陕西洛南公路路线方案比选探讨

王梅力，林孝松，王东权

(1.重庆交通大学地理信息研究所，重庆 400074；2.中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏 徐州 221116)



陕西洛南公路路线方案比选探讨

王梅力1，林孝松1，王东权2

(1.重庆交通大学地理信息研究所，重庆 400074；2.中国矿业大学力学与建筑工程学院，江苏 徐州 221116)

文章以陕西洛南公路中的F7标段为例，根据地形地貌、技术标准、选线原则及方法，对初步拟定的两个路线线形设计方案进行综合分析比较，选择出较优路线方案，为山区复杂地形地貌及气候等条件下的公路选线提供参考和借鉴。

山区公路；洛南公路；选线；线形；方案比选

0 引言

随着国家对交通基础设施建设的力度加大，山区公路的建设正在飞速发展。由于选线是道路路线设计的重要环节，选定出的路线是否合理将直接影响到道路的质量、工程造价以及道路使用条件、安全性和使用年限[1，2]。所以，针对地形地貌变化大、地质情况特别复杂的山区，在公路选线时要解决好项目工程造价高、地质灾害治理、生态环境保护等问题，对路线的规划设计工作提出了更高的技术要求。本论文结合陕西洛南公路中最复杂的F7标段路线方案的比选和论证，探讨了山区复杂公路路线方案比选中应把握的原则和注意的问题，

从多方面因素考虑对该路段拟定的两个选线设计方案进行综合比选，确定出了较优方案。

1 地形地貌及技术标准

洛南公路F7标段路线区位于南秦岭东段山区，北部为中低山，南部为低山丘陵和河谷阶地，地势总体为北高南低，地形起伏较大，海拔在650～1 460 m之间，相对高差约800 m。路线区位于秦岭复合造山带中段南秦岭造山带构造单元，北侧为北秦岭造山带，两构造单元以黑山断裂为界。属南北秦岭造山带拼接段和南秦岭造山带内，褶皱、断裂发育，地质构造复杂。该区域内河谷切割严重，地势陡峻，地貌类型复杂，岩体类型多样，稳定性差。由于自然条件差异，本区基岩区风化程度高，基岩表层破碎强烈，松散堆积层非常广泛，构成滑坡、泥石流等自然灾害多发区，并具有活动性强、频次高、危害大等特点。沿线不良地质现象较多，主要有崩塌、滑坡、泥石流、软弱地基等类型；本项目区域属于汉水流域，经过的主要河流为麻池河、西河、甘河和县河，河流弯曲、两岸陡峭、水位变幅大、坡陡流急。本区处于我国大陆地壳内古板块地体拼接的地带。有记录的地震活动，一般都与活动断裂，特别是形成并控制盆地的地体拼合带继承性活动断裂相关。山区气候垂直变化较大，区内河谷年平均气温11 ℃～14 ℃。沿线筑路材料比较丰富，水质纯净，对混凝土无侵蚀性，供应充足，均可作为工程用水，且电力情况供应良好。路线经过位于河谷阶地地貌单元的高家村至赵家村段。洛南公路为一级公路四车道，本路线总长度为1 852.833 m，设计使用年限为15年，路基设计宽度为24.0 m。由于地形起伏较大，地质条件复杂，为了保证车辆安全，在此路段实施限速设计，设计车速为60 km/h。

2 选线原则

由于洛南公路F7标段地形起伏很大、水文地质条件复杂，平面布线位置狭窄，桥梁、涵洞、隧道和边坡处置及沿线附属设施占比较大，因此，该标段的线路规划设计和施工建设是洛南公路中难度最大、造价最高的路段。在公路路线拟定和方案比选时应结合本路段所在区域地形地貌特点和技术标准要求，确定出科学合理、切实可行的路线[3，4]。为此，在本标段选线时应把握以下原则和应注意的问题：

(1)由于本路段地形十分复杂，坡陡弯急，地势陡峭，根据本标段道路的走向，选择的线形(如直线、圆曲线、缓和曲线等)应适应地形起伏的变化，以选用圆滑的曲线较好，且在与地形地貌及生态环境等条件相适应、最大限度地保障行车安全的前提下，尽可能采用曲线半径较大的线形，同时避免线形突变。

(2)本路段复杂的地形地貌和十分脆弱的生态环境给路线布展带来了很大困难。因此，根据初步规划的路线走向，在路线设计时充分考虑了平面、纵坡和横向三者之间的组合关系，在满足技术指标要求的前提下，做到平面上顺应地势、纵坡上均衡协调、横面上科学合理，注重生态环境保护，避免大填大挖，充分考虑填挖平衡，尽可能减少工程量、降低工程造价。

(3)由于本路段不良地质灾害多，气候恶劣，给公路自身的安全和行车安全都造成严重的威胁，因此在选线设计时应广泛收集和深入勘察所在区域的地质条件和各种灾害情况，避让不良地质位置。同时应注意避免或防范公路水毁现象的发生。

(4)在路线选择时应尽量距村寨较近，以方便百姓出行，促进山区农村经济社会发展。对农民赖以生存和发展的土地，在人均土地占有量少、土质比较差的情况下，尽可能少占地。

3 路线拟定及方案比选

3.1 路线拟定

一条路线的选定是一项研究范围由大到小、工作深度由粗到细、工作方法由轮廓到具体，逐步深入的工作。由于本路段地质情况较为复杂，路线平纵横三方面都受到约束，路线更多地是在平面上适应地形。选用曲线半径时，应注意前后线形的协调，不应突然采用小半径曲线。所选用的圆曲线能较好地适应地形的变化，并可以获得圆滑的线形。在与地形、地物等条件相适应的前提下，宜尽量采用较大曲线半径，以优化线形和改善行车条件。

根据地形地貌、技术标准、选线原则及注意的问题，在进行选线设计时对F7路段初步拟定出两条路线设计方案，如图1所示。

图1 选线示意图

两方案圆曲线几何要素均由以下公式计算：

(1)

(2)

(3)

J=2T-L

(4)

式中：T——切线长，m；

L——曲线长，m；

E——外距，m；

J——超距或校正值，m；

R——圆曲线半径，m；

α——转角，°。

根据上述公式计算得到两方案圆曲线几何要素如表1所示，两条路线的起点坐标和终点坐标均为K0+000.000和K1+852.833。

表1 方案圆曲线要素表

3.2 方案比选

对初步拟定的两个方案的特点比选论证如下：

(1)方案一。该方案沿着地形向上走，穿过村庄，然后横跨河流，跨过河流后顺着地形向下走，穿越山坡(见下页图2)。路线属于基本线形，转角较小，且半径<1 500m，故需设置缓和曲线。该方案所经山区地势起伏较大，行驶较危险，填挖方量较大，涉及到隧道的设置，线路终点远离村庄需跨越一次河流，沿线需设置一座大桥，一个隧道。路线中弯道只有一个且较短，转弯处半径较小，整个行驶途中长时间直线驾驶，容易造成疲劳驾驶，影响行车安全。

(2)方案二。该方案线路顺着地形向上走，同样穿过村庄，然后跨过河流，之后沿着山脚顺地形向下走(见下页图2)。该方案属于基本线形，路线转角较大，且半径>1 500m，故不需设置缓和曲线。方案二所经地势较为平坦，行驶较安全，填挖方量较小，不用设置隧道，线路离村庄较近，便于村民交通。路线需跨越一次河流，沿线需设置一座大桥，不需设置隧道。路线中弯道转弯处半径大，弯道长度虽然较长但是缓和舒适，方案线形比较美观，交通安全性也较高。

(3)方案比较。上述两个方案的主要特点指标见表2。根据表2，综合考虑线性美观、行车舒适感、行车安全、交通便利、填挖方量、工程造价，从指标均衡、与地形适应、对沿线村落和生态环境影响等因素，经过对以上两个方案的论证比较，确定方案二为推选方案。其中，该方案的圆曲线起点桩号为K0+597.178，终点桩号为K1+656.313。

表2 方案特点对比表

图2 方案平面线形示意图

4 结语

受山区复杂地形、地质、水文、气象等不利条件的制约，公路选线设计的好坏，将直接对路网布局的合理性、行车的安全舒适感、工程造价的高低、施工的难易程度、生态环境的协调等方面造成影响。因此，本文基于山区公路选线的基本原则和要求，根据陕西洛南公路中F7标段路线区的地质地貌等特点，在选线设计中，给出了选线时应把握的原则和应注意的主要问题，充分考虑地形、地质条件的复杂性，从线性美观、行车舒适感、行车安全性、交通便利、填挖方量、工程造价和生态环境等角度出发，经过对初步拟定的两个方案的综合比较，确定方案二比较合理。

[1]孙家驷.道路勘察设计[M].重庆：重庆大学出版社，2011.

[2]交通部公路司.新理念公路设计指南[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]王 颖.浅谈山区高速公路选线原则[J].北方交通，2008(9)：3-4.

[4]陈遵行.山区公路选线方案探讨[J].林业勘察设计，2010(1)：174-175.

Discussions on Comparison and Selection of Shaanxi Luonan Highway Route Schemes

WANG Mei-li1，LIN Xiao-song1，WANG Dong-quan2

(1.Institute of Geographic Information，Chongqing Jiaotong University，Chongqing，400074；2.School of Mechanics & Civil Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou，Jiangsu，221116)

With Shaanxi Luonan Highway F7 tender segment as the example，and according to the topography，technical standards，line selection principles and methods，this article conducted the com-prehensive analysis and comparison on two tentatively planned linear design schemes，and selected the better route scheme，thereby providing the reference for the highway route selection under complex to-pography and climate and other conditions in mountain area.

Mountain highway；Luonan Highway；Line selection；Linear；Scheme comparison and selection

王梅力(1991—)，女，硕士研究生，主要从事数字交通及地质灾害研究；

林孝松(1976—)，男，博士，副教授，主要从事GIS与灾害防治研究；

王东权(1962—)，男，博士，教授，主要从事道路与岩土工程研究。

U

A

10.13282/j.cnki.wccst.2015.01.002

1673-4874(2015)01-0007-03

2014-12-05