山區(qū)高速公路路線設(shè)計基本思路及選線方法研究

馬青峰

呼和浩特市公路勘察設(shè)計院有限責(zé)任公司，中國·內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010

1 引言

山區(qū)高速公路路線設(shè)計的準(zhǔn)則因地形和地質(zhì)復(fù)雜程度的不同而不同，地形地質(zhì)條件越復(fù)雜，對高速公路設(shè)計的相關(guān)要求就越高。對于山區(qū)高速公路路線的設(shè)計，交通安全部門和公路環(huán)保部門都提出了新的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)與要求，公路的設(shè)計思路應(yīng)當(dāng)不斷創(chuàng)新。在山區(qū)高速公路路線設(shè)計中，必須與周邊地形環(huán)境相協(xié)調(diào)，以保證公路建設(shè)的和諧發(fā)展。

2 山區(qū)高速公路路線設(shè)計

2.1 山區(qū)高速公路路線設(shè)計的影響因素

高速公路水平，縱橫方向技術(shù)指標(biāo)較高，而山區(qū)土體高差大，坡度高低變化頻繁，水平坡度陡，地形多變對高速公路路線設(shè)計造成了巨大的限制，如何在這種條件下設(shè)計合理的路線，節(jié)約工程成本并減小工程施工難度與規(guī)模具有一定難度。山區(qū)高速公路上普遍存在地質(zhì)不良現(xiàn)象，在規(guī)劃路線時，應(yīng)避開地質(zhì)不良的地質(zhì)路段，當(dāng)?shù)刭|(zhì)不良路段無法回避時，需要對多種方案進(jìn)行比較選擇，確定最優(yōu)路線方案。山區(qū)高速公路的主要建設(shè)目的是改善山區(qū)交通條件，為山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供基本保障，因此山區(qū)高速公路必須與當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃充分結(jié)合，滿足城鎮(zhèn)交通需求與規(guī)劃范圍。山區(qū)高速公路一般橋隧比例高，經(jīng)常出現(xiàn)大規(guī)模土方，造價普遍較高，選擇正確的路線并降低項目成本十分重要[1]。

2.2 山區(qū)高速公路路線設(shè)計意義

隨著中國山區(qū)高速公路建設(shè)的不斷推進(jìn)，山區(qū)高速公路路線的設(shè)計任務(wù)需求也在不斷提升，但仍然存在按照平地高速公路的設(shè)計思路去設(shè)計高速山區(qū)公路的現(xiàn)象，導(dǎo)致最終高速公路的建設(shè)成果與山區(qū)地形環(huán)境無法協(xié)調(diào)融合。因此，迫切需要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)平底高速公路的設(shè)計理念，根據(jù)山區(qū)的具體地形環(huán)境研究高速公路的路線設(shè)計，使路線與地形、地質(zhì)、環(huán)境保護(hù)、地方規(guī)劃充分結(jié)合。綜合考慮交通安全，工程和經(jīng)濟(jì)因素，結(jié)合實際情況選擇合適的線路設(shè)計具有重要現(xiàn)實意義。

2.3 山區(qū)高速公路路線設(shè)計存在的問題

在山區(qū)，道路從山的一側(cè)延伸到另一側(cè)，一般采用明線路基的方式，但是這種方式很容易出現(xiàn)高邊坡，不僅會增加施工難度，還會出現(xiàn)防護(hù)不到位的情況，邊坡容易不穩(wěn)定，施工難度大，更容易產(chǎn)生一系列的安全問題。例如，坍塌、滑坡等。在冬季氣溫較低或降雪天氣下，明線修建區(qū)域積雪量較大，公路路面結(jié)冰會增加維修成本，路面摩擦力大幅度降低，也會帶來各種交通安全隱患。

在相對平坦的路段，選擇長直線會導(dǎo)致駕駛員在行駛過程中疲勞，容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。道路設(shè)計中缺少對連續(xù)縱坡的優(yōu)化設(shè)計，坡度連續(xù)上升和連續(xù)下降的情況較多。例如，在連續(xù)下坡的情況下，駕駛員根據(jù)坡度變化多次換擋，加速度會隨著剎車或減速等行為有比較大的變動，給汽車駕駛員的人身安全帶來威脅[2]。

3 山區(qū)高速公路路線設(shè)計基本思路

3.1 山區(qū)高速公路路線設(shè)計原則

山區(qū)高速公路設(shè)計必須遵循安全性原則，有效控制交通事故發(fā)生的可能性，保證山區(qū)交通安全。在具體設(shè)計過程中，可采取科學(xué)合理的容錯或預(yù)防措施，改善道路線形，消除事故因素。在山區(qū)高速公路設(shè)計中，要根據(jù)具體的實際地形地貌綜合考慮環(huán)境保護(hù)原則，限制邊坡高度和高填方深度開挖。

此外，在具體施工過程中，大面積填土開挖引起的地震動變形是破壞環(huán)境的直接因素，這些問題容易造成植被破壞和水土流失，因此山區(qū)高速公路必須按照環(huán)境保護(hù)的原則進(jìn)行設(shè)計。在山區(qū)公路的選線過程中，要結(jié)合實際地形，盡量降低成本，保證山區(qū)高速公路的順暢，不破壞周邊生態(tài)環(huán)境，要提高工程質(zhì)量，必須始終牢記可持續(xù)發(fā)展原則，不斷優(yōu)化完善設(shè)計方案，提高設(shè)計水平。

3.2 山區(qū)高速公路路線設(shè)計理念

山區(qū)高速公路線路的設(shè)計必須符合國家或地區(qū)的總體規(guī)劃與布局設(shè)計，堅持可持續(xù)發(fā)展理念，盡量選擇有利于周圍生態(tài)環(huán)境，駕駛交通安全，垂直坡度平緩，占用耕地面積小的科學(xué)設(shè)計方案。在高速公路設(shè)計的前期勘察工作中，要充分考慮線路和沿線的協(xié)調(diào)配合，及時與地方政府溝通，以保證公路工程建設(shè)的效率與效果。方案設(shè)計過程中還要積極聽取當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的有關(guān)建議，借鑒成熟的設(shè)計經(jīng)驗，尊重山區(qū)風(fēng)土人情，盡量避開當(dāng)?shù)刈匀痪坝^。設(shè)計過程中還應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)，盡量減少水土流失現(xiàn)象，避免高填方深挖[3]。

4 山區(qū)高速公路路線選線方法

4.1 地質(zhì)選線

在山區(qū)高速公路選線時，地質(zhì)選線是常用的定線方法。該方法以具體的工程地質(zhì)資料為基礎(chǔ)，然后完成公路設(shè)計方案，選定合適方案，最后開始公路施工。應(yīng)用地質(zhì)選線方法可以有效降低山區(qū)高速公路的施工成本，對降低高速公路工程造價起到重大作用。典型的地質(zhì)選線方法在具體的路線選擇中，首先需要確定路線走廊區(qū)域。由于廊道路段地形起伏較大，邊坡結(jié)構(gòu)較陡，為了避讓滑坡位置可以采用盡早進(jìn)洞的方法，以保證高速公路項目建成的安全性。在充分了解有關(guān)地區(qū)地形條件的基礎(chǔ)上，盡量避開一些地質(zhì)復(fù)雜或地質(zhì)不良的地段，同時還要符合其他地形指標(biāo)要求，選定最具經(jīng)濟(jì)效益的高速公路路線設(shè)計方案。

調(diào)查施工現(xiàn)場地址，根據(jù)勘察資料，評價危險發(fā)生的合理性，同時充分認(rèn)識滑坡對路線設(shè)計和后期治理的影響，然后對路線設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。在優(yōu)化調(diào)成的過程中，工作的重心應(yīng)為坡面設(shè)計，在平面設(shè)計時要避開滑坡區(qū)域，并確保縱向平面不會干擾滑坡。在選擇路線時，如發(fā)現(xiàn)兩側(cè)滑坡體，則應(yīng)調(diào)整對路線影響較小的一側(cè)。除此之外，如果公路地區(qū)遇到河道方向平直或坡度較陡時，應(yīng)采用縱向過橋方式進(jìn)行布線。

4.2 安全選線

幾何線性指標(biāo)的應(yīng)用，即在選取各種幾何指標(biāo)的基礎(chǔ)上，在綜合考慮相鄰路段基數(shù)指標(biāo)的基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬的方法模擬路段行駛狀況，驗證線路縱向指標(biāo)，通過對試驗結(jié)果的分析，相鄰路段速度差不應(yīng)大于20km/h。對駕駛員進(jìn)行視覺引導(dǎo)，保障高速公路路線的流暢性，與有效減少交通安全事故發(fā)生的風(fēng)險。為了盡量避免陡坡斷裂，在選線過程中可以垂直施工，當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)上升或連續(xù)下降時，需要設(shè)置避難和爬坡軌道，在設(shè)置過程中，需要將避難和爬坡軌道設(shè)置為連續(xù)上升和下降位置，然后根據(jù)規(guī)劃交通量和車道通行能力進(jìn)行計算。必須要保證高速公路的使用壽命符合年限標(biāo)準(zhǔn)要求，并確保高速公路的安全性與服務(wù)水平滿足使用規(guī)定與需求。路線設(shè)計中的主要影響因素是車輛行駛速度，而加速度是速度的主要反映指標(biāo)。對于連續(xù)上坡或下坡路段，在進(jìn)行路線設(shè)計時應(yīng)參考加速度參數(shù)并檢查行駛速度，以評估路線布局是否足以確保車輛安全，從而降低發(fā)生交通事故的可能性。

4.3 環(huán)境選線

在山區(qū)公路規(guī)劃中，總體規(guī)劃應(yīng)綜合考慮地形地貌因素，盡量減少山區(qū)公路選線對環(huán)境的影響，以避免大面積地質(zhì)病害，盡量減少開挖。在高速公路建設(shè)過程中，相關(guān)施工單位必須樹立環(huán)保觀念，采用最先進(jìn)的選線方法和依據(jù)，盡量減少高速公路對環(huán)境的影響。同時，在選線過程中，一旦環(huán)境受到一定程度的影響，就必須根據(jù)現(xiàn)實條件做出補(bǔ)救措施，例如在高速公路兩側(cè)增加綠化景觀，打造以綠色植物為主的生態(tài)路線等。

一般而言，山區(qū)高速公路所穿越地區(qū)的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，如果在選線時過分強(qiáng)調(diào)高指標(biāo)，不僅工程量會大幅度增加，工程造價也會有所提升，填土開挖量也會很大，對當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境造成惡劣影響，也會打破周圍的生態(tài)平衡。因此，在山區(qū)高速公路路線的選擇上，應(yīng)當(dāng)與山體地形自身的曲折起伏相結(jié)合，充分利用各種地形要素，利用適當(dāng)?shù)那€降低工程量，達(dá)到相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。

高速公路線路設(shè)計必須要結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦危鶕?jù)工程特點，堅持環(huán)境保護(hù)原則，最大程度減輕對周圍生態(tài)環(huán)境造成的破壞性影響，使路線設(shè)計能夠和諧融入周邊生態(tài)環(huán)境，建設(shè)一條與周邊環(huán)境和山地生態(tài)相協(xié)調(diào)的高速公路。制定完善的環(huán)境保護(hù)原則，并將其貫徹到規(guī)劃建設(shè)中，有效地保護(hù)了山區(qū)高速公路沿線的生態(tài)環(huán)境。山區(qū)高速公路路線設(shè)計不僅要考慮路線結(jié)構(gòu)的合理性，還要考慮路線結(jié)構(gòu)與外部環(huán)境以及當(dāng)?shù)貧v史文化特征的協(xié)調(diào)性。

5 結(jié)語

在山區(qū)公路設(shè)計中應(yīng)重視地形設(shè)計，特別是在線路規(guī)劃的初始階段，必須結(jié)合地形圖上的地形對所有可能的道路廊道進(jìn)行研究分析，盡量減少公路建設(shè)的工程量與建設(shè)成本。山區(qū)高速公路建設(shè)的主要目的是保證交通快捷，帶動山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，所以在規(guī)劃路線時，要充分考慮當(dāng)?shù)氐囊?guī)劃發(fā)展需求，充分考慮當(dāng)?shù)卣痛迕竦囊庖姡鶕?jù)當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展需求設(shè)計路線。