山區(qū)公路路線的勘察設(shè)計(jì)
關(guān)鍵詞：山區(qū)公路,路線,勘察設(shè)計(jì)
1 引言
隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)的發(fā)展，高速公路建設(shè)步伐的加快，公路等級(jí)越來越高，公路建設(shè)向山區(qū)發(fā)展，為優(yōu)化公路線形，大幅度地縮短線路長度，降低路線標(biāo)高，改善和通過不良地質(zhì)的條件，提高行車舒適性。
2 路線方案問題
山區(qū)公路沿河線型一般選地勢(shì)平坦的低線位，以降低工程數(shù)量。山區(qū)沿河山體的特征一般都是地形地質(zhì)復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害多;坡面呈直線或曲線型，河谷斷面有發(fā)育不完全的“V”形或基本穩(wěn)定的“U”形;沿途多為峽谷段與開闊段相間;洪水持續(xù)時(shí)間不長，暴漲暴落，危害性極大;河床比降大，其自然縱坡遠(yuǎn)大于路線平均最大縱坡;流速快，沖刷強(qiáng)烈等。它們是影響山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)方案和工程措施的重要因素。
山區(qū)原有公路標(biāo)準(zhǔn)低，路窄坡陡，線形曲折，大都連接城鎮(zhèn)。在原有公路上改建等級(jí)公路線形指標(biāo)相差大，應(yīng)盡量開辟新的走廊，以保證技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，縮短路線長度。然而，往往是原有低等級(jí)公路占據(jù)了最佳的路線走廊，更有條件差者，僅有唯一的走廊，且舊路為低線位，占用地形地質(zhì)較好的一岸。這是山區(qū)公路設(shè)計(jì)路線方案時(shí)常碰到的問題。在這種情況下，應(yīng)主張沿舊路建設(shè)以提高公路標(biāo)準(zhǔn)。山區(qū)公路現(xiàn)有的交通量一般都較小，因此，施工時(shí)干擾小，只要做好邊通車邊施工的組織安排，都是可以實(shí)施的。若新建高速公路，也可占用舊路走廊及舊路位置，重建低等級(jí)公路的輔道。正常情況下，工程總投資比另辟地形地質(zhì)差、繞線長的新走廊省。
路線方案有大方案與小方案之分，大方案是選擇路線基本走向。局部性的路線方案，屬于線位方案，叫小方案。在山區(qū)公路中大方案確定后，小方案是影響技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和工程造價(jià)的主要因素。常用的沿河線，它有其它線型沒有的有利條件，如:縱坡受限制不大，便于為居民點(diǎn)服務(wù) ，有豐富的筑路材料和水源可供施工和養(yǎng)護(hù)，路線標(biāo)準(zhǔn)、使用質(zhì)量、工程造價(jià)均優(yōu)于其它線型。其主要問題是河岸的選擇 ，路線放在什么高度(洪水位問題) ;其它情況主要是山麓緩坡，較低階地等;選擇山體比較穩(wěn)定的一側(cè)山坡，分析清楚巖性、產(chǎn)狀、裂隙等情況，避開崩塌、滑坡、泥石流等不良地質(zhì)，這些都是在研究小方案時(shí)應(yīng)充分考慮的問題，下面就河谷地形來討論。
(1)開闊河谷
�、倬�位好，巖層穩(wěn)定，填挖平衡，少占田地拆遷。但由于坡面變化無窮，公路等級(jí)稍稍提高，其線形尤其是平面線形難于滿足路線標(biāo)準(zhǔn)的需要，這樣的線位位置其實(shí)不多;
�、诰�位在滿足前后路線要求上選擇余地大，滿足路線標(biāo)準(zhǔn)要求也較為容易，在較為開闊的河谷段 ，這種線位占的比例較大。特點(diǎn)是前后路段填棄方較多，棄方作填時(shí)運(yùn)距較長 ，占田地多，拆遷量大。③線位差，巖層紋理雜亂 ，造成路基穩(wěn)定性差，順層防護(hù)處理十分困難，路線方案應(yīng)盡量避開這一側(cè)，由于山區(qū)地質(zhì)的特殊性，巖石的力學(xué)性能的多變性 ，因此采用的工程措施一般都不理想。且費(fèi)用高，營運(yùn)期養(yǎng)護(hù)工作量大。
(2)狹窄溝谷
�、賹�(duì)于狹窄溝谷，其自然坡度都較大，線位越高，挖填方量越大，上、下邊坡都伸得較遠(yuǎn) ，對(duì)自然環(huán)境破壞大，防護(hù)工程較多由于河床太窄或前后路線高度的控制可走此線位;
�、诰�位的特點(diǎn)是盡量少破壞山體，減少對(duì)環(huán)境的影響 ，適當(dāng)占用河岸，在行洪較緊張的河床斷面段，可適當(dāng)開炸對(duì)面河岸，以利于泄洪。路基抗沖刷防護(hù)應(yīng)慎重，做到萬無一失，否則有斷道的可能，狹窄溝谷常采用此線位;
�、塾捎谧匀黄露却螅槍臃�(wěn)定性差，處理十分困難，有可能導(dǎo)致公路順層下滑斷道，且恢復(fù)處治費(fèi)用高，在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)盡量避免采用此線位。
2 平曲線問題
山區(qū)公路中平曲線設(shè)置情況是決定一條公路路線質(zhì)量成功與否的關(guān)健。
按JTGD30-2004規(guī)定：當(dāng)計(jì)算行車速度 ≥60 km/ h 時(shí) ，同向曲線間最小直線長度以不小于行車速度的 6 倍為宜;反向曲線間最小直線長度以不小于行車速度的 2倍為宜。對(duì)山區(qū)公路 ，高速公路的計(jì)算行車速度為80 km/ h ，一級(jí)公路中計(jì)算行車速度為 60 km/ h ，而在二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)公路的計(jì)算行車速度分別采用60 km/ h、30 km/ h、20 km/ h。因此 ，在山區(qū)公路設(shè)計(jì)中硬性參照上述規(guī)定則不妥 ，考慮到緩和曲線段的加寬和超高 ，汽車從直線到曲線行駛 ，與直線長度關(guān)系較小，從汽車運(yùn)行、磨耗及舒適性來講 ，后者的要求更高。為與山區(qū)的特殊地形地貌相吻合 ，減少大面積的大填大挖對(duì)環(huán)境的破壞 ，充分利用地形 ，減少工程量 ，節(jié)約投資，僅從駕駛員操作過程的需要考慮 ，同向彎道之間直線段上行駛大于 5 s ，反向曲線間行駛大于3 s 即可。結(jié)合已建成道路的使用情況建議：①在高速公路和一級(jí)公路的設(shè)計(jì)中 ，同向曲線和反向曲線間的最小直線長可參照J(rèn)TGD30-2004規(guī)定執(zhí)行。②采用計(jì)算行車速度為80 km/h的一級(jí)公路設(shè)計(jì)中，同向曲線間最小直線長度 ≥320 m，反向曲線間最小直線長度≥120 m。③采用計(jì)算行車速度為60 km/ h 的二級(jí)公路設(shè)計(jì)中，同向曲線間最小直線長度≥240m，反向曲線間最小直線長度≥90 m。④計(jì)算行車速度為30 km/ h 的三級(jí)公路設(shè)計(jì)中，同向曲線間最小直線長度≥60 m，反向曲線間最小直線長度≥30 m⑤計(jì)算行車速度20 km/ h的四級(jí)公路設(shè)計(jì)中，同向曲線間最小直線長度≥30 m，反向曲線間最小直線長度≥15m即可。兩曲線間的直線長度難于滿足以上要求時(shí) ，則按文獻(xiàn)[3]要求辦理 ，即同向曲線應(yīng)調(diào)整線形使之成為單曲線或復(fù)曲線或采用回旋線組合成凸形、卵形、復(fù)合形等平曲線;反向曲線應(yīng)調(diào)整線形或運(yùn)用回旋線使之組合成 S 形復(fù)曲線。為了充分利用地形 ，減少工程數(shù)量 ，應(yīng)推廣應(yīng)用不對(duì)稱曲線。曲線法定線:確定適合地形圓弧 ，確定平曲線要素，再用曲線或直線與其連接 ，這樣更能做到充分利用地形。
小偏角往往給駕駛員視覺上造成直線路段的假象，導(dǎo)致行駛占道，可以調(diào)整前后線型，有時(shí)適當(dāng)增加工程數(shù)量來解決。大偏角問題在山區(qū)公路設(shè)計(jì)中經(jīng)常遇到，在低等級(jí)公路中由于行車速度低，只要選擇較好的地形，易于解決，但在高速公路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)引起重視 ，其設(shè)置位置是否能保證駕駛員視覺的連續(xù)性，曲線半經(jīng)、長度應(yīng)盡量使線型標(biāo)準(zhǔn)高一些，確保曲線圓滑順暢，有條件時(shí)還要設(shè)置視距臺(tái)。否則，此處就是事故多發(fā)地點(diǎn)。還可分析采用短隧道，擋防設(shè)施或者架空路基避免大偏角。
一般公路設(shè)計(jì)中是可以做到縱面的變坡點(diǎn)都對(duì)應(yīng)平曲線的曲中點(diǎn)(QZ點(diǎn)) ，平曲線包著豎曲線，且豎曲線最好能伸入平曲線兩端緩和曲線的二分之一以上，這種線型順暢柔和，視覺誘導(dǎo)好，安全舒適。但在山嶺重丘區(qū)公路設(shè)計(jì)中，并不是所有的路段都能這樣設(shè)置。山區(qū)公路中曲線占路線總長的比例大，長曲線大半經(jīng)是不可避免的，僅在QZ點(diǎn)處設(shè)置變坡點(diǎn) ，對(duì)控制高程，利用有利地形是很難辦到的;再者當(dāng)曲線半經(jīng)較小，曲線長度不大，而變坡點(diǎn)坡差較大時(shí)，在QZ點(diǎn)附近變坡，路線則顯得別扭、生硬，不僅不能起到視覺誘導(dǎo)的作用，反而平、縱面視距較差，對(duì)車輛運(yùn)行不利。因此，在周邊地形條件較好 ，各項(xiàng)指標(biāo)能基本滿足規(guī)范要求的路段設(shè)置，反而更能體現(xiàn)降低工程造價(jià)，符合實(shí)際。在長曲線、大半經(jīng)的平曲線中可以進(jìn)行兩次以上變坡，也可將兩變坡點(diǎn)位置與 QZ點(diǎn)作為兩個(gè)豎曲線的復(fù)曲點(diǎn)，做成豎向復(fù)曲線;當(dāng)平曲線半經(jīng)較小、長度不長時(shí)，豎曲線最好不設(shè)置在平曲線內(nèi)，在直線上變坡更好一些，只要選用適當(dāng)半徑的豎曲線，線形還是較好的。
3 縱斷面問題
路線設(shè)計(jì)高的確定至關(guān)重要，特別是高等級(jí)公路，主要受交叉機(jī)耕道、人行通道、洪水高度等因素控制。在山區(qū)公路設(shè)計(jì)中，在滿足洪水位的情況下，為減少路堤高度，節(jié)省投資宜適當(dāng)下挖來滿足機(jī)耕道通道凈空高度要求，不利因素是通道下集水問題，可通過埋管導(dǎo)入天然水系。山區(qū)溝壑發(fā)達(dá)，沖溝、溪溝縱橫密布，且坡面均有一定坡度或成階梯狀，導(dǎo)水涵管埋設(shè)長度也較短，從而降低路堤高度，減少造價(jià)。
山區(qū)公路以大中型載重汽車、大客車為主要交通流量，其縱坡不宜過長，過長則不利車輛運(yùn)行質(zhì)量，也不利與地形相結(jié)合，增加工程量，也不利于排水設(shè)計(jì)。高等級(jí)公路緩和坡段應(yīng)小于2%，一般公路可按3%長度大于150m 即可，充分利用大縱坡在滿足坡長限制的條件下去克服高差以爭取高程。一般情況下結(jié)合地形特點(diǎn)，排水要求等，坡長控制在最小坡長的2～4倍為宜。
縱坡小則展線距離增長 ，增加高架橋和擋防工程量，有時(shí)隧道增長，這樣加大了工程建設(shè)費(fèi)用;縱坡過大 ，嚴(yán)重影響行車速度和通行能力，必要時(shí)還增加爬坡車道，因而選擇經(jīng)濟(jì)合理的縱坡設(shè)計(jì)方案應(yīng)從工程措施、建設(shè)費(fèi)用、營運(yùn)費(fèi)用、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等多方面進(jìn)行綜合比較。隨著汽車工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步 ，汽車動(dòng)力性能的改善 ，因而縱坡也可適當(dāng)增大。結(jié)合山區(qū)公路的特點(diǎn)，對(duì)眾多公路的調(diào)查結(jié)果，為爭取有利地形，減少對(duì)自然環(huán)境的破壞，必要可采取最大縱坡，在條件特殊的情況下，如里程不長且展線困難需過長的繞線等山區(qū)的各級(jí)公路均可將最大縱坡提高1%～2 %，但縱坡坡長必須按現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)控制只要在設(shè)計(jì)中注意平縱線型的優(yōu)化組合，保證汽車正常運(yùn)行是沒有問題的。在山區(qū)公路的設(shè)計(jì)中也存在小于5 ‰或平坡問題 ，山區(qū)暴雨多，雨量大，經(jīng)常由于雨天路面積水，產(chǎn)生飄滑而導(dǎo)致事故發(fā)生。因此 ，對(duì)于這些路段應(yīng)加強(qiáng)排水設(shè)計(jì) ，加密加大涵洞，加深加寬排水溝 ，路肩和路面的橫坡應(yīng)適當(dāng)增大。路肩、路面可按JTJ011-94要求取大的標(biāo)準(zhǔn)來滿足行車道排水需要，在以往的山區(qū)公路設(shè)計(jì)中 ，常采用中間值 ，這是不妥的。如山區(qū)已建成的二級(jí)公路，一般常用的路基寬度有 10.5 m ，11.0 m ，12.0 m 不等 ，其行車道寬度≥2 ×4. 5 m ，因此 ，水泥混凝土路面路拱橫坡取 2 %，瀝青路面取2.5 %較為適宜，路肩再提高1%～2 %。
4 橫斷面問題
山區(qū)地面橫向起伏較大，若整個(gè)橫斷面設(shè)計(jì)為同一標(biāo)高是不可取的(主要指多車道的高等級(jí)公路) ，勢(shì)必增加挖方的工程量，對(duì)原有地形植被破壞較大，半填部分路基的穩(wěn)定性也較差，因此，橫斷面設(shè)計(jì)不必強(qiáng)求左、右車道同一標(biāo)高，半填部分路基可適當(dāng)降低也可設(shè)計(jì)成分離式斷面。至于沿河線左、右兩岸各設(shè)半幅的方案，公路營運(yùn)管理及使用功能是否存在不利因素應(yīng)認(rèn)真研究，特別是分離和匯合的間距。其最不利因素是兩岸山體均受到破壞 ，植被、生物群落遭到阻斷，極為不利環(huán)境保護(hù);地表經(jīng)流的集中，流速流量增大，對(duì)山體沖蝕加劇，導(dǎo)致水土流失，建議采取工程措施，最好在一岸完成公路的布設(shè)。
公路等級(jí)越高，路基寬度越寬 ，路基寬度增加每單位米對(duì)工程總投資影響越小。對(duì)高速公路和一級(jí)公路，每增加1 m 的路基寬度增加造價(jià)不足5 %;公路等級(jí)降低 ，路基寬度的變化對(duì)工程造價(jià)影響也就逐漸增大 ，每增加1 m 可達(dá)25 %。
山區(qū)公路半填半挖路基或填方路堤較常用。公路外側(cè)由于自然坡度大，填方邊坡一般是伸得太遠(yuǎn)或難于填筑，因此，多為砌石擋土墻，這種路基型式有許多弊病如:與自然環(huán)境不吻合，不能綠化，缺乏安全感，路基穩(wěn)定性差，且造價(jià)高。
5 結(jié)束語
山區(qū)公路不僅建設(shè)難度大、費(fèi)用高，建成后的營運(yùn)管理、養(yǎng)護(hù)也較為復(fù)雜。因此路線既要適應(yīng)地形變化，又要避免對(duì)山體的劇烈切割，破壞生態(tài)環(huán)境;還要在規(guī)定的道路等級(jí)條件下，做到線形要素指標(biāo)的運(yùn)用及相互間的組合合理，保持線形的順適、連續(xù)和均衡;盡量減少工程病害，降低運(yùn)輸、養(yǎng)護(hù)管理成本，保證投產(chǎn)后運(yùn)輸功能正常。
