分析山區公路線形設計影響因素及設計對策

王振飛，楊光杰

（貴州省銅仁市公路勘察設計院，貴州銅仁 554300）

在進行山區公路線形設計工作中，由于山區的地形條件相對比較復雜，經常會受到多種復雜地形條件和環境因素的影響，外加山區公路施工技術、施工機械以及整體施工成本等方面因素的限制，造成了山區公路線型設計工作存在較大的工作難度，同時也對相關工作人員提出了更高的工作要求。在山區的公路線形設計工作中，必須要充分考慮到公路設計的安全性以及科學性，還要考慮到公路的整體視覺條件、坡率大小以及安全設施設計工作等，相比于平原公路來講設計工作要求更高。因此，需要有效提高山區公路線形設計工作能力，不斷提高公路實際工作的安全性和科學性，提高山區公路抗自然災害的能力，針對山區公路線型設計影響因素進行全面的分析和研究，并且從中提出相應的設計工作策略，不斷提高山區公路線形設計工作的整體質量。

1 山區公路線形設計影響因素分析

1.1 山區地形影響

在針對山區公路線形設計工作過程中，整體上可以將其分為橫坡影響和縱坡影響兩個環節。由于受到復雜地形條件的限制，為了最大限度控制施工的經濟投入，防止公路設計出現改線或者是拆遷等問題帶來的經濟成本追加問題，很多山區公路在進行線形設計工作中采取的是環繞山體進行設計的方法。因為某些山區的地形起伏相對較大，山體的坡度經常會超過1/3，同時還存在一部分山區路段傾斜率達到了1/2，在這種比較復雜的地形條件上開展公路進行設計，除了需要做好相應的填方設計工作之外，還必須要充分考慮到公路路基和基礎支撐結構的穩定性，要考慮到公路邊坡結構的核載能力和穩定性。

1.2 橫斷面設計因素

針對山體邊坡腰部過境段設計工作為例，在山區公路的橫斷面設計工作中，必須要充分做好以下幾個方面控制要點：首先，需要考慮到行車的安全性以及公路的整體排水工的要求，公路橫坡率不能超過2.5%。其次，為了有效保證公路邊坡結構的穩定性，尤其在我國一些南方降雨量比較大的地區，必須要對公路邊坡進行有效的加固處理，邊坡到上邊坡斜率需要小于下邊坡斜率，上下邊坡需要設置成臺階狀，臺階的總數量和實際的寬度需要以邊坡的斜率大小來進行設定，可以在邊坡澆筑井字形加固鋼筋或者是加固格柵，配合相應的植被栽種來提高邊坡結構的穩定性，有效防止邊坡上半部分結構存在土體坍塌或者是落石等不良問題。

1.3 縱坡率影響

沿著公路方向的縱坡率也是山區公路線性設計工作當中的重要影響因素，縱坡率在線形段的設計工作中，主要表現為長大縱坡形式。在山區公路設計工作中，因為長大縱坡段所占的比率相對較高，車輛在行駛過程中需要進行持續性制動，而車輛系統在頻繁到自動狀態下經常會出現發動機過熱，以及造成比較嚴重的交通安全事故等，尤其是針對一些重型卡車來講，在該路段的行駛危險系數相對較高，因此在針對山區長大縱坡設計工作中，必須要充分考慮到公路縱坡的坡率，結合工程的實際施工環境以及填挖土方量，對公路的設計時速以及公路等級等多種影響因素進行考慮，有效提高山區公路線性設計的科學性與合理性。

1.4 惡性地質災害問題對公路線性設計產生的影響

省內部分山區公路部分的過境段地質條件相對較差，巖層的節理發育成熟度較高，同時部分巖石表面會出現比較嚴重的分化和剝離病害問題。在路基邊坡坡率值較大的區域，如果外部環境施工或者是有車輛通過的條件下，會造成不同程度的荷載擾動現象，很容易會出現邊坡結構坍塌事故，嚴重影響到了山區公路的整體行車安全性和穩定性。除此之外，部分巖層當中會含有不同比例的軟弱巖層結構，在雨季條件下降雨量充沛，大量的積水會堆積在中間軟弱夾層區域，造成該區域長期處于一種積水的狀態。在水體滲透的作用條件下，軟弱的結構層剪切性能明顯下降，同時在外部荷載的作用和影響下，很有可能會造成瞬間塌方等病害問題，直接影響到路面的正常使用，同時也對路基路面的整體承載能力產生不同程度的影響。由于山區公路工程沿線的高邊坡比重相對較大，通過大量的工程地質災害以及相關事故案例分析可以看出，沿線路段的高邊坡比重與設計工作標高和一些惡性地質災害產生的嚴重程度有著正相對應的關系。因此，在現行設計工作過程中，需要盡可能規避一些不良的地質路段，如果無法進行規避則需要在一些地質災害頻發的路段，避免出現一些超挖過挖等現象，要有效保證路基結構的穩定性，同時需要對高邊坡的施工路徑方案進行針對性選擇。

2 山區公路線形設計對策分析

2.1 山區公路橫坡設計

在山區公路的選線工作中，必須要充分考慮到所在地區公路周圍的環境條件，同時還需要考慮到公路路基路面的荷載穩定性，以及上下邊坡穩定性等相關影響因素，有效提高山區公路的整體穩定性。其中靠近山體內側的挖方路基，需要采取全挖方的設計方式，全挖方的設計方式可以有效保證路基路面的整體和在穩定性，但是針對于設計寬度較大的路面來講，由于向內挖方會影響到部分的邊坡坡度大小，造成上邊坡的實際坡度超過了預先設計的工作要求，很容易造成邊坡出現失穩或者是塌方等不良事故。除此之外，向內側挖方所對應的挖方量需要進行有效的控制，防止施工成本過大造成不良的經濟損失。靠近山體一側的路基部分需要通過“半填半挖”的方式進行設計，因為公路路基面的成型方式存在差異，填方路基部分的核載穩定性和抗變形的剛度都會遠遠低于全挖方路基條件，在長期的行車環境下，填方路基和挖方路基段外部荷載大小的不同會造成不均勻沉降問題，進而會造成公路出現錯臺等病害問題。因此，為了有效保證路基面結構的安全性和穩定性，必須要對“半填半挖”路段來進行相應的加筋處理。因此，在施工條件允許的狀況下，需要優先使用靠山內側挖橫斷面的設計形式，通過該橫斷面的設計方法，需要有效控制公路上邊坡的坡度值大小，必要的情況下可以采取削坡的形式來降低坡度值，同時在上邊坡的坡角位置增加擋土墻，有效保證擋土墻的設計結構符合公路線形設計工作標準，充分保證公路邊坡不會出現碎石滾落或者是土體塌方等事故。通過這一設計方案的實施，大大提高了公路限行段的設計工作效果，通過后續山區公路投入使用之后的效果可以看出，在該公路的線性段整體的整體通車效率得到明顯的提升，并且整個公路通車段的邊坡結構穩定性也得到充分的保證，實現良好的山區公路施工效果。

2.2 山區公路惡性地質災害路段設計對策

針對我國部分省市山區公路線形設計工作中所面臨的各種環境問題，比如地質結構構成較差，嚴重的節理發育程度不足，以及周圍巖石表面存在較強風化等現象，尤其是針對部分公路路段存在軟弱巖石夾層，在受到長期外部環境的水滲透作用下，軟弱巖層結構會出現抗剪性能不斷下降，如果在施工過程中受到外部荷載因素的影響，經常會造成比較嚴重的邊坡垮塌等事故問題，直接影響到了整個山區公路的通車安全性和穩定性。應充分考慮到山區段普遍產生的高邊坡走路低等地勢條件特點，在進行山區路線設計工作中，必須要引起相關設計工作人員的高度關注，在公路選線階段當中必須要有效結合工程的相關地質勘查工作資料，盡可能避免在一些地質條件較差，或者是巖石表面風化比較嚴重的路段進行公路施工。如果不可避免穿越某些惡性地質路段，需要遵循“以填代挖”的設計工作原則，盡可能避免開挖荷載因素對作為邊坡巖層所產生的不良影響，上下邊坡需要采用臺階式的設計方式，不同級邊坡在設計工作中需要嚴格控制邊坡的坡度大小，邊坡的坡率超限時需要及時的進行必要處理，有效配合加精混凝土框架結構來進行加固。在框架結構區域范圍內需要和一些植被進行配合栽種，并且合理的控制植被的載重密度，有效提高邊坡結構的整體安全性和穩定性，充分避免邊坡結構出現大量的水土流失，提高整個山區公路的安全性。

3 結束語

通過上述分析可以看出，在山區公路線形設計工作中，必須要充分考慮到山區公路地勢條件和平原地區地勢條件之間的差異性，有效結合實際的山區環境特點，采取針對性的線形設計方案，提高山區公路的行車安全性和穩定性。通過本文對山區公路陷阱設計作為主要的研究對象，對上述幾個重點設計影響因素，提出了針對性的設計及策略，通過后續的工程實踐檢驗之后，發現山區公路的安全性和穩定性得到了明顯的提升，整個山區公路的通行效率大大提高。