山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)方法探析

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摘要：為了提高山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)的質(zhì)量，減少投資成本，基于山區(qū)公路的特點(diǎn)，提出山區(qū)公路線形設(shè)計(jì)的方法，指出山區(qū)公路線形設(shè)計(jì)在確?？茖W(xué)合理性的同時(shí)可結(jié)合使用先進(jìn)的技術(shù)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，最后總結(jié)了路線平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、平縱面配合的注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：山區(qū)公路；路線設(shè)計(jì)；注意事項(xiàng)

1山區(qū)公路的特點(diǎn)

1.1地域性差異大

山區(qū)環(huán)境構(gòu)成復(fù)雜，受氣候、地質(zhì)水文條件等多方因素的影響，易形成地域性差異。我國(guó)幅員遼闊，呈現(xiàn)出不同的氣候條件和地理地貌。通常氣候條件因緯度的不同呈現(xiàn)差異，山區(qū)受地勢(shì)影響會(huì)進(jìn)一步形成小范圍的氣候特點(diǎn)。在高海拔地區(qū)，山體迎風(fēng)面受冷空氣影響，多有積雪、結(jié)冰情況。山區(qū)降雨量的不同對(duì)山體巖體、土體的穩(wěn)定性也有影響，降雨量大的山區(qū)易出現(xiàn)山體滑坡、泥石流等自然災(zāi)害。這些均對(duì)公路的選線造成影響，如盤山公路會(huì)根據(jù)山體的走勢(shì)、海拔變化，產(chǎn)生急彎、陡坡、轉(zhuǎn)折的情況。

1.2施工難度大

山區(qū)公路的施工難度大，除了盤山修路外，還可能需要挖掘穿山隧道、建設(shè)跨流橋梁以連接各段公路。巖體強(qiáng)度越大，山體鑿?fù)陔y度越大。山區(qū)河流湍急，具有較強(qiáng)的沖擊力，一般采用斜拉橋、高橋等設(shè)計(jì)來(lái)確保橋梁的穩(wěn)定性。另外，對(duì)于部分山區(qū)，大型的作業(yè)機(jī)器很難進(jìn)入，安全防護(hù)措施很難實(shí)施，公路施工難度大。

2山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)方法

2.1山區(qū)公路線形設(shè)計(jì)

山區(qū)公路的線形設(shè)計(jì)包括平面線形設(shè)計(jì)、縱面線形設(shè)計(jì)、橫斷面線形設(shè)計(jì)三大類。在平面線形設(shè)計(jì)中，要綜合考慮山區(qū)公路的路線選擇與山體的地形地貌。傳統(tǒng)的山區(qū)公路路線選擇是先定路線，后評(píng)估，這就造成選線需要進(jìn)行大量的后期修改和調(diào)整，增加了設(shè)計(jì)定線的難度和后期地質(zhì)處理的難度。為此要將地質(zhì)評(píng)估放在前面，結(jié)合衛(wèi)星技術(shù)、航拍技術(shù)等對(duì)待建地區(qū)進(jìn)行有條件的實(shí)地勘察，盡可能地收集多樣準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，然后進(jìn)行路線方案設(shè)計(jì)和比較，并確定備選方案。對(duì)備選方案中存在的潛在地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析和預(yù)防，并考慮預(yù)防措施的可行性和難度，最終確定公路路線。對(duì)有條件的路段，設(shè)置避險(xiǎn)車道或者爬坡車道。避險(xiǎn)車道的地理位置選擇要遵循幾點(diǎn)要求：（1）要選擇在視線開(kāi)闊的往來(lái)密集區(qū)，并設(shè)有明顯的警示標(biāo)牌。（2）設(shè)置在公路的直線結(jié)構(gòu)或者曲線半徑較小的結(jié)構(gòu)內(nèi)，方便司機(jī)駕駛和控制。（3）避險(xiǎn)車道的寬度不小于8m，可以容納至少兩輛車。（4）要增加避險(xiǎn)車道的阻力，采用阻力值較大的碎礫石、礫石進(jìn)行鋪設(shè)，防止車輛滑坡。山區(qū)公路的橫面坡度大，邊坡十分陡峭，具有“山上不易挖，山下不易填”的兩難特點(diǎn)，措施不當(dāng)極易造成環(huán)境破壞，影響施工質(zhì)量。因此，在山區(qū)公路的橫斷面線形設(shè)計(jì)中，要根據(jù)實(shí)際施工需要對(duì)斷面形式、填挖高度等進(jìn)行合理選擇。當(dāng)自然橫坡較陡時(shí)，應(yīng)選擇分離式路基水平布置；反之，則采用整體式路基斷面。山體的邊坡含不穩(wěn)定因素，因此要注意公路填挖時(shí)的路基中心高度和邊坡高度控制。

2.2先進(jìn)技術(shù)在路線設(shè)計(jì)中的運(yùn)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的信息技術(shù)手段被應(yīng)用于公路的選線設(shè)計(jì)中。GIS技術(shù)有助于實(shí)現(xiàn)施工地區(qū)及施工周邊地質(zhì)變化自然過(guò)程的模擬演示，輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行正確決策并選擇最優(yōu)的山區(qū)公路路線。此外，緯地系統(tǒng)、CAD系統(tǒng)以及路線大師系統(tǒng)等均可作為山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)而被應(yīng)用于實(shí)際工程，輔助設(shè)計(jì)人員進(jìn)行線形設(shè)計(jì)、工程表繪制、土石方的自動(dòng)調(diào)配等。除了信息技術(shù)手段，一些數(shù)學(xué)方法如遺傳算法對(duì)公路路線選擇優(yōu)化也具有實(shí)用價(jià)值，通過(guò)得到多目標(biāo)決策矩陣，形成量化模型，選擇最優(yōu)的路線方案。

3山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)

山區(qū)選線應(yīng)達(dá)到線形順適、平縱橫指標(biāo)均衡，根據(jù)實(shí)際地形進(jìn)行線形布設(shè)：既不能片面追求高標(biāo)準(zhǔn)，不顧工程量的大幅增加，也要避免采用極限指標(biāo)；在地形較平緩、工程量增加不大的情況下，可適當(dāng)提高線形標(biāo)準(zhǔn)；對(duì)于橋隧等重要構(gòu)造物，可適當(dāng)提高等級(jí)，以便在后期改擴(kuò)建時(shí)降低改造技術(shù)難度。山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)主要如下。

3.1平面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

直線作為平面線形之一，在山區(qū)難于與地形相協(xié)調(diào)，若直線過(guò)長(zhǎng)，易產(chǎn)生高填深挖路基，直線過(guò)短又受技術(shù)指標(biāo)的限制。同向曲線一般難以滿足要求，易出現(xiàn)“斷背曲線”，駕駛員在駕駛過(guò)程中產(chǎn)生反彎的感覺(jué)，破壞線形的連續(xù)性，為此一般采用復(fù)曲線來(lái)代替曲線間的短直線。曲線間的直線長(zhǎng)度以2倍的行車速度作為極限值加以控制。在山嶺區(qū)，為了滿足線形流暢性的要求，曲線占比一般可達(dá)60%以上。傳統(tǒng)的交點(diǎn)法以直線控制交點(diǎn)，設(shè)曲線后，線形容易與控制點(diǎn)偏離較大，尤其是卵形曲線的出現(xiàn)，使得交點(diǎn)法在山區(qū)地形中只能控制路線走向。曲線法作為山嶺區(qū)選線方法之一，彌補(bǔ)了交點(diǎn)法的不足。隨著路線軟件中平面智能布線模塊的開(kāi)發(fā)，曲線法好比一條可伸縮的繩子，通過(guò)鼠標(biāo)對(duì)圖形的拖動(dòng)即可完成任意復(fù)雜線形的布設(shè)，簡(jiǎn)單實(shí)用。

3.2縱斷面設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

山區(qū)縱坡是路線設(shè)計(jì)中的重要指標(biāo)，展線布局必須從縱坡安排開(kāi)始，不僅要考慮當(dāng)前公路等級(jí)，也要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展?，F(xiàn)有不少舊路因縱坡大，項(xiàng)目改造時(shí)，技術(shù)指標(biāo)很難滿足規(guī)范要求，只能重新選擇新線；有些公路雖然縱坡達(dá)到規(guī)范要求，但因過(guò)多地采用了極限值，對(duì)行車安全帶來(lái)很大隱患。因此，縱坡應(yīng)盡量平緩，試坡展線時(shí)，常以5%左右的平均縱坡控制標(biāo)高，對(duì)于彎道多、半徑小的地段可按4.5%來(lái)控制，以便為縱坡調(diào)整留有余地?？v斷面設(shè)計(jì)時(shí)，盡量填挖平衡，移挖作填，減少棄方。對(duì)于陡而長(zhǎng)的縱坡，要利用地形插設(shè)緩和坡段。

3.3平縱面的配合注意事項(xiàng)

平縱面保持平縱技術(shù)指標(biāo)的均衡性，如果平面采用高標(biāo)準(zhǔn)的線形而縱坡線形反復(fù)起伏，則容易導(dǎo)致線形不夠美觀。長(zhǎng)陡坡盡頭應(yīng)避免設(shè)小曲線半徑，平豎曲線的位置應(yīng)采用平包豎的形式，避免一個(gè)平曲線包含兩個(gè)及以上豎曲線。

4結(jié)語(yǔ)

山區(qū)公路的路線設(shè)計(jì)具有地理區(qū)域特征，需要根據(jù)自然環(huán)境因素、施工技術(shù)指標(biāo)、社會(huì)效益等多個(gè)方面進(jìn)行考量，同時(shí)運(yùn)用先進(jìn)的信息技術(shù)輔助科學(xué)決策和方案優(yōu)化，達(dá)到提高公路建造質(zhì)量、優(yōu)化交通發(fā)展，促進(jìn)人與環(huán)境和諧共處的目標(biāo)。

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作者：曹博仁 單位：河北建太工程設(shè)計(jì)有限公司