山區公路改擴建線路優化設計合理性研究

楊再鵬

（黔東南州交通勘察設計院，貴州 黔東南 556000）

0 引言

交通運輸領域在“十三五”期間取得優異成績，“十四五”期間，交通運輸領域必然會持續發展。為進一步完善交通路網體系，交通運輸領域將農村、山區等區域列為公路建設與改擴建優化重點，通過線路優化設計而促進城市與山區之間的溝通。目前，前期修建的公路基礎設施已難以滿足當前公路交通量需求，為完善路網結構，需實施公路改擴建項目，并基于改擴建項目優化線路設計。在當前時代背景下，迫切需要針對山區公路改擴建線路優化設計的合理性進行研究，為“十四五”期間交通路網體系的完善提供科學依據。

1 工程概況

為增強本文山區公路改擴建中線路優化設計合理性研究的針對性及現實意義，選取某山區公路改擴建項目為實例展開分析。山區公路改擴建路段起始于當地農村街道，終止于當地采石場，周邊存在山峰，平均海拔超800m。

原有路段已無法滿足當前交通量要求，且路段連接采石場與村鎮，石料運輸對公路基礎設施造成較大壓力，故需對原有公路進行改擴建，力圖借助改擴建行為緩解路段交通壓力，改善當地交通條件，在為山區居民提供優良通行服務的同時，還可起到帶動經濟、促進旅游資源開發的作用。該案例公路路面病害現象嚴重，存在不同程度的混合料脫落、坑槽現象，且公路回頭曲線路段、長大下坡路段等技術指標較低，導致公路基礎設施通行穩定性與安全性有所下降，故該路段急需改擴建，并在改擴建期間對公路線路進行優化設計，通過保障線路設計的合理性而提高公路整體通行性能。

2 案例公路改擴建項目線路優化設計的特點

案例公路改擴建工程實施之前，調查沿線居民點分布、植被分布、地形地貌及地質等情況，不僅采用現場踏勘確定現場條件，還應用GPS 技術、無人機對公路改擴建路段進行實況航拍，以現場踏勘與實況航拍結果為依據對公路改擴建線路細節展開合理化設計。該公路改擴建工程特征總結如下：一是線路翻越山峰，相對高差較大；二是受到山區地勢影響，公路改擴建路段起伏較大，線路平面指標相對較低；三是公路沿線植被茂密；四是沿線地質情況較差，給改擴建工程帶來了一定難度。

3 基于山區公路改擴建項目實例的線路優化設計要點分析

3.1 設計平縱面技術指標

結合上述山區公路改擴建案例工程項目特點分析發現，該線路為越嶺線，沿線地形復雜，起伏較大，且植被茂密。為盡可能降低山區公路改擴建行為對沿線生態系統的影響，保障公路基礎設施運行的安全性，需對局部路段線路指標嚴謹設計，綜合考量多種因素確定平縱面技術指標，力圖通過提高平縱面技術指標的合理性而提高山區公路的行車安全性，同時盡可能沿用原有公路線位，以此降低對生態環境的破壞。總結山區公路改擴建工程案例項目平縱面技術指標，具體數值如表1 所示。

表1 山區公路改擴建工程案例項目平縱面技術指標

在山區公路改擴建工程案例項目線路具體設計期間，基于實地勘探及實況航拍結果，將改擴建路段劃分為四段，有針對性地確定不同路段的設計速度，以此提升線路指標設計的合理性。一是起點至首道回頭彎段。該路段線路細節參數設計過程中，應盡可能保障原有線路利用率，同時綜合考慮沿線生態保護要求，結合用地紅線標準，將該路段的限速設計為40km/h，該路段沿原線路進行布設，以此提高原線路利用率，減少改擴建行為對周邊生態環境的影響，降低改擴建工程量。二是首道回頭彎段到花巖段。該改擴建線路存在多道回頭曲線，地形起伏較大，為保障該路段行車安全性，于線路設計時對技術標準適當降低，將限速標準降至30km/h（根據山區普通公路改擴建工程技術規范，困難路段適當降低技術指標）。該路段需調整原有線路，但在具體改擴建期間，需盡可能沿原線路布線進行擴建。三是花巖段至山峰山脊段。在整個山區公路改擴建范圍內，該路段線形指標較為優異，從實際改擴建線路設計角度來看，需對該路段縱面進行調整處理后開展改擴建。此外，因該路段線形指標較好，故最終將該路段限速指標設計為40km/h。四是山峰山脊段至終點。為保障山區公路通行質量及安全性，需對該路段平縱面進行合理化設計，但為控制改擴建規模，仍盡可能沿原路改擴建，最終將該路段限速標準設計為30km/h。

3.2 合理選擇加寬方式

結合以往公路改擴建項目線路優化設計經驗來看，在改擴建項目中通常應用兩種加寬方式，不同加寬方式優點與缺點存在差異，在案例公路改擴建工程中，需結合實際情況展開合理化設計。雙側加寬方案、單側加寬方案是公路改擴建項目最為常用的加寬方式，其中雙側加寬方案又可細分為雙側整體式加寬、雙側分離式加寬，而單側加寬方案又可細分為單側整體式加寬、單側分離式加寬，對上述常用的加寬方式優缺點進行總結，具體如下。

一是雙側加寬方案。從整體式加寬角度來看，其主要優勢在于占地相對較少，且通行方式更為貼合駕駛員行車習慣，此外，若線路存在斷面，則不會影響斷面通行能力。其缺點主要表現為對線路路基拼接要求較高，且部分結構需拆除，在一定程度上增大了山區公路改擴建工作量，此外，采用雙側整體式加寬方式后，部分路段通行通暢程度難以保障[1]。分離式加寬方式的主要優勢在于容易把控新建分離段改擴建工程施工質量，施工作業不會對原有線路通行產生較大阻礙，此外，還可有效保障山區公路線路靈活性。總結雙側分離式加寬方式缺點：所占用面積較多，分段路段在后續投運后易出現車道流量不均問題，且總斷面通行效果相對較差。

二是單側加寬方案。整體式加寬的主要優勢與雙側整體式加寬方式一致，故不再贅述。對其缺點進行總結：應用單側整體式加寬方式后，中央分隔帶通常被重新設計為路面，需重建交通工程，此外，該方式對原線路正常通行影響較大。采用分離式加寬方式相當于新建路基，對原有線路基本無改動，極大地保障了原線路利用率。但與單側分離式加寬方式一樣，該方式占地較多，且需大規模進行改造，從改擴建線路投運視角來看，當車輛行駛至分離過渡段時，駕駛員需仔細進行車道識別，不利于專心駕駛[2]。

案例公路改擴建工程在線路加寬設計過程中遵循因地制宜原則，結合路段實際情況選擇加寬方式，因部分改擴建線路為特殊路段，外側為懸崖、陡坡，此時為保障行車安全性，不適用雙側加寬方式，需使線路略微向山體一側靠攏，故需應用單側加寬方案進行改擴建，同時該方式無須雙側改造，可在一定程度上對原線路外側高齡行道樹形成保護。對于線形指標較為優異的改擴建路段，則可應用雙側加寬方式進行改擴建，用于保障山區公路通行效果，但在具體改擴建施工期間，需做好兩側行道樹的保護工作，實現綠色施工。區別于城市、城鎮公路改擴建項目，山區耕地資源相對稀缺，故在優化設計公路改擴建線路時，不可占用山區經濟作物種植區與基本農田[3]。

3.3 線路方案設計比選

合理優化設計案例公路改擴建項目平縱面線形后，共形成兩種改擴建線路方案，為保障山區公路改擴建項目綜合效益，從不同方面對兩種線路方案進行對比，所得結果如表2 所示。通過表2 對比結果發現，方案A 綜合效益較好，優勢大于方案B，因此案例項目最終按照方案A 進行線路改擴建。方案A 的優勢具體如下：一是占地面積較少。相較于方案B，方案A 的占地面積與拆遷建筑物面積分別減少了10.32%、32.64%。二是造價成本優異。與方案B 相比，方案A造價總預算僅為方案B 的94.33%。

表2 兩種線路方案對比結果

此外，考慮到案例公路沿線生態環境優異，需在改擴建期間加強植被分級保護工作。以實地勘察結果為依據，統計山區公路改擴建沿線植被信息數據，并以直徑、樹齡、品種為依據將其分級整理，為線路分級保護提供依據。在案例公路改擴建項目中存在部分國家保護植物，對于該類自然資源，在山區公路改擴建期間不可對其造成破壞，若無法避免，則需采用移栽方式進行保護處理。通過方案比選確定方案A為最終線路優化設計方案后，對該方案進一步補充完善，突出植物保護措施，要求作業人員嚴格按照線路設計方案進行施工，施工期間需謹慎保護柳杉、紅松等景觀價值較高的珍貴高大喬木，以此降低改擴建行為對山區自然資源的破壞，將綠色理念良好融入案例公路改擴建工程中，建設環境友好型、資源節約型示范山區公路[4]。

3.4 線路停車視距設計

為最大限度地保障山區公路運營安全性，在改擴建線路優化設計過程中，應結合山區公路設計速度確定線路停車視距，通過優化線路停車視距設計減少山區公路通行安全隱患。相較于其他區域公路，案例公路改擴建工程存在較多回頭曲線路段，在此情況下，防護欄、挖方邊坡、行道樹均有可能成為山區公路視距障礙物，若未結合路段設計速度嚴謹設計線路停車視距，則會產生一定安全隱患。在案例公路改擴建線路優化設計期間，為保障線路設計合理性，精細化計算平曲線視距橫凈距，并于計算結束后驗算各個平曲線路段外側車道與內側車道的橫凈距參數。在此基礎上根據山區公路改擴建線路路基加寬方式判斷當前橫凈距能否符合設計速度標準下車輛通行要求，以此保障線路停車視距設計的合理性與嚴謹性。此外，對于局部視距不良路段，需于設計期間提前檢驗，最大限度地提高山區公路改擴建線路優化設計效果。

4 結語

綜上所述，在交通運輸產業不斷發展的時代背景下，為保障山區公路運行安全性，山區公路應進行大規模改擴建。結合案例公路改擴建線路優化設計來看，需遵循因地制宜原則，結合山區公路地形地貌、自然條件展開合理化設計，并對線路各項參數精準把握，從而保障優化設計效果，以此為山區公路大規模改擴建提供科學依據，進一步完善我國交通路網體系。