山区公路改扩建线路优化设计合理性研究

杨再鹏

（黔东南州交通勘察设计院，贵州 黔东南 556000）

0 引言

交通运输领域在“十三五”期间取得优异成绩，“十四五”期间，交通运输领域必然会持续发展。为进一步完善交通路网体系，交通运输领域将农村、山区等区域列为公路建设与改扩建优化重点，通过线路优化设计而促进城市与山区之间的沟通。目前，前期修建的公路基础设施已难以满足当前公路交通量需求，为完善路网结构，需实施公路改扩建项目，并基于改扩建项目优化线路设计。在当前时代背景下，迫切需要针对山区公路改扩建线路优化设计的合理性进行研究，为“十四五”期间交通路网体系的完善提供科学依据。

1 工程概况

为增强本文山区公路改扩建中线路优化设计合理性研究的针对性及现实意义，选取某山区公路改扩建项目为实例展开分析。山区公路改扩建路段起始于当地农村街道，终止于当地采石场，周边存在山峰，平均海拔超800m。

原有路段已无法满足当前交通量要求，且路段连接采石场与村镇，石料运输对公路基础设施造成较大压力，故需对原有公路进行改扩建，力图借助改扩建行为缓解路段交通压力，改善当地交通条件，在为山区居民提供优良通行服务的同时，还可起到带动经济、促进旅游资源开发的作用。该案例公路路面病害现象严重，存在不同程度的混合料脱落、坑槽现象，且公路回头曲线路段、长大下坡路段等技术指标较低，导致公路基础设施通行稳定性与安全性有所下降，故该路段急需改扩建，并在改扩建期间对公路线路进行优化设计，通过保障线路设计的合理性而提高公路整体通行性能。

2 案例公路改扩建项目线路优化设计的特点

案例公路改扩建工程实施之前，调查沿线居民点分布、植被分布、地形地貌及地质等情况，不仅采用现场踏勘确定现场条件，还应用GPS 技术、无人机对公路改扩建路段进行实况航拍，以现场踏勘与实况航拍结果为依据对公路改扩建线路细节展开合理化设计。该公路改扩建工程特征总结如下：一是线路翻越山峰，相对高差较大；二是受到山区地势影响，公路改扩建路段起伏较大，线路平面指标相对较低；三是公路沿线植被茂密；四是沿线地质情况较差，给改扩建工程带来了一定难度。

3 基于山区公路改扩建项目实例的线路优化设计要点分析

3.1 设计平纵面技术指标

结合上述山区公路改扩建案例工程项目特点分析发现，该线路为越岭线，沿线地形复杂，起伏较大，且植被茂密。为尽可能降低山区公路改扩建行为对沿线生态系统的影响，保障公路基础设施运行的安全性，需对局部路段线路指标严谨设计，综合考量多种因素确定平纵面技术指标，力图通过提高平纵面技术指标的合理性而提高山区公路的行车安全性，同时尽可能沿用原有公路线位，以此降低对生态环境的破坏。总结山区公路改扩建工程案例项目平纵面技术指标，具体数值如表1 所示。

表1 山区公路改扩建工程案例项目平纵面技术指标

在山区公路改扩建工程案例项目线路具体设计期间，基于实地勘探及实况航拍结果，将改扩建路段划分为四段，有针对性地确定不同路段的设计速度，以此提升线路指标设计的合理性。一是起点至首道回头弯段。该路段线路细节参数设计过程中，应尽可能保障原有线路利用率，同时综合考虑沿线生态保护要求，结合用地红线标准，将该路段的限速设计为40km/h，该路段沿原线路进行布设，以此提高原线路利用率，减少改扩建行为对周边生态环境的影响，降低改扩建工程量。二是首道回头弯段到花岩段。该改扩建线路存在多道回头曲线，地形起伏较大，为保障该路段行车安全性，于线路设计时对技术标准适当降低，将限速标准降至30km/h（根据山区普通公路改扩建工程技术规范，困难路段适当降低技术指标）。该路段需调整原有线路，但在具体改扩建期间，需尽可能沿原线路布线进行扩建。三是花岩段至山峰山脊段。在整个山区公路改扩建范围内，该路段线形指标较为优异，从实际改扩建线路设计角度来看，需对该路段纵面进行调整处理后开展改扩建。此外，因该路段线形指标较好，故最终将该路段限速指标设计为40km/h。四是山峰山脊段至终点。为保障山区公路通行质量及安全性，需对该路段平纵面进行合理化设计，但为控制改扩建规模，仍尽可能沿原路改扩建，最终将该路段限速标准设计为30km/h。

3.2 合理选择加宽方式

结合以往公路改扩建项目线路优化设计经验来看，在改扩建项目中通常应用两种加宽方式，不同加宽方式优点与缺点存在差异，在案例公路改扩建工程中，需结合实际情况展开合理化设计。双侧加宽方案、单侧加宽方案是公路改扩建项目最为常用的加宽方式，其中双侧加宽方案又可细分为双侧整体式加宽、双侧分离式加宽，而单侧加宽方案又可细分为单侧整体式加宽、单侧分离式加宽，对上述常用的加宽方式优缺点进行总结，具体如下。

一是双侧加宽方案。从整体式加宽角度来看，其主要优势在于占地相对较少，且通行方式更为贴合驾驶员行车习惯，此外，若线路存在断面，则不会影响断面通行能力。其缺点主要表现为对线路路基拼接要求较高，且部分结构需拆除，在一定程度上增大了山区公路改扩建工作量，此外，采用双侧整体式加宽方式后，部分路段通行通畅程度难以保障[1]。分离式加宽方式的主要优势在于容易把控新建分离段改扩建工程施工质量，施工作业不会对原有线路通行产生较大阻碍，此外，还可有效保障山区公路线路灵活性。总结双侧分离式加宽方式缺点：所占用面积较多，分段路段在后续投运后易出现车道流量不均问题，且总断面通行效果相对较差。

二是单侧加宽方案。整体式加宽的主要优势与双侧整体式加宽方式一致，故不再赘述。对其缺点进行总结：应用单侧整体式加宽方式后，中央分隔带通常被重新设计为路面，需重建交通工程，此外，该方式对原线路正常通行影响较大。采用分离式加宽方式相当于新建路基，对原有线路基本无改动，极大地保障了原线路利用率。但与单侧分离式加宽方式一样，该方式占地较多，且需大规模进行改造，从改扩建线路投运视角来看，当车辆行驶至分离过渡段时，驾驶员需仔细进行车道识别，不利于专心驾驶[2]。

案例公路改扩建工程在线路加宽设计过程中遵循因地制宜原则，结合路段实际情况选择加宽方式，因部分改扩建线路为特殊路段，外侧为悬崖、陡坡，此时为保障行车安全性，不适用双侧加宽方式，需使线路略微向山体一侧靠拢，故需应用单侧加宽方案进行改扩建，同时该方式无须双侧改造，可在一定程度上对原线路外侧高龄行道树形成保护。对于线形指标较为优异的改扩建路段，则可应用双侧加宽方式进行改扩建，用于保障山区公路通行效果，但在具体改扩建施工期间，需做好两侧行道树的保护工作，实现绿色施工。区别于城市、城镇公路改扩建项目，山区耕地资源相对稀缺，故在优化设计公路改扩建线路时，不可占用山区经济作物种植区与基本农田[3]。

3.3 线路方案设计比选

合理优化设计案例公路改扩建项目平纵面线形后，共形成两种改扩建线路方案，为保障山区公路改扩建项目综合效益，从不同方面对两种线路方案进行对比，所得结果如表2 所示。通过表2 对比结果发现，方案A 综合效益较好，优势大于方案B，因此案例项目最终按照方案A 进行线路改扩建。方案A 的优势具体如下：一是占地面积较少。相较于方案B，方案A 的占地面积与拆迁建筑物面积分别减少了10.32%、32.64%。二是造价成本优异。与方案B 相比，方案A造价总预算仅为方案B 的94.33%。

表2 两种线路方案对比结果

此外，考虑到案例公路沿线生态环境优异，需在改扩建期间加强植被分级保护工作。以实地勘察结果为依据，统计山区公路改扩建沿线植被信息数据，并以直径、树龄、品种为依据将其分级整理，为线路分级保护提供依据。在案例公路改扩建项目中存在部分国家保护植物，对于该类自然资源，在山区公路改扩建期间不可对其造成破坏，若无法避免，则需采用移栽方式进行保护处理。通过方案比选确定方案A为最终线路优化设计方案后，对该方案进一步补充完善，突出植物保护措施，要求作业人员严格按照线路设计方案进行施工，施工期间需谨慎保护柳杉、红松等景观价值较高的珍贵高大乔木，以此降低改扩建行为对山区自然资源的破坏，将绿色理念良好融入案例公路改扩建工程中，建设环境友好型、资源节约型示范山区公路[4]。

3.4 线路停车视距设计

为最大限度地保障山区公路运营安全性，在改扩建线路优化设计过程中，应结合山区公路设计速度确定线路停车视距，通过优化线路停车视距设计减少山区公路通行安全隐患。相较于其他区域公路，案例公路改扩建工程存在较多回头曲线路段，在此情况下，防护栏、挖方边坡、行道树均有可能成为山区公路视距障碍物，若未结合路段设计速度严谨设计线路停车视距，则会产生一定安全隐患。在案例公路改扩建线路优化设计期间，为保障线路设计合理性，精细化计算平曲线视距横净距，并于计算结束后验算各个平曲线路段外侧车道与内侧车道的横净距参数。在此基础上根据山区公路改扩建线路路基加宽方式判断当前横净距能否符合设计速度标准下车辆通行要求，以此保障线路停车视距设计的合理性与严谨性。此外，对于局部视距不良路段，需于设计期间提前检验，最大限度地提高山区公路改扩建线路优化设计效果。

4 结语

综上所述，在交通运输产业不断发展的时代背景下，为保障山区公路运行安全性，山区公路应进行大规模改扩建。结合案例公路改扩建线路优化设计来看，需遵循因地制宜原则，结合山区公路地形地貌、自然条件展开合理化设计，并对线路各项参数精准把握，从而保障优化设计效果，以此为山区公路大规模改扩建提供科学依据，进一步完善我国交通路网体系。