山區公路路線選線原則及設計要點分析

馬艷莉

(長治市通明公路勘察設計有限公司，山西 長治 046000)

1 引 言

公路作為連接城市經濟、人員、文化的基礎設施工程，極大地促進了城市與城市、人與人之間的經濟和文化交流。近年來中國為西部大開發戰略投入了大量資金[1]。西部與其他地區的交通網絡是這一戰略的重要組成部分，為此我國交通基礎設施發展愈加迅速，截止至十三五規劃，我國已建成大量的公路、鐵路等基礎設施。如青藏鐵路，鄭西高速等。隨著西部大開發和一帶一路戰略的實施，鐵路、公路等線性延伸的基礎設施工程必然要經過山區。由于大陸板塊的擠壓、碰撞，這些地區的工程建設直接或間接地遇到一系列與構造活動有關的問題[2]。例如，連續的故障活動會導致工程設施的故障。地震誘發的滑坡、土壤液化和凍土也可能威脅工程結構的安全。這也是活動構造區被認為是高風險的原因。山區的景觀地質條件復雜多變，橋梁和隧道相互貫通是常有的事[3]，在橋隧交接處也易發生交通事故。2008年汶川地震引發的滑坡導致了公路交通中斷(如圖1所示)，引發了人們對山區公路安全的重視。因此，如何正確評價公路走廊沿線工程地質條件，最大限度地降低風險，提供合理的公路選址方案和設計方案，是公路建設的關鍵問題。

圖1 滑坡災害

在公路施工過程中不可避免的會對沿線的生態環境和自然風景造成破壞，更為嚴重的將會導致水土流失進而導致嚴重的地質災害(如圖2所示)。因此山區公路選線需要額外注重環境保護。對于這些問題，不僅需要相關政府部門加大監管力度，建立相關責任制度，晚上行業規范，相關從業人員更應當以身作則，在設計規劃時做到未雨綢繆。

圖2 改擴建誘發地基沉降

公路選線作為公路設計規劃中先行和總領的環節。確立的規劃路線方案是否合理，不僅影響線路的順利建成，也影響道路運營后所產生的經濟和社會效益，這就決定了公路建設的總體目標能否順利實現。隨著中國經濟的高速發展，中國的公路工程得到了快速的發展，積累了大量的經驗。本文在傳統技術經濟路線選擇的基礎上，先后提出了規劃路線選擇、綠色路線選擇、環保路線選擇、資源路線選擇等新的路線選擇概念。這些新路線選擇思想和概念有一個共同點，那就是，他們都強調公路建設不僅要考慮自己的技術經濟特征，而且從大局，關注高速公路之間的協調和自然環境、經濟布局，以及沿途的社會發展。

本文研究的山區公路路線選線原則不僅符合傳統國家規范要求，而且強調公路路線與沿線地區的和諧共存。即公路路線與沿線地區的文化經濟生態產業形成生態友好、互利互助、相互協調發展的發展路徑。

2 山區公路選線原則

就選線這一角度而言，山區公路與普通道路相比，其主要原則如表1所示。

表1 選線原則

2.1 安全性原則

中國的地理條件復雜多變，具有諸如：飽和軟黏土地質、濕陷性黃土地質、喀斯特地形等復雜的:地質環境，這些地質環境往往會在外因作用下發生塌陷、沉降等災害現象。此外，山區公路由于落差較大，往往在山體內部會存在暗河、地下水等復雜的水文條件。這些潛在的水文變化會導致護坡、路基受到侵蝕，進而發生滑塌對人民的經濟和生命安全造成嚴重影響，因此在進行山區公路選線時，設計人員應當秉持著安全性的基本原則，對于特殊地質本著“能避則避”的基本原理，當無法避免時，應當盡量使設計值偏保守，預留足夠的設計安全冗余值，以提高公路整體安全性。

2.2 經濟性原則

山區公路建設往往伴隨著大量的土石方填挖，而在山區，由于海拔和交通限制，土石方的開挖明顯會導致施工成本提高，設計人員在進行選線時，應當充分考慮運距問題，做到“移山填溝”，合理的降低土石方運距。

此外,山區的河谷地段往往是重要的經濟作物種植區，同時也是主要的人口聚集地，在進行山區道路選線時，不能“因噎廢食”，切不可為了避免較大落差而直接穿過河谷的居民區，這不僅會提高施工的經濟成本，還可能導致居民沖突，另一方面也會對生態環境造成嚴重的破壞。

2.3 環保性原則

社會的發展和進步應該增強人們的獲得感和幸福感，而不應該因為道路建設而破壞人們的生活環境。道路的建設和運營會產生噪聲和振動，影響人們的生活和工作。因此，在路線選擇上要盡量避免居民區和大村落。很多拆遷會引起社會問題，引起人們對道路建設的思考。當需要通過居民聚集地時，應減少公路運營施工過程中引發的噪聲和振動，使影響降到最低。

2.4 分批修建原則

山區道路往往交通量較低，應當在規劃設計初期，對山區道路的交通量進行實地的勘察和詳細的論證，避免一次性、大批量的公路施工，這不僅會提高施工的經濟成本，還會對山區的生態環境造成不可挽回的破壞，應當做到有的放矢，合理的分批次修建。

2.5 保護文物原則

山區往往存在一些古廟、古寺等保護性文物，設計人員在進行山區道路設計時，應當做好充分調研工作，避免路線穿越保護區。

2.6 最優性原則

山區道路選線的原則就是根據工程布局的基本走向和技術標準，輔以生態環保的設計思想與理念，結合工程所處的實際地理位置、地質情況、水文情況以及周圍的各種建筑、施工條件等影響因素，綜合考慮，最終確定一條經濟合理、技術上可行且生態環保的最優路線。最優路線的確定往往是一個復雜的過程，其影響因素眾多，諸如上述的安全性原則、經濟性原則、環保型原則和保護文化原則等，這需要設計人員能夠將設計任務進行分解，將復雜的問題簡單化，在實際的設計過程中，再逐漸的將問題復雜化，選出多條可行性的路線方案，再從經濟角度、環保角度、施工難度、工程造價等多方面進行深入對比，最后得到最佳路線。最終形成如圖3所示的山區公路選線原則。

圖3 山區公路選線原則

3 山區公路的設計要點

3.1 平面線型設計要點

平面線型設計由直線、圓曲線、回旋線等合理組合構成，平面線型設計要滿足相關設計規范要求。具體而言：直線路段的最大長度不宜過長，避免造成視覺疲勞；圓曲線應當盡量取規范要求的最大半徑，在山區公路由于高差限制，可以首取一般最小半徑，盡量避免極限半徑。

3.2 縱斷面線型設計要點

縱斷面的線型設計主要關注以下幾個要求：

(1)最大縱坡，山區道路由于海拔變化較大，往往縱坡坡度較大，對汽車的性能由較大要求，設計人員應當合理設置縱坡，避免較大坡腳造成汽車無法爬坡，甚至發生溜坡的現象。

(2)最小縱坡，山區降雨事故多發，為了滿足排水要求，對最小縱坡要求與常規公路亦不相同，設計人員應當預留好最小縱坡。

(3)最小坡長，為提高行車舒適度，減少車輛顛簸，設計人員需要重點關注最小縱坡坡長。

(4)最大縱坡，發動機在較大的坡度下，為了滿足汽車最小上升牽引力，往往會過熱工作；而在下坡時，頻繁使用剎車片會降低汽車使用壽命，嚴重時則會導致交通事故。

3.3 平縱線型組合要點

山區公路地形變復雜，平面轉彎與縱向爬坡往往并存，為了提高駕駛員的駕車體驗，應當嚴格遵守“平包豎”的原則。

3.4 其他要點

(1)視覺要點

在山區公路中，駕駛員往往會突然降低行車速度，隨著行車車速的降低，駕駛員的動態視力上升的越多，駕駛員的視角越近，駕駛員的視野越寬，駕駛員接收到的道路信息越多。但這往往并不是都有利的，道路信息的快速變化往往會給人腦帶來錯誤的認知，進而造成疲勞駕駛。

(2)氣候要點

氣候問題(如雨、雪、霧、沙塵暴等因素)是影響駕駛體驗的主要因素之一，如雨雪天氣下，在輪胎與路面之間水膜的作用下，汽車的制動距離會大大增加，沙塵暴天下由于能見度低往往會影響駕駛員的正確判斷和操作。上述氣候問題都將給交通安全帶來極大的危害。

目前對雨雪路面的防滑措施主要是撒沙、木屑和鹽。而山地公路在不同路段的高程、溫度、光照等方面存在差異；實施起來很困難。此外，道路的平整性、整體強度和抗滑性也影響著交通安全。在山區公路中行駛時，一個小石子或一點點損壞都可能導致重大交通事故。因此，良好的公路防水排水設計，穩定的路面性能是減少公路事故發生的有效途徑。

4 山區生態路線選擇的方法和步驟

路線選擇方案的評價指標很多，在判斷路線方案時應充分考慮各種影響因素。但實際上，指標過多會相互影響和干擾，增加判斷的難度。這就要求選擇能夠反映客觀現實的具有普遍代表性的指標。常見的指標選擇方法有理論對比法、頻率分布法、專家調查法、最大不相關法等。相關從業人員在進行指標選擇時，可以選擇上述方法中的一種或者多種對其進行自由組合。山區公路生態路線選線是以行業規范為前提，以環境保護為基本條件，結合考慮眾多因素，由點到面，由局部到整體的綜合選線方法

綜上所述，公路生態選線就是要堅持環保理念，運用地理信息系統等選線新技術，結合環境影響評價方法，綜合考慮各因素，從整體到局部，從表面到帶，從引線到線條，逐漸確定線條的空間位置。參考公路選線的一般思路，華南山區生態選線的步驟總結如下。

4.1 確定路線選擇研究區域

山區公路選線需要根據路線的起點、終點和路線的主要城市確定路線的基本方向，在小規模的地形圖上規劃路線可能通過的走廊，確定研究區域的范圍。建議的研究區域應符合規劃比較和環境影響評估的要求。

4.2 環境調查與分析

首先，需要對區域土地規劃利用進行調查研究，對土地性質和土地職能展開充分調研。結合當地生態景觀敏感點合理布置規劃公路路線廊道帶，減少或避免公路建設對生態環境的影響。

4.3 公路線路規劃設計

在確立對環境影響較小的公路路線廊道帶后，結合谷歌地球等信息數據庫獲取路線相關參數，將環境信息參數轉換為公路路線設計參數，最后輔助緯地、鴻業等公路路線制圖軟件進行山區公路路線規劃設計。

4.4 路線方案的評估與優化

公路生態路線選擇的最后一步是對不同的路線方案進行比較和選擇。要綜合考慮公路建設對沿線自然環境的破壞和對沿線經濟社會的影響，提出不利影響的預防措施，并選擇最優方案。

5 結 論

總結了山區公路選線的主要原則，回顧了山區公路設計中平、縱曲線及其組合的設計要點，分析了視覺和氣候等重要設計因素，最后總結了山區公路生態路線選擇的方法和步驟。為了減少山區公路交通事故，提高道路安全，設計人員首先應當充分考慮當地的氣候和環境條件，做到因地制宜，就地取材，其次應當以人為本，更好的從人文角度出發，設計出人路交互友好的山區公路。