山区公路路线选线原则及设计要点分析

马艳莉

(长治市通明公路勘察设计有限公司，山西 长治 046000)

1 引 言

公路作为连接城市经济、人员、文化的基础设施工程，极大地促进了城市与城市、人与人之间的经济和文化交流。近年来中国为西部大开发战略投入了大量资金[1]。西部与其他地区的交通网络是这一战略的重要组成部分，为此我国交通基础设施发展愈加迅速，截止至十三五规划，我国已建成大量的公路、铁路等基础设施。如青藏铁路，郑西高速等。随着西部大开发和一带一路战略的实施，铁路、公路等线性延伸的基础设施工程必然要经过山区。由于大陆板块的挤压、碰撞，这些地区的工程建设直接或间接地遇到一系列与构造活动有关的问题[2]。例如，连续的故障活动会导致工程设施的故障。地震诱发的滑坡、土壤液化和冻土也可能威胁工程结构的安全。这也是活动构造区被认为是高风险的原因。山区的景观地质条件复杂多变，桥梁和隧道相互贯通是常有的事[3]，在桥隧交接处也易发生交通事故。2008年汶川地震引发的滑坡导致了公路交通中断(如图1所示)，引发了人们对山区公路安全的重视。因此，如何正确评价公路走廊沿线工程地质条件，最大限度地降低风险，提供合理的公路选址方案和设计方案，是公路建设的关键问题。

图1 滑坡灾害

在公路施工过程中不可避免的会对沿线的生态环境和自然风景造成破坏，更为严重的将会导致水土流失进而导致严重的地质灾害(如图2所示)。因此山区公路选线需要额外注重环境保护。对于这些问题，不仅需要相关政府部门加大监管力度，建立相关责任制度，晚上行业规范，相关从业人员更应当以身作则，在设计规划时做到未雨绸缪。

图2 改扩建诱发地基沉降

公路选线作为公路设计规划中先行和总领的环节。确立的规划路线方案是否合理，不仅影响线路的顺利建成，也影响道路运营后所产生的经济和社会效益，这就决定了公路建设的总体目标能否顺利实现。随着中国经济的高速发展，中国的公路工程得到了快速的发展，积累了大量的经验。本文在传统技术经济路线选择的基础上，先后提出了规划路线选择、绿色路线选择、环保路线选择、资源路线选择等新的路线选择概念。这些新路线选择思想和概念有一个共同点，那就是，他们都强调公路建设不仅要考虑自己的技术经济特征，而且从大局，关注高速公路之间的协调和自然环境、经济布局，以及沿途的社会发展。

本文研究的山区公路路线选线原则不仅符合传统国家规范要求，而且强调公路路线与沿线地区的和谐共存。即公路路线与沿线地区的文化经济生态产业形成生态友好、互利互助、相互协调发展的发展路径。

2 山区公路选线原则

就选线这一角度而言，山区公路与普通道路相比，其主要原则如表1所示。

表1 选线原则

2.1 安全性原则

中国的地理条件复杂多变，具有诸如：饱和软黏土地质、湿陷性黄土地质、喀斯特地形等复杂的:地质环境，这些地质环境往往会在外因作用下发生塌陷、沉降等灾害现象。此外，山区公路由于落差较大，往往在山体内部会存在暗河、地下水等复杂的水文条件。这些潜在的水文变化会导致护坡、路基受到侵蚀，进而发生滑塌对人民的经济和生命安全造成严重影响，因此在进行山区公路选线时，设计人员应当秉持着安全性的基本原则，对于特殊地质本着“能避则避”的基本原理，当无法避免时，应当尽量使设计值偏保守，预留足够的设计安全冗余值，以提高公路整体安全性。

2.2 经济性原则

山区公路建设往往伴随着大量的土石方填挖，而在山区，由于海拔和交通限制，土石方的开挖明显会导致施工成本提高，设计人员在进行选线时，应当充分考虑运距问题，做到“移山填沟”，合理的降低土石方运距。

此外,山区的河谷地段往往是重要的经济作物种植区，同时也是主要的人口聚集地，在进行山区道路选线时，不能“因噎废食”，切不可为了避免较大落差而直接穿过河谷的居民区，这不仅会提高施工的经济成本，还可能导致居民冲突，另一方面也会对生态环境造成严重的破坏。

2.3 环保性原则

社会的发展和进步应该增强人们的获得感和幸福感，而不应该因为道路建设而破坏人们的生活环境。道路的建设和运营会产生噪声和振动，影响人们的生活和工作。因此，在路线选择上要尽量避免居民区和大村落。很多拆迁会引起社会问题，引起人们对道路建设的思考。当需要通过居民聚集地时，应减少公路运营施工过程中引发的噪声和振动，使影响降到最低。

2.4 分批修建原则

山区道路往往交通量较低，应当在规划设计初期，对山区道路的交通量进行实地的勘察和详细的论证，避免一次性、大批量的公路施工，这不仅会提高施工的经济成本，还会对山区的生态环境造成不可挽回的破坏，应当做到有的放矢，合理的分批次修建。

2.5 保护文物原则

山区往往存在一些古庙、古寺等保护性文物，设计人员在进行山区道路设计时，应当做好充分调研工作，避免路线穿越保护区。

2.6 最优性原则

山区道路选线的原则就是根据工程布局的基本走向和技术标准，辅以生态环保的设计思想与理念，结合工程所处的实际地理位置、地质情况、水文情况以及周围的各种建筑、施工条件等影响因素，综合考虑，最终确定一条经济合理、技术上可行且生态环保的最优路线。最优路线的确定往往是一个复杂的过程，其影响因素众多，诸如上述的安全性原则、经济性原则、环保型原则和保护文化原则等，这需要设计人员能够将设计任务进行分解，将复杂的问题简单化，在实际的设计过程中，再逐渐的将问题复杂化，选出多条可行性的路线方案，再从经济角度、环保角度、施工难度、工程造价等多方面进行深入对比，最后得到最佳路线。最终形成如图3所示的山区公路选线原则。

图3 山区公路选线原则

3 山区公路的设计要点

3.1 平面线型设计要点

平面线型设计由直线、圆曲线、回旋线等合理组合构成，平面线型设计要满足相关设计规范要求。具体而言：直线路段的最大长度不宜过长，避免造成视觉疲劳；圆曲线应当尽量取规范要求的最大半径，在山区公路由于高差限制，可以首取一般最小半径，尽量避免极限半径。

3.2 纵断面线型设计要点

纵断面的线型设计主要关注以下几个要求：

(1)最大纵坡，山区道路由于海拔变化较大，往往纵坡坡度较大，对汽车的性能由较大要求，设计人员应当合理设置纵坡，避免较大坡脚造成汽车无法爬坡，甚至发生溜坡的现象。

(2)最小纵坡，山区降雨事故多发，为了满足排水要求，对最小纵坡要求与常规公路亦不相同，设计人员应当预留好最小纵坡。

(3)最小坡长，为提高行车舒适度，减少车辆颠簸，设计人员需要重点关注最小纵坡坡长。

(4)最大纵坡，发动机在较大的坡度下，为了满足汽车最小上升牵引力，往往会过热工作；而在下坡时，频繁使用刹车片会降低汽车使用寿命，严重时则会导致交通事故。

3.3 平纵线型组合要点

山区公路地形变复杂，平面转弯与纵向爬坡往往并存，为了提高驾驶员的驾车体验，应当严格遵守“平包竖”的原则。

3.4 其他要点

(1)视觉要点

在山区公路中，驾驶员往往会突然降低行车速度，随着行车车速的降低，驾驶员的动态视力上升的越多，驾驶员的视角越近，驾驶员的视野越宽，驾驶员接收到的道路信息越多。但这往往并不是都有利的，道路信息的快速变化往往会给人脑带来错误的认知，进而造成疲劳驾驶。

(2)气候要点

气候问题(如雨、雪、雾、沙尘暴等因素)是影响驾驶体验的主要因素之一，如雨雪天气下，在轮胎与路面之间水膜的作用下，汽车的制动距离会大大增加，沙尘暴天下由于能见度低往往会影响驾驶员的正确判断和操作。上述气候问题都将给交通安全带来极大的危害。

目前对雨雪路面的防滑措施主要是撒沙、木屑和盐。而山地公路在不同路段的高程、温度、光照等方面存在差异；实施起来很困难。此外，道路的平整性、整体强度和抗滑性也影响着交通安全。在山区公路中行驶时，一个小石子或一点点损坏都可能导致重大交通事故。因此，良好的公路防水排水设计，稳定的路面性能是减少公路事故发生的有效途径。

4 山区生态路线选择的方法和步骤

路线选择方案的评价指标很多，在判断路线方案时应充分考虑各种影响因素。但实际上，指标过多会相互影响和干扰，增加判断的难度。这就要求选择能够反映客观现实的具有普遍代表性的指标。常见的指标选择方法有理论对比法、频率分布法、专家调查法、最大不相关法等。相关从业人员在进行指标选择时，可以选择上述方法中的一种或者多种对其进行自由组合。山区公路生态路线选线是以行业规范为前提，以环境保护为基本条件，结合考虑众多因素，由点到面，由局部到整体的综合选线方法

综上所述，公路生态选线就是要坚持环保理念，运用地理信息系统等选线新技术，结合环境影响评价方法，综合考虑各因素，从整体到局部，从表面到带，从引线到线条，逐渐确定线条的空间位置。参考公路选线的一般思路，华南山区生态选线的步骤总结如下。

4.1 确定路线选择研究区域

山区公路选线需要根据路线的起点、终点和路线的主要城市确定路线的基本方向，在小规模的地形图上规划路线可能通过的走廊，确定研究区域的范围。建议的研究区域应符合规划比较和环境影响评估的要求。

4.2 环境调查与分析

首先，需要对区域土地规划利用进行调查研究，对土地性质和土地职能展开充分调研。结合当地生态景观敏感点合理布置规划公路路线廊道带，减少或避免公路建设对生态环境的影响。

4.3 公路线路规划设计

在确立对环境影响较小的公路路线廊道带后，结合谷歌地球等信息数据库获取路线相关参数，将环境信息参数转换为公路路线设计参数，最后辅助纬地、鸿业等公路路线制图软件进行山区公路路线规划设计。

4.4 路线方案的评估与优化

公路生态路线选择的最后一步是对不同的路线方案进行比较和选择。要综合考虑公路建设对沿线自然环境的破坏和对沿线经济社会的影响，提出不利影响的预防措施，并选择最优方案。

5 结 论

总结了山区公路选线的主要原则，回顾了山区公路设计中平、纵曲线及其组合的设计要点，分析了视觉和气候等重要设计因素，最后总结了山区公路生态路线选择的方法和步骤。为了减少山区公路交通事故，提高道路安全，设计人员首先应当充分考虑当地的气候和环境条件，做到因地制宜，就地取材，其次应当以人为本，更好的从人文角度出发，设计出人路交互友好的山区公路。