黃土山區公路改建平均縱坡超標路段安全風險論證

張貴生

(甘肅省交通科學研究院有限公司，甘肅 蘭州 730000)

黃土山區公路越嶺線改建主要包括平面線形、路線縱坡、路基寬度及橋涵構造物、路面結構層等，而路線縱坡的改善是山區公路越嶺線改建的重點之一，尤其是任意三公里平均縱坡是公路改建的重點也是難點。但是黃土山區公路往往山高谷深、高差大，且地形、地質條件復雜，工程艱巨。在地形方面，路線平、縱、橫三個方面均受到約束，一側臨山，山體陡峻、邊坡穩定性差，一側臨溝，坡陡溝深；地質方面，濕陷性黃土、黃土陷穴廣泛分布，土質粘聚力較低，土體穩定性較差。路線設計時應充分考慮地形地質條件，盡量減少對穩定山體的開挖，減少次生災害的發生及完工后養護成本，綜合考慮，合理設計縱坡。對輕微超標路段通過增加必要的工程安防措施，并充分論證風險等級，確保行車安全。

1 黃土山區公路改建路線設計原則

黃土山區改建公路路線設計除應遵守公路選線的一般原則外，還要根據工程量大小、技術指標及改建公路等級提高程度等因素，采用充分利用與積極改造相結合的原則。當工程量增加不大卻能顯著提高技術指標時，應以改建為主。而當改建提高技術指標有限、實施難度較大且工程規模顯著增加時，應以利用為主。既要防止忽視標準過分遷就現有公路，又要避免片面追求過高標準，大量廢棄原有公路，而應綜合考慮，合理掌握線形指標，首先保證安全的同時，也應做到經濟合理。

平均縱坡是指一定長度的路段縱向所克服的高差與該路段長度的比。平均縱坡是衡量路線線形設計質量的重要指標之一。平均縱坡與坡道長度有關，還與相對高差有關。《標準》規定二、三、四級公路越嶺路線連續上坡（或下坡）路段，相對高差為200～500m 時，平均縱坡不應大于5.5%；相對高差大于500m 時，平均縱坡不應大于5%。并且任意連續3km 路段的平均縱坡不宜大于5.5%。

2 某黃土山區改建公路概況

該山區公路改建項目工程地形復雜，一側臨深溝、一側靠山坡，自然山坡陡峻，基本沒有展線的余地。另外該項目位于黃土地區，濕陷性黃土、黃土陷穴分布廣泛，土質松散，強行降坡開挖山體，會引起山體邊坡失穩處治困難，而且會帶來次生災害。K109～K114 段現有公路如圖1、圖2 所示。

圖1 K111+500-K113+500

圖2 K113+500-K114+900

該山區改建公路越嶺線K109～K114 段相對高差220m。K110+805～K113+805，平均縱坡5.62%，即任意3km 平均縱坡超標，超標分別為0.12%，屬輕微超標。

3 平均縱坡超標路段論證

3.1 技術經濟方面

減小平均縱坡一般有兩個途徑，其一為利用有利地形展線，即增長路線長度；其二是起始段填筑或終點段下挖，降低相對高差，從而達到降坡的目的。經過現場實際踏勘，該項目本段路線地形復雜，一側臨深溝、一側靠山坡，自然山坡陡峻，沒有較為平坦開闊的地形進行展線，且山體土質為均為粉質黃土，邊坡穩定性較差。

3.1.1 路線平面調整論證

1)設計采用平面技術指標。本項目K110+805～K113+805（縱坡5.62%）段平面線形指標基本達到了設計速度30km/h 的技術標準，其中有三處采用極限最小半徑R=30m，緩和曲線最小長度Ls=25m。

2)調整平面線型采用平面技術指標。為降低縱坡增長路線，根據現場實際地形調整平面。順地形（即舊路）布線，減少工程實施難度，降低工程造價。調整后K110+805～K113+805 路線長度增加54m，縱坡5.62%下降至5.520%。平面線形指標多處不能達到設計速度30km/h 的技術標準，其中有12 處曲線半徑小于極限最小半徑R=30m，8 處緩和曲線長度小于最小長度Ls=25m，而且調整后縱坡還是大于5.50%。

經現場查勘，平面調整后土石方數量雖有所減少，但路線增長，路面工程增加，因此工程投資相差不大，但平面技術指標相差較為明顯，多處不能達到設計速度30km/h 的技術標準。

3.1.2 路線縱面調整設計論證

1) 設計采用縱面技術指標。本項目設計文件K110+805～K113+805（縱坡5.62%）段，K110+805 前坡（K110+445-K110+805）2.972%，后坡（K113+805-K113+960）2.983%。

2)調整縱坡采用縱面技術指標。對該段K110+805～K113+805 縱坡調整，K110+805～K113+805 縱坡5.62%調整到5.50%即調整相對高差3.6m。通過對圖紙反復研究，K110+805 抬高1.0m,前坡（K110+445-K110+805）3.25%，K113+805 降低2.6m，后 坡（K113+805-K113+960）4.658%。該段最大縱坡及坡長不變。縱坡調整前后的主要技術經濟指標列于表1。

表1 縱坡調整前后主要技術經濟對照表

3.1.3 路線平縱面調整設計論證建議

通過平縱面設計調整論證，路線平面調整基本不可行。路線縱面調整需增加支擋工程，而且自然邊坡陡峻，防護工程實施較困難。另外K112+000-K114+500 處路線右側路塹邊坡高而陡，下挖后必然刷邊坡，邊坡不穩定，容易產生次生災害。因此建議對本段縱坡超標路段加強交通安全設施，完善標志標線設置，保障車輛安全通行。

3.2 交通安全方面

按照交通部《公路安全生命防護工程實施技術指南》，在K110+805～K113+805 段、靠溝側設置了混凝土護欄、鋼波形梁護欄，在急彎或連續急彎，特別是連續下坡路段小半徑曲線的外側，設置了防撞護欄及視線誘導設施，在陡坡路段設置了減速震蕩標線及醒目的陡坡路段減速慢行等交通標志牌。

根據《公路安全生命防護工程實施技術指南》，對K110+805～K113+805 段平均縱坡超標路段進行公路風險評估計算，結果表明公路風險HR=1.719，如圖3 所示。按照公路風險指標分級標準，HR=1.719≤3，風險等級為一級，即低風險，可以看出，在增加必要安防設施的前提下，本項目平均縱坡超標的路段風險狀況為低。見表2。

表2 公路風險指標分級標準

圖3 公路風險分析

4 結語

黃土山區改建公路任意三公里平均縱坡設計是較為復雜的技術工作，要采用充分利用舊路與積極改造相結合的原則。不但要考慮等級提升的技術指標，還要充分考慮地形、地質條件，高填、深挖的施工及行車安全，更要考慮工程造價、完工后的次生災害及養護成本。縱坡設計時要綜合考慮，在技術經濟、工程安全方面充分論證，在確保交通安全的前提下，確定最優方案，以減少次生地質災害，降低公路風險，節約工程投資。