山區(qū)公路路線設計方法探析

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摘要：為了提高山區(qū)公路路線設計的質量，減少投資成本，基于山區(qū)公路的特點，提出山區(qū)公路線形設計的方法，指出山區(qū)公路線形設計在確?？茖W合理性的同時可結合使用先進的技術或計算機系統(tǒng)，最后總結了路線平面設計、縱斷面設計、平縱面配合的注意事項。

關鍵詞：山區(qū)公路；路線設計；注意事項

1山區(qū)公路的特點

1.1地域性差異大

山區(qū)環(huán)境構成復雜，受氣候、地質水文條件等多方因素的影響，易形成地域性差異。我國幅員遼闊，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)受地勢影響會進一步形成小范圍的氣候特點。在高海拔地區(qū)，山體迎風面受冷空氣影響，多有積雪、結冰情況。山區(qū)降雨量的不同對山體巖體、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、泥石流等自然災害。這些均對公路的選線造成影響，如盤山公路會根據(jù)山體的走勢、海拔變化，產生急彎、陡坡、轉折的情況。

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、建設跨流橋梁以連接各段公路。巖體強度越大，山體鑿挖難度越大。山區(qū)河流湍急，具有較強的沖擊力，一般采用斜拉橋、高橋等設計來確保橋梁的穩(wěn)定性。另外，對于部分山區(qū)，大型的作業(yè)機器很難進入，安全防護措施很難實施，公路施工難度大。

2山區(qū)公路路線設計方法

2.1山區(qū)公路線形設計

山區(qū)公路的線形設計包括平面線形設計、縱面線形設計、橫斷面線形設計三大類。在平面線形設計中，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，后評估，這就造成選線需要進行大量的后期修改和調整，增加了設計定線的難度和后期地質處理的難度。為此要將地質評估放在前面，結合衛(wèi)星技術、航拍技術等對待建地區(qū)進行有條件的實地勘察，盡可能地收集多樣準確的地質資料，然后進行路線方案設計和比較，并確定備選方案。對備選方案中存在的潛在地質災害進行分析和預防，并考慮預防措施的可行性和難度，最終確定公路路線。對有條件的路段，設置避險車道或者爬坡車道。避險車道的地理位置選擇要遵循幾點要求：（1）要選擇在視線開闊的往來密集區(qū)，并設有明顯的警示標牌。（2）設置在公路的直線結構或者曲線半徑較小的結構內，方便司機駕駛和控制。（3）避險車道的寬度不小于8m，可以容納至少兩輛車。（4）要增加避險車道的阻力，采用阻力值較大的碎礫石、礫石進行鋪設，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，措施不當極易造成環(huán)境破壞，影響施工質量。因此，在山區(qū)公路的橫斷面線形設計中，要根據(jù)實際施工需要對斷面形式、填挖高度等進行合理選擇。當自然橫坡較陡時，應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的路基中心高度和邊坡高度控制。

2.2先進技術在路線設計中的運用

隨著科學技術的發(fā)展，越來越多的信息技術手段被應用于公路的選線設計中。GIS技術有助于實現(xiàn)施工地區(qū)及施工周邊地質變化自然過程的模擬演示，輔助設計人員進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)公路路線設計的計算機輔助系統(tǒng)而被應用于實際工程，輔助設計人員進行線形設計、工程表繪制、土石方的自動調配等。除了信息技術手段，一些數(shù)學方法如遺傳算法對公路路線選擇優(yōu)化也具有實用價值，通過得到多目標決策矩陣，形成量化模型，選擇最優(yōu)的路線方案。

3山區(qū)公路路線設計的注意事項

山區(qū)選線應達到線形順適、平縱橫指標均衡，根據(jù)實際地形進行線形布設：既不能片面追求高標準，不顧工程量的大幅增加，也要避免采用極限指標；在地形較平緩、工程量增加不大的情況下，可適當提高線形標準；對于橋隧等重要構造物，可適當提高等級，以便在后期改擴建時降低改造技術難度。山區(qū)公路路線設計的注意事項主要如下。

3.1平面設計注意事項

直線作為平面線形之一，在山區(qū)難于與地形相協(xié)調，若直線過長，易產生高填深挖路基，直線過短又受技術指標的限制。同向曲線一般難以滿足要求，易出現(xiàn)“斷背曲線”，駕駛員在駕駛過程中產生反彎的感覺，破壞線形的連續(xù)性，為此一般采用復曲線來代替曲線間的短直線。曲線間的直線長度以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60%以上。傳統(tǒng)的交點法以直線控制交點，設曲線后，線形容易與控制點偏離較大，尤其是卵形曲線的出現(xiàn)，使得交點法在山區(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，彌補了交點法的不足。隨著路線軟件中平面智能布線模塊的開發(fā)，曲線法好比一條可伸縮的繩子，通過鼠標對圖形的拖動即可完成任意復雜線形的布設，簡單實用。

3.2縱斷面設計注意事項

山區(qū)縱坡是路線設計中的重要指標，展線布局必須從縱坡安排開始，不僅要考慮當前公路等級，也要考慮長遠發(fā)展?，F(xiàn)有不少舊路因縱坡大，項目改造時，技術指標很難滿足規(guī)范要求，只能重新選擇新線；有些公路雖然縱坡達到規(guī)范要求，但因過多地采用了極限值，對行車安全帶來很大隱患。因此，縱坡應盡量平緩，試坡展線時，常以5%左右的平均縱坡控制標高，對于彎道多、半徑小的地段可按4.5%來控制，以便為縱坡調整留有余地?？v斷面設計時，盡量填挖平衡，移挖作填，減少棄方。對于陡而長的縱坡，要利用地形插設緩和坡段。

3.3平縱面的配合注意事項

平縱面保持平縱技術指標的均衡性，如果平面采用高標準的線形而縱坡線形反復起伏，則容易導致線形不夠美觀。長陡坡盡頭應避免設小曲線半徑，平豎曲線的位置應采用平包豎的形式，避免一個平曲線包含兩個及以上豎曲線。

4結語

山區(qū)公路的路線設計具有地理區(qū)域特征，需要根據(jù)自然環(huán)境因素、施工技術指標、社會效益等多個方面進行考量，同時運用先進的信息技術輔助科學決策和方案優(yōu)化，達到提高公路建造質量、優(yōu)化交通發(fā)展，促進人與環(huán)境和諧共處的目標。

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作者：曹博仁 單位：河北建太工程設計有限公司