陜西洛南公路路線方案比選探討

王梅力，林孝松，王東權

(1.重慶交通大學地理信息研究所，重慶 400074；2.中國礦業大學力學與建筑工程學院，江蘇 徐州 221116)

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陜西洛南公路路線方案比選探討

王梅力1，林孝松1，王東權2

(1.重慶交通大學地理信息研究所，重慶 400074；2.中國礦業大學力學與建筑工程學院，江蘇 徐州 221116)

文章以陜西洛南公路中的F7標段為例，根據地形地貌、技術標準、選線原則及方法，對初步擬定的兩個路線線形設計方案進行綜合分析比較，選擇出較優路線方案，為山區復雜地形地貌及氣候等條件下的公路選線提供參考和借鑒。

山區公路；洛南公路；選線；線形；方案比選

0 引言

隨著國家對交通基礎設施建設的力度加大，山區公路的建設正在飛速發展。由于選線是道路路線設計的重要環節，選定出的路線是否合理將直接影響到道路的質量、工程造價以及道路使用條件、安全性和使用年限[1，2]。所以，針對地形地貌變化大、地質情況特別復雜的山區，在公路選線時要解決好項目工程造價高、地質災害治理、生態環境保護等問題，對路線的規劃設計工作提出了更高的技術要求。本論文結合陜西洛南公路中最復雜的F7標段路線方案的比選和論證，探討了山區復雜公路路線方案比選中應把握的原則和注意的問題，

從多方面因素考慮對該路段擬定的兩個選線設計方案進行綜合比選，確定出了較優方案。

1 地形地貌及技術標準

洛南公路F7標段路線區位于南秦嶺東段山區，北部為中低山，南部為低山丘陵和河谷階地，地勢總體為北高南低，地形起伏較大，海拔在650～1 460 m之間，相對高差約800 m。路線區位于秦嶺復合造山帶中段南秦嶺造山帶構造單元，北側為北秦嶺造山帶，兩構造單元以黑山斷裂為界。屬南北秦嶺造山帶拼接段和南秦嶺造山帶內，褶皺、斷裂發育，地質構造復雜。該區域內河谷切割嚴重，地勢陡峻，地貌類型復雜，巖體類型多樣，穩定性差。由于自然條件差異，本區基巖區風化程度高，基巖表層破碎強烈，松散堆積層非常廣泛，構成滑坡、泥石流等自然災害多發區，并具有活動性強、頻次高、危害大等特點。沿線不良地質現象較多，主要有崩塌、滑坡、泥石流、軟弱地基等類型；本項目區域屬于漢水流域，經過的主要河流為麻池河、西河、甘河和縣河，河流彎曲、兩岸陡峭、水位變幅大、坡陡流急。本區處于我國大陸地殼內古板塊地體拼接的地帶。有記錄的地震活動，一般都與活動斷裂，特別是形成并控制盆地的地體拼合帶繼承性活動斷裂相關。山區氣候垂直變化較大，區內河谷年平均氣溫11 ℃～14 ℃。沿線筑路材料比較豐富，水質純凈，對混凝土無侵蝕性，供應充足，均可作為工程用水，且電力情況供應良好。路線經過位于河谷階地地貌單元的高家村至趙家村段。洛南公路為一級公路四車道，本路線總長度為1 852.833 m，設計使用年限為15年，路基設計寬度為24.0 m。由于地形起伏較大，地質條件復雜，為了保證車輛安全，在此路段實施限速設計，設計車速為60 km/h。

2 選線原則

由于洛南公路F7標段地形起伏很大、水文地質條件復雜，平面布線位置狹窄，橋梁、涵洞、隧道和邊坡處置及沿線附屬設施占比較大，因此，該標段的線路規劃設計和施工建設是洛南公路中難度最大、造價最高的路段。在公路路線擬定和方案比選時應結合本路段所在區域地形地貌特點和技術標準要求，確定出科學合理、切實可行的路線[3，4]。為此，在本標段選線時應把握以下原則和應注意的問題：

(1)由于本路段地形十分復雜，坡陡彎急，地勢陡峭，根據本標段道路的走向，選擇的線形(如直線、圓曲線、緩和曲線等)應適應地形起伏的變化，以選用圓滑的曲線較好，且在與地形地貌及生態環境等條件相適應、最大限度地保障行車安全的前提下，盡可能采用曲線半徑較大的線形，同時避免線形突變。

(2)本路段復雜的地形地貌和十分脆弱的生態環境給路線布展帶來了很大困難。因此，根據初步規劃的路線走向，在路線設計時充分考慮了平面、縱坡和橫向三者之間的組合關系，在滿足技術指標要求的前提下，做到平面上順應地勢、縱坡上均衡協調、橫面上科學合理，注重生態環境保護，避免大填大挖，充分考慮填挖平衡，盡可能減少工程量、降低工程造價。

(3)由于本路段不良地質災害多，氣候惡劣，給公路自身的安全和行車安全都造成嚴重的威脅，因此在選線設計時應廣泛收集和深入勘察所在區域的地質條件和各種災害情況，避讓不良地質位置。同時應注意避免或防范公路水毀現象的發生。

(4)在路線選擇時應盡量距村寨較近，以方便百姓出行，促進山區農村經濟社會發展。對農民賴以生存和發展的土地，在人均土地占有量少、土質比較差的情況下，盡可能少占地。

3 路線擬定及方案比選

3.1 路線擬定

一條路線的選定是一項研究范圍由大到小、工作深度由粗到細、工作方法由輪廓到具體，逐步深入的工作。由于本路段地質情況較為復雜，路線平縱橫三方面都受到約束，路線更多地是在平面上適應地形。選用曲線半徑時，應注意前后線形的協調，不應突然采用小半徑曲線。所選用的圓曲線能較好地適應地形的變化，并可以獲得圓滑的線形。在與地形、地物等條件相適應的前提下，宜盡量采用較大曲線半徑，以優化線形和改善行車條件。

根據地形地貌、技術標準、選線原則及注意的問題，在進行選線設計時對F7路段初步擬定出兩條路線設計方案，如圖1所示。

圖1 選線示意圖

兩方案圓曲線幾何要素均由以下公式計算：

(1)

(2)

(3)

J=2T-L

(4)

式中：T——切線長，m；

L——曲線長，m；

E——外距，m；

J——超距或校正值，m；

R——圓曲線半徑，m；

α——轉角，°。

根據上述公式計算得到兩方案圓曲線幾何要素如表1所示，兩條路線的起點坐標和終點坐標均為K0+000.000和K1+852.833。

表1 方案圓曲線要素表

3.2 方案比選

對初步擬定的兩個方案的特點比選論證如下：

(1)方案一。該方案沿著地形向上走，穿過村莊，然后橫跨河流，跨過河流后順著地形向下走，穿越山坡(見下頁圖2)。路線屬于基本線形，轉角較小，且半徑<1 500m，故需設置緩和曲線。該方案所經山區地勢起伏較大，行駛較危險，填挖方量較大，涉及到隧道的設置，線路終點遠離村莊需跨越一次河流，沿線需設置一座大橋，一個隧道。路線中彎道只有一個且較短，轉彎處半徑較小，整個行駛途中長時間直線駕駛，容易造成疲勞駕駛，影響行車安全。

(2)方案二。該方案線路順著地形向上走，同樣穿過村莊，然后跨過河流，之后沿著山腳順地形向下走(見下頁圖2)。該方案屬于基本線形，路線轉角較大，且半徑>1 500m，故不需設置緩和曲線。方案二所經地勢較為平坦，行駛較安全，填挖方量較小，不用設置隧道，線路離村莊較近，便于村民交通。路線需跨越一次河流，沿線需設置一座大橋，不需設置隧道。路線中彎道轉彎處半徑大，彎道長度雖然較長但是緩和舒適，方案線形比較美觀，交通安全性也較高。

(3)方案比較。上述兩個方案的主要特點指標見表2。根據表2，綜合考慮線性美觀、行車舒適感、行車安全、交通便利、填挖方量、工程造價，從指標均衡、與地形適應、對沿線村落和生態環境影響等因素，經過對以上兩個方案的論證比較，確定方案二為推選方案。其中，該方案的圓曲線起點樁號為K0+597.178，終點樁號為K1+656.313。

表2 方案特點對比表

圖2 方案平面線形示意圖

4 結語

受山區復雜地形、地質、水文、氣象等不利條件的制約，公路選線設計的好壞，將直接對路網布局的合理性、行車的安全舒適感、工程造價的高低、施工的難易程度、生態環境的協調等方面造成影響。因此，本文基于山區公路選線的基本原則和要求，根據陜西洛南公路中F7標段路線區的地質地貌等特點，在選線設計中，給出了選線時應把握的原則和應注意的主要問題，充分考慮地形、地質條件的復雜性，從線性美觀、行車舒適感、行車安全性、交通便利、填挖方量、工程造價和生態環境等角度出發，經過對初步擬定的兩個方案的綜合比較，確定方案二比較合理。

[1]孫家駟.道路勘察設計[M].重慶：重慶大學出版社，2011.

[2]交通部公路司.新理念公路設計指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]王 穎.淺談山區高速公路選線原則[J].北方交通，2008(9)：3-4.

[4]陳遵行.山區公路選線方案探討[J].林業勘察設計，2010(1)：174-175.

Discussions on Comparison and Selection of Shaanxi Luonan Highway Route Schemes

WANG Mei-li1，LIN Xiao-song1，WANG Dong-quan2

(1.Institute of Geographic Information，Chongqing Jiaotong University，Chongqing，400074；2.School of Mechanics & Civil Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu，221116)

With Shaanxi Luonan Highway F7 tender segment as the example，and according to the topography，technical standards，line selection principles and methods，this article conducted the com-prehensive analysis and comparison on two tentatively planned linear design schemes，and selected the better route scheme，thereby providing the reference for the highway route selection under complex to-pography and climate and other conditions in mountain area.

Mountain highway；Luonan Highway；Line selection；Linear；Scheme comparison and selection

王梅力(1991—)，女，碩士研究生，主要從事數字交通及地質災害研究；

林孝松(1976—)，男，博士，副教授，主要從事GIS與災害防治研究；

王東權(1962—)，男，博士，教授，主要從事道路與巖土工程研究。

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.01.002

1673-4874(2015)01-0007-03

2014-12-05