選線優化對保證山區高速公路線形合理性、安全性和經濟性有重要意義。前文在交代山區高速公路選線優化重要性與必要性的基礎上，對山區高速公路選線現狀及相應的優化措施進行了初步分析與總結，以期為山區高速公路選線優化工作提供參考，實現預期的優化目標，為后續山區高速公路建設與運營奠定良好的基礎。