山區(qū)公路選線(xiàn)比選分析

馬偉彪

摘 要：山區(qū)高差大，地形復(fù)雜，以G331（第五標(biāo)段）工程為實(shí)例，將初步設(shè)計(jì)的線(xiàn)位進(jìn)行局部?jī)?yōu)化，選擇更合理的線(xiàn)位，避免不同設(shè)計(jì)速度的路段頻繁變化。通過(guò)路線(xiàn)方案優(yōu)化來(lái)簡(jiǎn)單探討山區(qū)公路的一些設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：山區(qū)公路;分段設(shè)計(jì);埡口選擇;展線(xiàn)方式;路線(xiàn)優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：U412.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

選線(xiàn)是道路線(xiàn)形設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，選線(xiàn)的質(zhì)量直接影響后續(xù)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和工程投資，是一項(xiàng)涉及面廣、影響因素多、政策性和技術(shù)性強(qiáng)的工作。不同設(shè)計(jì)階段的選線(xiàn)工作重點(diǎn)不同，隨著設(shè)計(jì)的深入，選線(xiàn)是不斷篩選與重復(fù)優(yōu)化的過(guò)程。

1 項(xiàng)目背景

G331東起丹東，西至阿勒泰，是國(guó)家公路網(wǎng)中的一條重要橫線(xiàn)，整條路線(xiàn)位于我國(guó)北部邊境，與國(guó)家公路網(wǎng)中另外兩條縱線(xiàn)——喀納斯至東興（G219）、丹東至東興（G228）一起構(gòu)成了圍繞我國(guó)國(guó)境的一條邊境大環(huán)線(xiàn)，在國(guó)家公路網(wǎng)中具有特殊的地位和非常重要的意義;根據(jù)初步設(shè)計(jì)文件，G331線(xiàn)青河至富蘊(yùn)至阿勒泰段公路建設(shè)項(xiàng)目（五標(biāo)段）路線(xiàn)全長(zhǎng)約67.841 km，采用兩種技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)如下：

根據(jù)《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范 JTG D20—2017》條文說(shuō)明，不同設(shè)計(jì)速度之間的頻繁變化是誘發(fā)交通事故的原因之一，因此采用不同設(shè)計(jì)速度的路段不應(yīng)頻繁變化，同一設(shè)計(jì)速度的路段不宜過(guò)段，二級(jí)公路一個(gè)設(shè)計(jì)路段的長(zhǎng)度不宜小于10 km。根據(jù)上述條文，考慮設(shè)計(jì)速度分段的連續(xù)性，原初設(shè)分段存在不合理之處，在條件允許下對(duì)第二段越嶺線(xiàn)進(jìn)行優(yōu)化，建議將該5.851 km路段的設(shè)計(jì)速度提高為60 km/h。

2 路線(xiàn)優(yōu)化原則

（1）合理掌握主要技術(shù)指標(biāo)的運(yùn)用，靈活使用曲線(xiàn)以適應(yīng)地形。注意線(xiàn)形高、低指標(biāo)的均勻變化，力求線(xiàn)形連續(xù)、順適。認(rèn)真做好復(fù)雜地形、地貌及重點(diǎn)工程路段的多方案比較。

（2）路線(xiàn)避免穿過(guò)地質(zhì)不良地段，避免穿過(guò)城鎮(zhèn)或居民密集區(qū)，力求路線(xiàn)與城鎮(zhèn)規(guī)劃相協(xié)調(diào)、近城而不進(jìn)城，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的原則，適當(dāng)兼顧地方政府的合理要求，合理選擇線(xiàn)位。

（3）縱面線(xiàn)形設(shè)計(jì)中應(yīng)深入研究高程控制點(diǎn)，確定其合理高程;要注意陡坡、緩坡的組合，控制最大合成坡度，提升項(xiàng)目安全性。

（4）切實(shí)貫徹“保護(hù)耕地、節(jié)約用地、少拆房屋、方便群眾、依法保護(hù)環(huán)境、保護(hù)風(fēng)景區(qū)、文物古跡”的原則。特別是耕地資源，線(xiàn)位布設(shè)盡可能少占農(nóng)田。

（5）充分考慮環(huán)保選線(xiàn)，合理利用有利地形，對(duì)平、縱、橫進(jìn)行綜合考慮，盡量減少?gòu)U方。注重保護(hù)生態(tài)環(huán)境，減少水土流失。

（6）合理控制工程造價(jià)，適當(dāng)運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，保證本項(xiàng)目的工程經(jīng)濟(jì)性。

3 路線(xiàn)優(yōu)化的關(guān)鍵選擇

越嶺線(xiàn)需要克服很大的高差，路線(xiàn)的長(zhǎng)度和平面位置主要取決于路線(xiàn)的安排，因此越嶺線(xiàn)布設(shè)應(yīng)綜合考慮埡口（鞍部）選擇、過(guò)嶺高程及埡口兩側(cè)路線(xiàn)展線(xiàn)方案，這三者是相互關(guān)系、相互影響的。

原初設(shè)K435+665.584～K441+516.543段長(zhǎng)約5.851 km（小于10 km）受地形限制按二級(jí)公路（集散功能）取40 km/h設(shè)計(jì)速度，最小圓曲線(xiàn)半徑取極限值R=95 m，最大縱坡5.2%;本次重點(diǎn)闡述本段平面線(xiàn)位優(yōu)化起終點(diǎn)K439+400（地面標(biāo)高1 097 m）～K442+500（地面標(biāo)高993.5 m），平均縱坡=高差/長(zhǎng)度=103.5/3 100=3.34%，路線(xiàn)延長(zhǎng)系數(shù)λ=3 100/1 720=1.802;本次優(yōu)化結(jié)合地形，依山就勢(shì)，調(diào)整迂回路線(xiàn)，優(yōu)化平縱面，將此段調(diào)整為滿(mǎn)足60 km/h設(shè)計(jì)速度的規(guī)范規(guī)定的路段，也可以避免40 km/h設(shè)計(jì)速度的路段過(guò)短情況，優(yōu)化調(diào)整后路線(xiàn)長(zhǎng)度為2 370 m，平均縱坡=高差/長(zhǎng)度=103.5/2 370=4.36%，路線(xiàn)延長(zhǎng)系數(shù)λ=2 370/1 720=1.378。

圖1 線(xiàn)位對(duì)比圖

（1）埡口位置：埡口（鞍部）是越嶺路線(xiàn)的主要控制點(diǎn)，在滿(mǎn)足路線(xiàn)的基本走向前提下，與展線(xiàn)方案一起考慮。埡口應(yīng)首先考慮標(biāo)高較低且展線(xiàn)后能迅速連接山下控制點(diǎn)的;其次再考慮稍微偏離路線(xiàn)方向或標(biāo)高較高但接線(xiàn)平順、地質(zhì)良好與增加路線(xiàn)長(zhǎng)度少的埡口。

原除設(shè)線(xiàn)位為減少挖方高度，優(yōu)先經(jīng)過(guò)埡口，采用較小的圓曲線(xiàn)半徑（R=150）組合成S型曲線(xiàn);在增加挖方高度不多的情況下，調(diào)整后采用接線(xiàn)平順，半徑較大的半徑，但線(xiàn)位經(jīng)過(guò)高程相對(duì)較高。

（2）過(guò)嶺高程：平面線(xiàn)位確定后，不同的過(guò)嶺高程，直接關(guān)系到工程規(guī)模、路線(xiàn)長(zhǎng)段及線(xiàn)形指標(biāo)，且影響前后的展線(xiàn)設(shè)計(jì)方案。

本次調(diào)整后局部埡口挖深較原初設(shè)大，最深達(dá)22 m，雖然土石方工程比較集中，路基防護(hù)難度加大，但有效降低了過(guò)嶺高程，縮短之后展線(xiàn)長(zhǎng)度，改善了行車(chē)條件。

（3）埡口兩側(cè)路線(xiàn)展線(xiàn)方案：路線(xiàn)展線(xiàn)的基本方案有

三種，第一種為自然展線(xiàn)，第二為回頭展線(xiàn)，第三為螺旋展線(xiàn)。

原初步設(shè)計(jì)線(xiàn)位利用山包采用回頭展線(xiàn)，短距離克服了較大高差，但平曲線(xiàn)半徑小（半徑為95 m），滿(mǎn)足不了60 km/h行車(chē)速度指標(biāo)，直接造成本項(xiàng)目設(shè)計(jì)速度分段頻繁，埋下交通隱患。

優(yōu)化調(diào)整后線(xiàn)位采用自然展線(xiàn)，符合路線(xiàn)的走向，以合

適的縱坡利用山嘴或側(cè)溝來(lái)展線(xiàn)，增加路線(xiàn)長(zhǎng)度少，線(xiàn)形好，滿(mǎn)足60 km/h行車(chē)速度指標(biāo)。

4 路線(xiàn)優(yōu)化的方案比選分析

此段原初步設(shè)計(jì)速度為40 km/h，平面曲線(xiàn)最小半徑為95 m，縱坡最大為5.2%;平面線(xiàn)位通過(guò)調(diào)整優(yōu)化后，路線(xiàn)減短0.73 km，平面線(xiàn)形指標(biāo)得到較大改善，雖然最大縱坡5.2%設(shè)置的長(zhǎng)度增大，但挖方和填方均大幅度減少，且優(yōu)化后取消了原初步設(shè)計(jì)9×30 預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)小箱梁大橋，設(shè)計(jì)速度可以調(diào)整為連續(xù)60 km/h。

5 結(jié)語(yǔ)

路線(xiàn)設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)中的先行者，選線(xiàn)的質(zhì)量直接關(guān)系到道路的使用質(zhì)量和工程造價(jià)。對(duì)于山區(qū)公路，受制約的因素較多，路線(xiàn)選擇需綜合考慮多方面因素，選擇合理的埡口位置、過(guò)嶺高程及展線(xiàn)方式，多方案比選論證，并結(jié)合地方需求，才能保證最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。

本次G33設(shè)計(jì)綜合考慮多種影響因素，對(duì)原初步設(shè)計(jì)線(xiàn)位進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，結(jié)合地形，依山就勢(shì)，逐步爬坡，避免高低來(lái)回走線(xiàn)，造成越嶺線(xiàn)爬坡展線(xiàn)長(zhǎng)度有較大損失，產(chǎn)生不必要的大縱坡度路段，改善了線(xiàn)形指標(biāo)，并避免原初步設(shè)計(jì)中速度分段不合理之處，行車(chē)更為安全舒適。

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