現行自然區劃下新疆公路設計研究

摘要 文章以新疆地區為研究對象，探討了現行自然區劃對該地區公路設計的影響。通過對新疆獨特地理環境、氣候特點以及自然區劃的綜合分析，旨在研究符合當地實際條件的公路設計方案，研究不僅關注公路的實用性和安全性，還考慮新疆農村公路的交通組成與地質條件對于新疆公路的建設具有一定參考價值。

關鍵詞 公路設計；新疆地區；自然區劃

中圖分類號 U416 文獻標識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0027-03

0 引言

新疆，位于中國西北部，其廣袤的土地和豐富的自然資源使得公路交通在地區發展中占據重要地位，然而新疆獨特的地理環境、多變的氣候條件和復雜的地質環境為公路設計帶來了諸多挑戰，因此在現行自然區劃的框架下，對新疆公路設計進行深入研究，不僅有助于提升公路的質量和安全性，也對新疆地區的公路工程建設提供一定理論支撐。

1 新疆公路設計

新疆公路設計需要綜合考慮多種因素，包括地質條件、氣候條件、交通需求、技術標準以及環保要求等。新疆地區獨特的地質概況，如高山峽谷、盆地地形以及豐富的土壤類型，對公路設計提出了特殊的要求，總體設計可分為新疆地區自然條件分析、新疆綠洲區農村公路現狀及設計指標分析、路面結構設計及材料分析等重點[1]，如圖1所示。

2 新疆地區自然條件分析

新疆地形地貌的特點可以概括為“三山夾兩盆”。其中“三山”指的是阿爾泰山、天山和昆侖山，這三列山脈大致呈南北走向，構成了新疆的骨架。阿爾泰山位于新疆最北部，天山位于中部，昆侖山則位于最南部，這些山脈之間夾雜著兩個主要的盆地，即北部的準噶爾盆地和南部的塔里木盆地。

新疆的綠洲多分布在出山口的河流沿岸的平原和湖泊、河流的三角洲。這些地區水源充足，光熱資源豐富，土壤肥沃，非常適宜農業生產和人類居住。特別是那些水土和光熱資源組合優勢明顯的地區，例如南疆的幾大片綠洲，都分布在年徑流量在1×109 m3以上的葉爾羌河、阿克蘇河、和田河、渭干河、喀什噶爾河、孔雀河等河流域的中下游沖積平原。

新疆的河流大多屬于內流河，河流的水量主要來自山區降水和冰雪融水，由于新疆地處內陸，遠離海洋，加上氣候干旱，降水稀少，因此河流的水量相對較小，河流流程也較短。新疆的河流具有明顯的季節性變化，在春夏季節，隨著氣溫的升高和冰雪的融化，河流的水量會逐漸增加，形成汛期，而在秋冬季節，隨著氣溫的降低和降水的減少，河流的水量會逐漸減少，甚至出現斷流現象，新疆的地下水資源相對豐富，但分布不均。總的來說，新疆的水文特征主要表現為河流水量小、流程短、季節性變化大、湖泊數量少但面積大、地下水資源豐富但分布不均等特點。

由于新疆地域遼闊、地形復雜、氣候多樣，因此孕育了豐富的植被類型。由于降水、熱量等條件的差異，新疆的植被在地理空間上呈現出明顯的分異規律，天山、阿爾泰山等山區是森林和草甸的主要分布區，而平原和低山丘陵地區則以草原和荒漠為主，新疆具有氣候干旱、降水稀少、溫差大等特點，許多植物都表現出了極強的適應性。

新疆地區自然條件主要從幾個方面進行分析，如圖2所示。

3 新疆綠洲區農村公路現狀及設計指標

3.1 新疆農村公路現狀

隨著新疆農村公路建設的不斷推進，農村公路的質量也在不斷提升。目前，新疆全區等級以上公路里程和路面鋪裝里程占農村公路總里程比例分別達89.5%、80%，新疆綠洲區農村公路現狀呈現出里程持續增長、質量不斷提升、覆蓋面不斷擴大、安全隱患治理加強等趨勢。

3.2 新疆公路設計指標

針對新疆綠洲區農村公路的設計指標，需要考慮多方面的因素。公路的寬度和厚度應根據當地的交通流量和車輛類型來確定，保證公路能夠承受正常的交通壓力。公路的縱坡和橫坡應根據地形和氣候條件來設計，車輛可以平穩行駛[2]。對于公路的排水系統，也需要進行周密的規劃和設計，避免因積水而影響公路的正常使用，公路的標志和標線也是必不可少的，其能夠為駕駛員提供明確的指示和警示，提高公路的安全性，其詳細指標如圖3所示。

高速公路和一級公路的設計速度為100～120 km/h，二級公路為60～80 km/h，三級公路為30～60 km/h，四級公路為20～40 km/h。一般高速公路和一級公路為雙向四車道或六車道，二級公路為雙向兩車道或四車道，三級公路和四級公路為雙向兩車道。一般高速公路和一級公路的路基寬度為24.5～42 m，二級公路為10～16 m，三級公路為7.5～12 m，四級公路為6.5～9 m。根據交通量、氣候、地質等因素選擇適當的路面結構類型，如瀝青混凝土路面、水泥混凝土路面等，同時還需要考慮路面的排水設計、防滑設計、耐磨設計等，根據公路等級、交通量、地形等因素設置適當的交通安全設施，如交通標志、交通標線、護欄、照明設備等，以提高公路的安全性和通行效率。

3.3 新疆農村公路設計要求

環境保護與節約用地：新疆農村公路的設計應貫徹節約用地和保護環境的原則，盡量減少對耕地、林地的占用，避免拆遷過多的房屋和動遷公用事業管線，最大限度地減少對當地居民生活的影響。

安全性與穩定性：路線設計應避免穿越地質不良地區和環境敏感區，確保公路的安全性和穩定性，同時公路的設計應滿足交通流量的需求，確保行車安全。

技術標準與規范：根據道路的等級和使用功能，結合新疆地區的地形地貌、氣候、水文等自然條件，合理采用技術標準，使公路的設計符合國家和地方的相關規定。

綜合設計：對公路的平面、縱面、橫面進行綜合設計，路線的整體協調性和美觀性。平面設計應注重順適性，縱面設計應注重均衡性，橫面設計應注重合理性。

排水設計：針對新疆地區的氣候特點，設計科學的排水系統，保證公路在雨季和融雪期間的排水能力，防止因積水而導致的路基流失和塌方。

交通標志與標線：合理設置交通標志和標線，為駕駛員提供明確的指示和警示，提高道路的通行效率。

3.4 新疆農村公路設計參數要求

（1）平面線形設計

平面線形應盡可能直捷，避免過多的曲線和折角，以減少行車時的阻力和提高行車速度。保持連續性，避免急劇的轉向和折角，以減少行車的顛簸和不適感，保證各個路段的技術指標均衡，避免出現過大的縱坡和橫坡，以保證行車的平穩性和安全性。應與地形、地物相適應，避免穿越復雜的地形和地物，以減少工程的難度和造價。

在新疆農村公路的平面線形設計中，常用的設計方法有曲直法和積木法。曲直法是通過在地形圖上徒手繪制若干段直線和圓弧，形成線形基本骨架，然后配置合適的緩和曲線，確定參數A值并考察各種線形元素之間的協調性和均衡性。積木法則是將復雜的道路平面線形分解成若干個線形單元，根據已知路線形起點信息推算出各單元的終點信息，然后進行組合和調整。

（2）縱斷面設計

縱斷面設計需要考慮設計速度、最大縱坡、最小縱坡、豎曲線半徑、合成坡度及坡長限制等多種因素。

根據設計速度來確定合理的坡度，設計速度越高，所需的坡度就越小，最大縱坡是公路縱斷面上允許的最大坡度。其受車輛性能、設計速度、交通量、地形和排水條件等因素的制約，新疆地區由于地形復雜，最大縱坡的選擇應充分考慮地形特點和車輛的實際行駛能力，最小縱坡有助于防止積水，保持路面的干燥和行車安全。豎曲線半徑影響行車的舒適性和安全性，豎曲線半徑的選擇應根據設計速度、坡度變化率和地形條件等因素確定，在新疆地區，由于地形多變，豎曲線半徑的設置應充分考慮地形特點和行車安全要求。

（3）橫斷面設計

新疆農村公路橫斷面設計的參數選擇應綜合考慮設計速度、交通流量、地形條件、氣候條件、排水需求、安全要求以及綠化需求等因素。

車道寬度是橫斷面設計中最基本的參數之一，其直接影響車輛的行駛安全和通行效率。新疆農村公路的車道寬度應根據設計速度、交通流量、車輛類型以及預期的交通增長來確定，通常，車道寬度應滿足標準規定的最小值，并根據需要適當加寬。

邊溝和排水溝是公路橫斷面中用于排水的設施，其尺寸和布局應根據地形、氣候、土壤條件以及排水需求來確定，在新疆地區，由于氣候干燥，排水設施的設置應特別注重防止水侵蝕和保證排水暢通。

4 路面結構設計及材料分析

路面結構設計重點詳見圖4所示；

4.1 新疆農村公路路面結構影響因素分析

（1）土基特性：土基作為路面結構的支撐體，其特性對路面結構的整體強度和剛度具有影響。土基的應力、應變特性、材料性質、變形性能等都直接影響路面的使用壽命和性能，在路面結構設計時，需要對土基進行詳細調查和分析，確保其滿足路面結構的承載要求。

（2）行車荷載：行車荷載是路面結構承受的主要外部作用力。不同類型的車輛、不同的交通流量和行駛速度都會對路面結構產生不同的影響，重載車輛的增多會加劇路面結構的破損和磨損，在設計時需考慮交通量的增長和重載車輛的影響，確保路面結構的安全性和耐久性。

（3）環境因素：環境因素如氣候、降雨、溫度等都會對路面結構產生影響。新疆地區的氣候干燥、溫差大等特點會對路面材料的性能和壽命產生影響，溫差變化會導致路面材料的收縮和膨脹，從而產生裂縫和破損，在路面結構設計時，需要考慮氣候因素的影響，選擇適合當地氣候的路面材料和結構形式。

（4）材料特性：不同類型的材料具有不同的力學性能和耐久性。瀝青路面的抗滑性、耐磨性、抗老化性能等都與瀝青材料的質量有關，在選擇路面材料時，需要綜合考慮其性能，包括經濟性和適用性等因素。

（5）設計和施工水平：路面結構的設計和施工水平也是影響路面性能的重要因素。合理的設計能夠確保路面結構滿足施工要求，而施工質量的控制則能夠保證設計目標的實現，在新疆地區，由于農村公路的建設資金和技術水平有限，設計和施工水平可能存在一定的問題，這也是導致路面結構性能不佳的原因之一。

4.2 新疆農村公路典型路面結構及材料調查分析

對新疆地區農村公路的路面結構類型進行全面調查，這包括瀝青路面、水泥混凝土路面等不同類型的路面結構，通過現場勘查、資料收集等方式，了解各種路面結構的分布、使用狀況和性能表現。

對路面結構中的關鍵材料，如瀝青、水泥、骨料等進行分析，通過實驗室檢測和化學成分分析，評估材料的性能和質量，以及其對路面結構性能的影響。

考慮新疆地區特殊的氣候條件、交通狀況等因素，分析其對路面結構和材料的影響。例如，干燥的氣候可能對路面材料的耐久性提出更高要求，而重載交通則可能加劇路面的磨損和破壞。

基于調查和分析結果，對新疆農村公路典型路面結構的性能進行評估。這包括路面的平整度、抗滑性、耐磨性、耐久性等方面，通過性能評估，可以了解當前路面結構的優缺點，為后續的改進和維護提供依據，選擇具有代表性的農村公路路段作為案例研究對象，深入分析其路面結構和材料的實際應用情況。

5 結論

經過研究當前自然區劃下的新疆公路設計，可以得出如下結論：新疆地域遼闊，地形地貌多樣，這要求公路設計必須充分適應其獨特的自然環境。公路設計不僅要追求交通的便捷性，更要注重生態的平衡和環境的保護，在新疆的公路設計中，應綜合考慮地形適應性、新疆農村公路典型路面結構及材料分析以及路面結構選材，以具體分析結果完善及滿足新疆公路的設計要求。

參考文獻

[1]譚化富.山區低等級公路設計困難及設計要點分析[J].運輸經理世界，2024（6）：20-22.

[2]劉曉東.沙漠地區公路設計要點探討[J].石材，2023（7）：33-35.