分析山区公路线形设计影响因素及设计对策

王振飞，杨光杰

（贵州省铜仁市公路勘察设计院，贵州铜仁 554300）

在进行山区公路线形设计工作中，由于山区的地形条件相对比较复杂，经常会受到多种复杂地形条件和环境因素的影响，外加山区公路施工技术、施工机械以及整体施工成本等方面因素的限制，造成了山区公路线型设计工作存在较大的工作难度，同时也对相关工作人员提出了更高的工作要求。在山区的公路线形设计工作中，必须要充分考虑到公路设计的安全性以及科学性，还要考虑到公路的整体视觉条件、坡率大小以及安全设施设计工作等，相比于平原公路来讲设计工作要求更高。因此，需要有效提高山区公路线形设计工作能力，不断提高公路实际工作的安全性和科学性，提高山区公路抗自然灾害的能力，针对山区公路线型设计影响因素进行全面的分析和研究，并且从中提出相应的设计工作策略，不断提高山区公路线形设计工作的整体质量。

1 山区公路线形设计影响因素分析

1.1 山区地形影响

在针对山区公路线形设计工作过程中，整体上可以将其分为横坡影响和纵坡影响两个环节。由于受到复杂地形条件的限制，为了最大限度控制施工的经济投入，防止公路设计出现改线或者是拆迁等问题带来的经济成本追加问题，很多山区公路在进行线形设计工作中采取的是环绕山体进行设计的方法。因为某些山区的地形起伏相对较大，山体的坡度经常会超过1/3，同时还存在一部分山区路段倾斜率达到了1/2，在这种比较复杂的地形条件上开展公路进行设计，除了需要做好相应的填方设计工作之外，还必须要充分考虑到公路路基和基础支撑结构的稳定性，要考虑到公路边坡结构的核载能力和稳定性。

1.2 横断面设计因素

针对山体边坡腰部过境段设计工作为例，在山区公路的横断面设计工作中，必须要充分做好以下几个方面控制要点：首先，需要考虑到行车的安全性以及公路的整体排水工的要求，公路横坡率不能超过2.5%。其次，为了有效保证公路边坡结构的稳定性，尤其在我国一些南方降雨量比较大的地区，必须要对公路边坡进行有效的加固处理，边坡到上边坡斜率需要小于下边坡斜率，上下边坡需要设置成台阶状，台阶的总数量和实际的宽度需要以边坡的斜率大小来进行设定，可以在边坡浇筑井字形加固钢筋或者是加固格栅，配合相应的植被栽种来提高边坡结构的稳定性，有效防止边坡上半部分结构存在土体坍塌或者是落石等不良问题。

1.3 纵坡率影响

沿着公路方向的纵坡率也是山区公路线性设计工作当中的重要影响因素，纵坡率在线形段的设计工作中，主要表现为长大纵坡形式。在山区公路设计工作中，因为长大纵坡段所占的比率相对较高，车辆在行驶过程中需要进行持续性制动，而车辆系统在频繁到自动状态下经常会出现发动机过热，以及造成比较严重的交通安全事故等，尤其是针对一些重型卡车来讲，在该路段的行驶危险系数相对较高，因此在针对山区长大纵坡设计工作中，必须要充分考虑到公路纵坡的坡率，结合工程的实际施工环境以及填挖土方量，对公路的设计时速以及公路等级等多种影响因素进行考虑，有效提高山区公路线性设计的科学性与合理性。

1.4 恶性地质灾害问题对公路线性设计产生的影响

省内部分山区公路部分的过境段地质条件相对较差，岩层的节理发育成熟度较高，同时部分岩石表面会出现比较严重的分化和剥离病害问题。在路基边坡坡率值较大的区域，如果外部环境施工或者是有车辆通过的条件下，会造成不同程度的荷载扰动现象，很容易会出现边坡结构坍塌事故，严重影响到了山区公路的整体行车安全性和稳定性。除此之外，部分岩层当中会含有不同比例的软弱岩层结构，在雨季条件下降雨量充沛，大量的积水会堆积在中间软弱夹层区域，造成该区域长期处于一种积水的状态。在水体渗透的作用条件下，软弱的结构层剪切性能明显下降，同时在外部荷载的作用和影响下，很有可能会造成瞬间塌方等病害问题，直接影响到路面的正常使用，同时也对路基路面的整体承载能力产生不同程度的影响。由于山区公路工程沿线的高边坡比重相对较大，通过大量的工程地质灾害以及相关事故案例分析可以看出，沿线路段的高边坡比重与设计工作标高和一些恶性地质灾害产生的严重程度有着正相对应的关系。因此，在现行设计工作过程中，需要尽可能规避一些不良的地质路段，如果无法进行规避则需要在一些地质灾害频发的路段，避免出现一些超挖过挖等现象，要有效保证路基结构的稳定性，同时需要对高边坡的施工路径方案进行针对性选择。

2 山区公路线形设计对策分析

2.1 山区公路横坡设计

在山区公路的选线工作中，必须要充分考虑到所在地区公路周围的环境条件，同时还需要考虑到公路路基路面的荷载稳定性，以及上下边坡稳定性等相关影响因素，有效提高山区公路的整体稳定性。其中靠近山体内侧的挖方路基，需要采取全挖方的设计方式，全挖方的设计方式可以有效保证路基路面的整体和在稳定性，但是针对于设计宽度较大的路面来讲，由于向内挖方会影响到部分的边坡坡度大小，造成上边坡的实际坡度超过了预先设计的工作要求，很容易造成边坡出现失稳或者是塌方等不良事故。除此之外，向内侧挖方所对应的挖方量需要进行有效的控制，防止施工成本过大造成不良的经济损失。靠近山体一侧的路基部分需要通过“半填半挖”的方式进行设计，因为公路路基面的成型方式存在差异，填方路基部分的核载稳定性和抗变形的刚度都会远远低于全挖方路基条件，在长期的行车环境下，填方路基和挖方路基段外部荷载大小的不同会造成不均匀沉降问题，进而会造成公路出现错台等病害问题。因此，为了有效保证路基面结构的安全性和稳定性，必须要对“半填半挖”路段来进行相应的加筋处理。因此，在施工条件允许的状况下，需要优先使用靠山内侧挖横断面的设计形式，通过该横断面的设计方法，需要有效控制公路上边坡的坡度值大小，必要的情况下可以采取削坡的形式来降低坡度值，同时在上边坡的坡角位置增加挡土墙，有效保证挡土墙的设计结构符合公路线形设计工作标准，充分保证公路边坡不会出现碎石滚落或者是土体塌方等事故。通过这一设计方案的实施，大大提高了公路限行段的设计工作效果，通过后续山区公路投入使用之后的效果可以看出，在该公路的线性段整体的整体通车效率得到明显的提升，并且整个公路通车段的边坡结构稳定性也得到充分的保证，实现良好的山区公路施工效果。

2.2 山区公路恶性地质灾害路段设计对策

针对我国部分省市山区公路线形设计工作中所面临的各种环境问题，比如地质结构构成较差，严重的节理发育程度不足，以及周围岩石表面存在较强风化等现象，尤其是针对部分公路路段存在软弱岩石夹层，在受到长期外部环境的水渗透作用下，软弱岩层结构会出现抗剪性能不断下降，如果在施工过程中受到外部荷载因素的影响，经常会造成比较严重的边坡垮塌等事故问题，直接影响到了整个山区公路的通车安全性和稳定性。应充分考虑到山区段普遍产生的高边坡走路低等地势条件特点，在进行山区路线设计工作中，必须要引起相关设计工作人员的高度关注，在公路选线阶段当中必须要有效结合工程的相关地质勘查工作资料，尽可能避免在一些地质条件较差，或者是岩石表面风化比较严重的路段进行公路施工。如果不可避免穿越某些恶性地质路段，需要遵循“以填代挖”的设计工作原则，尽可能避免开挖荷载因素对作为边坡岩层所产生的不良影响，上下边坡需要采用台阶式的设计方式，不同级边坡在设计工作中需要严格控制边坡的坡度大小，边坡的坡率超限时需要及时的进行必要处理，有效配合加精混凝土框架结构来进行加固。在框架结构区域范围内需要和一些植被进行配合栽种，并且合理的控制植被的载重密度，有效提高边坡结构的整体安全性和稳定性，充分避免边坡结构出现大量的水土流失，提高整个山区公路的安全性。

3 结束语

通过上述分析可以看出，在山区公路线形设计工作中，必须要充分考虑到山区公路地势条件和平原地区地势条件之间的差异性，有效结合实际的山区环境特点，采取针对性的线形设计方案，提高山区公路的行车安全性和稳定性。通过本文对山区公路陷阱设计作为主要的研究对象，对上述几个重点设计影响因素，提出了针对性的设计及策略，通过后续的工程实践检验之后，发现山区公路的安全性和稳定性得到了明显的提升，整个山区公路的通行效率大大提高。