公路勘察设计新理念在山区公路设计中的应用研究

师永翔

(山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 036000)

对山区公路而言，除了地形地质条件较为复杂，而且沿线范围内还处在欠发达的情况。对此，在山区公路工程设计过程中，除了要满足基本的功能要求，还应确定适宜的技术等级，以公路地形地质等基本条件及其产生的变化为依据，做好各方面设计工作，以此保证行车安全性与舒适性，从根本上减少投资成本。

1 确定适宜的公路技术等级

公路技术等级确定需要有很强科学性，而且还要考虑很多方面的因素，是开展公路工程建设重要前提。如果公路技术等级很高，则其行车时速与曲线半径也会很高，为满足这些要求，不得不加宽路基，使工程量明显增加，最终提高工程的总投资。以某山区公路工程为例，当其技术等级从2级降低到3级时，工程规模将发生明显变化，具体如表1所示。

表1 公路工程技术等级改变后工程规模发生的变化

由表1可知，当公路工程技术等级降低时，各项技术指标也都会降低，使工程规模明显降低，进而节省造价。基于此，在山区公路工程设计过程中，技术等级的选择除了要充分分析公路工程各项使用功能，还应综合考虑山区公路工程所处自然与社会环境，同时还要和区域经济发展和建设保持适应。

2 平面线形设计

(1)地质选线和地形选线充分结合。对于山区公路而言，其地质和地形条件都比较复杂，过去的方法为先确定具体的走廊带，然后对其地质背景条件进行评估。但这种做法并不合理，导致路线处在复杂程度很高的地质条件，给地质处理带来很大的困难和麻烦。正确的做法为：首先，重分利用现有资料，如卫星图片与航拍图片，紧密联系具备相关经验的工作人员，按照先宏观再局部原则，确定可进行比选的走廊，在条件允许的情况下，还要开展实地查勘；然后，在所有备选走廊中，根据地形条件选择出最佳的一条走廊；最后，对所选走廊对应的地质条件实施综合评价，确定可能产生的灾害，并初步判定灾害的类型和规模，然后确定灾害可能对方案造成的影响。

(2)平面线形建议主要采用曲线。首先，平面线形应和沿线范围内的地形条件完全吻合，尤其是要和河流与沟壑做到吻合，尽可能防止长直线，如果在地形较为困难的地区采用长直线，除了会增加工程量，还会因为高填深挖产生地质灾害，对自然环境与生态平衡造成破坏，引起水土流失。对此，对山区公路而言，在平面线形设计过程中，应先采用和自然地形充分协调的曲线，尽可能减少直线。在确定某个山区公路工程的平面线形时，应进行方案比选，方案一是以实际的地形起伏情况为依据采用曲线，很好的和地形条件保持协调；但方案二以直线线形为主，硬切山梁，不仅对自然环境造成了很大影响，而且也增大了工程规模。考虑到方案一能节省投资，减小对环境造成的不利影响，故将其作为最终方案，两个方案的对比如表2所示。

表2 方案对比

(3)桥隧要和平面线形充分协调。在山区公路工程的平面线形设计过程中，应综合考虑桥隧所在位置、工程规模与技术难度，很多时候桥隧都是决定路线方案的重点因素，如果桥隧所在位置或工程规模的考虑不完善，将对方案合理性造成很大影响。通常情况下，路线的布设必须服从桥隧布置，确保桥隧尽可能处在直线段，或主桥处在直线段；若必须建设曲线形式的桥隧，则要尽可能采用未加超高与加宽处理的曲线半径。在严格遵循路线服从桥隧这一基本理念的基础上，还应防止在与桥隧所在位置临近的部位使用较小的半径或极限半径，需要在确保主跨处在直线段的基础上，适当增加半径，防止路线指标降低。

3 纵面线形设计

(1)谨慎使用极限坡长与坡比。对于山区公路工程，其路线大多沿河布置、沿溪布置、越岭布置或越脊布置，无论是布线还是展现都会受到纵坡因素的制约。另外，山区公路主要行驶的是大中型车辆，在这种情况下，纵剖面设计必须有良好适应性，以河流纵坡与沟谷纵坡等为依据，通过对几何线形的拟定对公路未来轮廓予以模拟，以此确定工程建设重难点。公路纵坡长度不能太大，如果太长将使车辆的制动失灵，对行车安全造成影响，而且还会影响到和地形之间的结合，使工程量明显增加，而如果纵坡长度调小，将导致展线距离增加，使桥隧长度与其防护工程量都显著增加。在相关规范允许的条件下，尽可能少使用或不适用极限坡长及坡比，在重载车运输段落与桥隧较为集中的段落，应谨慎使用极限值，并在必要的条件下充分结合实际地形地质条件进行爬坡及避险车道的设置。

(2)竖曲线半径的确定应得当。考虑到山区公路会受到地形地貌直接影响和制约，故经常会出现连续分布的半径较小的短平曲线和连续分布的半径较小的竖曲线相结合的情况，若从理论角度讲，这是一种能符合技术规范要求的形式，但它忽视了视距方面的要求，如果使用以上组合形式，将使驾驶员自身视觉范围明显变小，导致视线的诱导性明显变差，无法准确判断出路线的具体去向，如果产生断背曲线，将对行驶安全造成很大的影响。然而，因受到地形方面因素的影响，将很难通过对平曲线的调整来解决这一问题，对此，必须增加一定的竖曲线半径，用于提高视距，以便获取良好线形，提高行车安全性。当然，公路的竖曲线并非越大越好，如果竖曲线过大，将使工程投资明显增加，或对排水造成不利影响。当凹曲线半径增加时，虽然能增加一定的行车视线，但会使路基工程填土数量增加。

4 横断面设计

(1)灵活确定断面形式。在山区公路工程中，往往有很大的横坡，且边坡险峻，与山体靠近的一侧很难开挖。为保证路基的稳定性，通常要进行半填半挖搜或全挖，使路基工程量明显增加，造成严重的山体破坏，极易产生边坡滑塌，对环境保护造成影响。对此，需要以所处地段的地形条件为依据，选择适宜的横断面形式。在地形较为复杂，且主要是挖方的段落，如果自然横坡相对较陡，建议布置分离式路基，也可进行适当的上下错开，采用半桥半路，用于减少工程的开挖数量。

(2)严格控制开挖和填筑高度。山区地形条件十分复杂，陡坡路堤和高路堤通常相伴而生，导致边坡失稳或路基产生不均匀变形，这样除了会增加投资，还会影响工程的安全性。根据不破坏即为最有效的保护基本原则和理念，对于路基的开挖和填筑高度，应按照以下原则来控制：首先，路基中心填高应控制在20 m以内；其次，路基中心挖高应控制在30 m以内；最后，路基挖方坡高应控制在40 m以内。

5 结 语

综上所述，山区公路工程设计是否合理，会对车辆运营安全造成直接影响，同时还决定了工程投资与自然景观。但山区公路工程设计是一项具有很强综合性与科学性的工作，除了要充分考虑横断面及平纵面，还要分析桥隧设计，明确山区公路工程建设可能对自然环境造成得以影响，保证各项技术指标的合理性，通过综合对比和优化，确定适宜的方案。