山區高速公路路線優化設計及選線常見問題

李丙銀

摘要：本文將以國外某公路工程項目為例，首先論述在山區修建高速公路過程中的基本建設原則。然后對高速線路的局部優化以及選線工作中出現的問題進行分析論述，對于需要優化的工作進行詳細的闡述，希望推動相關工程的進步與發展。

關鍵詞：高速公路;線路優化;選線問題

1? 引言

山區因為地形多樣、環境復雜，所以在建設高速公路的過程中會受到多種條件的限制從而影響最終的建設質量。為了保證建設工程順利高效完成，需要參與設計的工作人員對于不同的線路段落進行優化設計，采取有效的方法應對選線工作問題。

2? 項目背景

本高速工程主要屬于國外基建項目，位于埃塞俄比亞的北部某地區，屬于大面積的山地施工，高速路線的整體長度為63km，經過優化和變更后的設計長度為58km。路面標寬為9m，山嶺懸崖地區的寬度為8m。行車道路結構設計原本初定的方案為雙層表面設計15cm，底層厚度為150mm。又因為山區的整體深度跨度較大，行車荷載對于底部的基礎造成較大的沖擊，因此重新擬定建設方案將原本5cm厚度的瀝青層增加到18cm的級別厚度并且配備相應的碎石結構。

3? 山區高速公路線路的優化設計目標

3.1? 科學有效性原則

山區高速公路的線路設計工作需要滿足內部建設的相關技術指標，并且將各項結構標準控制在合理的范圍之內，例如直線段路的長度，縱向坡度的角度，平面線形的組合方式以及最小半徑曲線等基本參數指標是否滿足建設要求。相關人員在選擇線路建設方式的時候需要保證其科學合理有效。另一方面，這種項目類型中的一些其他結構設計當前仍然沒有統一的規范標準，需要設計工作人員通過自身的經驗判定。例如平面線路和縱面線路的結合難以在實際施工中達到規定的技術標準，這也就需要工作人員在二者之間找到一個最為合適的搭配比例[1]。

3.2? 環保節能性原則

山區地形多樣，因為環境因素的影響，所以植被種類分布不同，但是有的地區因為植被整體稀少，溫度較低，山區的地質較差。所以在該部分建設的過程中，應該盡量避免因為施工對于周圍植被和土體造成的影響，采取少挖多填的工作方式，同時在完成之后在路兩邊增加綠色植被，防止出現后期水土流失或者山體滑坡的情況影響行人通行。在路線的走向問題中，線路的鋪設應該首先遵循當地地形的分布規律和周圍的自然環境協調搭配。山區公路路線在本次施工中選擇螺旋展線的方式，不僅能夠給司機帶來有效的觀感，同時起到環保的效果。

3.3? 經濟性原則

高速公路建設不僅是一項直接性的便民工程，同時也是國家經濟基礎建設的核心組成部分，需要社會各界力量投入加大的經濟投資，建設成本頗高。在山區中修建高速公路能夠完善周圍地方的交通網絡系統強化區域之間人們的交流，促進山區經濟的進步發展。因為山區地形比較復雜，所以在前期的設計勘察工作中會遇到各種各樣的問題，建設成本會遠遠高于預期的成本，工作人員在選擇具體線路之前，需要有關技術團隊對于多個建設方案從經濟性的方面進行對比分析，從而確定出最終的理想方案[2]。

4? 山區部分高速線路選線問題

4.1? 直線段的設計工作

長直線公路的長度設計應該低于設計長度的20倍，因為在山區高速公路中，長時間的直線行駛會給司機帶來強烈的視覺疲勞感，即使在進入到緩和曲線段落之后無法提高自己的注意力。另外因為山區本身地形復雜，同時周圍植被豐富，長直線的修筑工作往往還需要借助大量的橋梁隧道建筑，這樣會消耗大量的經濟成本，因此從安全和經濟兩個方面的角度考慮都應該控制長直線公路的長度。但是也不能夠一味縮小公路的長度，需要至少控制在6倍車速之上，過短的直線公路容易給司機帶來轉彎的錯覺從而出現安全隱患，因此在施工和設計之后還需要在路上設置提示牌，表明公路的具體情況。

4.2? 曲線緩和階段的設計

緩和曲線段是圓形曲線和直線的連接區域，該部分主要是緩和車輛在圓形曲線中所受到的離心作用力，保證司機能夠在該段落上面有足夠的時間調控方向盤。當前對于山區的曲線設計強度規定為最小值3S反應行程。又因為考慮到本次工程中山區的地理性質以及生態環境等多種環境限制，并且結合本次施工的工程建設性質，對于本次高速公路的緩和曲線長度做出了綜合的評定。因此工程師在平面線形組合選擇的時候，需要提前協調好平面曲線和圓形曲線之間的組合關系，保證公路建設的連續性和施工質量。緩和曲線的設計長度需要保證車輛在轉彎之后具有足夠的反應時間，同時在一定的長度范圍內通過提高公路緩和曲線的美觀，為路上的行人帶來心理的舒適[3]。

4.3? 圓形曲線的設計

在圓形的道路曲線中，因為地形的限制道路會改為不斷彎曲的狀態，在過大的彎道中車輛可能會因為過度的轉向，出現一定的橫向作用力，另外道路設計過程中的半徑如果過大則會增加這種外部的離心力，出現行車隱患。山區高速道路的圓曲線半徑設計應該因地制宜，但是應該在一定范圍內進行限制。因此結合各個地方地形地勢的差異，需要在設計中根據相關規定放寬這種要求。本次工程因為涉及到較為復雜的山區地形，為了保證平面道路建設的連續性以及平衡穩定性，注意保持圓形曲線出現的超高問題，需要設計人員做好圓形曲線和平面曲線之間的連接工作，保證曲線的流暢性，這樣車輛在行駛的過程中不會受到過大離心力的干擾，保證后期項目工程投入使用后的安全性。

4.4? 豎面曲線的設計

豎面曲線設計主要分為凹形設計和凸面設計兩種。首先在凸面設計中，山區的高速公路往往需要穿山越嶺，因此采取平面直線和豎面曲線結合的方式，因為平面曲線和豎向曲線可能無法有效結合，當二者之間的平均半徑過小的時候，司機可能會無法發覺前面的有效道路，同時山區周圍綠色植被較多，對于司機的視線影響較大，往往會直接威脅到車輛的安全。因此在山區高速道路設計中，將豎向曲線和平面曲線在某一個段落進行有效結合，將一定長度的豎向曲線放入平緩的曲線中形成一種新的平包曲線，但是這種設計方法需要注意凸面曲線的頂部無法和反向曲面的拐點進行結合，因此在某種程度來說這種設計方式往往還會因為外觀的限制，給路面的司機或者乘客帶來心理影響干擾[4]。

4.5? 避險區域的設計工作

因為山區地形崎嶇，所以在某一些路段常常會因為地形的限制導致出現大量的縱坡，此時行駛在上面的機動車往往會長時間采取剎車操作，磨損剎車片，甚至導致機車的制動裝置失效，為了能夠有效避免類似的交通事故發生，相關工作人員可以在大長縱坡的行車道位置增加避險車道，在車輛發生失控情況下可以直接轉入該車道中。但是我國當前交通部門還沒有對于避險車道的設計進行嚴格規范要求，部分山區的設計容易出現不合理的情況，需要相關從業人員及時對于制動斷路的長度設計以及車道數量展開仔細地研究，防止出現人員傷亡。

5? 結語

通過上文的論述可以發現，山區高速公路因為外部建設環境較為復雜，因此高速公路的線路設計往往存在較多的注意要點。本工程分別從多個方面入手考慮線路的設計工作，有效遵循了公路工程中的基本設計原則，希望能夠指導其他工程。

參考文獻：

[1]奉建軍.山區高速公路路線優化設計及選線常見問題[J].四川建筑，2018，v.38;No.180（02）：72-73.

[2]孟未偉. 山區高速公路路線設計基本思路及選線方法的研究[J].建筑工程技術與設計， 2017， 000（031）：1073—1073.

[3]劉品， 楊加發， 許源華.山區高速公路地質選線在惠羅高速公路的運用研究[J]. 交通科技， 2017， 000（006）：1-4.

[4]周興黨.山區高速公路路線設計過程中常見問題探討[J].建筑工程技術與設計，2018（05）：2741.