黄土山区公路改建平均纵坡超标路段安全风险论证

张贵生

(甘肃省交通科学研究院有限公司，甘肃 兰州 730000)

黄土山区公路越岭线改建主要包括平面线形、路线纵坡、路基宽度及桥涵构造物、路面结构层等，而路线纵坡的改善是山区公路越岭线改建的重点之一，尤其是任意三公里平均纵坡是公路改建的重点也是难点。但是黄土山区公路往往山高谷深、高差大，且地形、地质条件复杂，工程艰巨。在地形方面，路线平、纵、横三个方面均受到约束，一侧临山，山体陡峻、边坡稳定性差，一侧临沟，坡陡沟深；地质方面，湿陷性黄土、黄土陷穴广泛分布，土质粘聚力较低，土体稳定性较差。路线设计时应充分考虑地形地质条件，尽量减少对稳定山体的开挖，减少次生灾害的发生及完工后养护成本，综合考虑，合理设计纵坡。对轻微超标路段通过增加必要的工程安防措施，并充分论证风险等级，确保行车安全。

1 黄土山区公路改建路线设计原则

黄土山区改建公路路线设计除应遵守公路选线的一般原则外，还要根据工程量大小、技术指标及改建公路等级提高程度等因素，采用充分利用与积极改造相结合的原则。当工程量增加不大却能显著提高技术指标时，应以改建为主。而当改建提高技术指标有限、实施难度较大且工程规模显著增加时，应以利用为主。既要防止忽视标准过分迁就现有公路，又要避免片面追求过高标准，大量废弃原有公路，而应综合考虑，合理掌握线形指标，首先保证安全的同时，也应做到经济合理。

平均纵坡是指一定长度的路段纵向所克服的高差与该路段长度的比。平均纵坡是衡量路线线形设计质量的重要指标之一。平均纵坡与坡道长度有关，还与相对高差有关。《标准》规定二、三、四级公路越岭路线连续上坡（或下坡）路段，相对高差为200～500m 时，平均纵坡不应大于5.5%；相对高差大于500m 时，平均纵坡不应大于5%。并且任意连续3km 路段的平均纵坡不宜大于5.5%。

2 某黄土山区改建公路概况

该山区公路改建项目工程地形复杂，一侧临深沟、一侧靠山坡，自然山坡陡峻，基本没有展线的余地。另外该项目位于黄土地区，湿陷性黄土、黄土陷穴分布广泛，土质松散，强行降坡开挖山体，会引起山体边坡失稳处治困难，而且会带来次生灾害。K109～K114 段现有公路如图1、图2 所示。

图1 K111+500-K113+500

图2 K113+500-K114+900

该山区改建公路越岭线K109～K114 段相对高差220m。K110+805～K113+805，平均纵坡5.62%，即任意3km 平均纵坡超标，超标分别为0.12%，属轻微超标。

3 平均纵坡超标路段论证

3.1 技术经济方面

减小平均纵坡一般有两个途径，其一为利用有利地形展线，即增长路线长度；其二是起始段填筑或终点段下挖，降低相对高差，从而达到降坡的目的。经过现场实际踏勘，该项目本段路线地形复杂，一侧临深沟、一侧靠山坡，自然山坡陡峻，没有较为平坦开阔的地形进行展线，且山体土质为均为粉质黄土，边坡稳定性较差。

3.1.1 路线平面调整论证

1)设计采用平面技术指标。本项目K110+805～K113+805（纵坡5.62%）段平面线形指标基本达到了设计速度30km/h 的技术标准，其中有三处采用极限最小半径R=30m，缓和曲线最小长度Ls=25m。

2)调整平面线型采用平面技术指标。为降低纵坡增长路线，根据现场实际地形调整平面。顺地形（即旧路）布线，减少工程实施难度，降低工程造价。调整后K110+805～K113+805 路线长度增加54m，纵坡5.62%下降至5.520%。平面线形指标多处不能达到设计速度30km/h 的技术标准，其中有12 处曲线半径小于极限最小半径R=30m，8 处缓和曲线长度小于最小长度Ls=25m，而且调整后纵坡还是大于5.50%。

经现场查勘，平面调整后土石方数量虽有所减少，但路线增长，路面工程增加，因此工程投资相差不大，但平面技术指标相差较为明显，多处不能达到设计速度30km/h 的技术标准。

3.1.2 路线纵面调整设计论证

1) 设计采用纵面技术指标。本项目设计文件K110+805～K113+805（纵坡5.62%）段，K110+805 前坡（K110+445-K110+805）2.972%，后坡（K113+805-K113+960）2.983%。

2)调整纵坡采用纵面技术指标。对该段K110+805～K113+805 纵坡调整，K110+805～K113+805 纵坡5.62%调整到5.50%即调整相对高差3.6m。通过对图纸反复研究，K110+805 抬高1.0m,前坡（K110+445-K110+805）3.25%，K113+805 降低2.6m，后 坡（K113+805-K113+960）4.658%。该段最大纵坡及坡长不变。纵坡调整前后的主要技术经济指标列于表1。

表1 纵坡调整前后主要技术经济对照表

3.1.3 路线平纵面调整设计论证建议

通过平纵面设计调整论证，路线平面调整基本不可行。路线纵面调整需增加支挡工程，而且自然边坡陡峻，防护工程实施较困难。另外K112+000-K114+500 处路线右侧路堑边坡高而陡，下挖后必然刷边坡，边坡不稳定，容易产生次生灾害。因此建议对本段纵坡超标路段加强交通安全设施，完善标志标线设置，保障车辆安全通行。

3.2 交通安全方面

按照交通部《公路安全生命防护工程实施技术指南》，在K110+805～K113+805 段、靠沟侧设置了混凝土护栏、钢波形梁护栏，在急弯或连续急弯，特别是连续下坡路段小半径曲线的外侧，设置了防撞护栏及视线诱导设施，在陡坡路段设置了减速震荡标线及醒目的陡坡路段减速慢行等交通标志牌。

根据《公路安全生命防护工程实施技术指南》，对K110+805～K113+805 段平均纵坡超标路段进行公路风险评估计算，结果表明公路风险HR=1.719，如图3 所示。按照公路风险指标分级标准，HR=1.719≤3，风险等级为一级，即低风险，可以看出，在增加必要安防设施的前提下，本项目平均纵坡超标的路段风险状况为低。见表2。

表2 公路风险指标分级标准

图3 公路风险分析

4 结语

黄土山区改建公路任意三公里平均纵坡设计是较为复杂的技术工作，要采用充分利用旧路与积极改造相结合的原则。不但要考虑等级提升的技术指标，还要充分考虑地形、地质条件，高填、深挖的施工及行车安全，更要考虑工程造价、完工后的次生灾害及养护成本。纵坡设计时要综合考虑，在技术经济、工程安全方面充分论证，在确保交通安全的前提下，确定最优方案，以减少次生地质灾害，降低公路风险，节约工程投资。