山区高速公路选线优化研究

熊雄、张扬

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

选线一直以来都是山区高速公路建设的关键环节。选线质量在很大程度上决定了后续建设质量及运营安全性。因此，进行初步选线时，要明确山区高速公路选线优化的重要性与必要性。同时，需要就当前存在的问题采取有效措施，对选线进行必要的优化。

1 山区高速公路选线优化重要性与必要性

在山区高速公路工程建设中，选线是一个重要的步骤。这一步骤不仅涉及面广，而且受到多种影响因素的制约，具有政策性和技术性的特点。合理的选线能够节约工程建设成本、保证公路使用质量，促进国民经济发展。

从节约和控制投资的角度来看，选线是一个面临许多不确定因素和备选方案的阶段，也是项目实施过程中最有可能减少投资的阶段[1]。因此，可以将选线作为评价山区高速公路整体效益的重要指标，以获得更高的运输效益、减少工程造价为选线目标。

然而，实际情况表明，选线阶段容易出现以下问题：

第一，路线评定时多将重点放在线形对比方面，依靠选线人自身的主观判断和相关经验，这样必定会受到主观偏见因素的影响。如果负责分析和评价工作的人员组成不同，考虑问题的角度也不同，最终得出的结论可能完全不一致，无法保证方案的选择唯一性和正确性。

第二，选线中存在重技术轻经济的现象。尽管在选线的基本原则中已经提出了必须做好技术经济计算的要求，但实践中往往更注重技术可行性，对经济合理性的重视度不足，导致决策不够科学。

为了有效解决以上问题，在实际的选线工作中，需要充分考虑并做好优化设计，从不同的备选方案中选出最佳方案。

2 山区高速公路选线现状与存在的问题

针对山区高速公路选线，可以根据选线方法将其分为以下几种类型：实地定线、航测定线和自动化选线，在复杂地形条件下，合理运用这些方法。山区常见的线形包括沿溪线、山脊线、山腰线和越岭线。

不同选线方法以及存在的问题：

第一，实地定线。这是过去最常用的公路工程勘测方式，由专门的选线人员根据计划任务书的要求，对路线经过的地区进行勘察测量，然后通过反复比选，得出经济性最佳的路线。由于山区地形条件复杂，平纵面都会受到很大限制，而且大部分山区植被茂密，对设计人员的视线造成阻碍，使得选线人员不得不深入实地才能了解地形和地质条件，否则会影响所得方案的可靠性，但这也给定线工作带来了困难。通过以上分析可知，实地定线存在以下问题：其一，需要投入大量人力资源；其二，大部分工作在野外进行，受气候条件因素的直接影响，定线工作效率较低；其三，由于视野受限，实地选线人员仅能观察到局部情况，无法全面把握整个路线的面貌，会导致最终方案存在一定的局限性和片面性[2]。

第二，航测定线。借助航空摄影技术实施公路勘测是对传统实地勘测进行的改革。航测相片能够详细和真实地反映地面的实际情况，不仅可以为航测成图提供依据，还可以作为选线的重要资料。在山区等交通条件较差或人烟稀少的地区，借助航测技术实施公路选线可以减少野外工作量，有效改善劳动条件。对于山区高速公路，可以通过合理运用航测相片和镶嵌复照图来建立相应的模型，实施公路选线。这样可以有效扩大工作人员的视野，对沿线范围内的地形地貌进行综合观察，并全面分析不同的路线方案，可在保证选线质量的同时，加快实际勘测效率。虽然航测技术在地形较为复杂的情况下有许多优点，但也存在一些问题亟待解决。例如，航测技术所需费用相对较高，在山区很难大范围推广；在利用相片进行实地放线时容易产生误差[3]。

第三，自动化选线。在航空测量的基础上，充分结合计算机技术，通过建立数字地面模型以及引入地理信息系统、CAD 技术和地质信息系统等，将所有地形和地质数据输入计算机，由计算机自动完成路线布置。然后通过分析和提炼，使线形组合达到最佳，减少工程量，并与自然地形和周围自然景观协调一致，最终实现自动绘图。这种选线方法需要先进科技的支持，然而我国在此方面的研究相对较晚，目前未能普及应用，无法满足山区高速公路选线的需求[4]。

第四，沿溪线。该路线通常沿山傍水布设，交替出现悬崖峭壁和浅滩台地，纵向布置相对较容易，但平面布置常受限制，活动空间有限。在沿溪线的选择中，相关工作人员需要确定路线是沿高线还是低线、选择左岸还是右岸，并确定溪流的跨越位置。此外，还需充分考虑以下几点：首先，沿溪线直接受到洪水的影响和威胁，特别是当路线标高相对较低时，必须详细了解洪水的实际情况；其次，路线经常遇到悬崖陡壁或不良地质段，由于路线回避余地有限，因此防护处理工程量通常较大，现场施工面临一定困难；再次，路线经常与支流交汇，需要修建许多人工结构物，如桥梁和涵洞，以及防护工程；最后，河谷两岸多为耕地，路线与农田、相关设施之间的矛盾问题突出。上述问题给选线工作带来了很大的困难[5]。

第五，山脊线。由于山脊的高低不同，所以路线起伏较大，在平面上呈现出很大的曲线，常常需要绕过地形限制，增加路线长度，占用大量林地。同时，水源或建材的缺乏也给现场施工带来很大的不便，特别是在高山地区的山脊部分。山脊的垭口高度不一，加上平面上的弯曲，因此不论是垭口位置的选择、侧坡的布置，还是控制点之间的路线布置都存在很大的困难。

第六，山腰线。山腰的表面往往不整齐，或凸出或凹进或呈鸡爪状，也会因为坡面过于陡峭使路线频繁从溪沟上跨越，导致桥涵增多，使里程延长，或占用大片的林地，增加工程量和造价。

第七，越岭线。若控制点存在必须跨越的山岭，往往会用到越岭线。越岭线同样会给选线带来一些问题，主要表现在以下几个方面：其一，越岭线在纵面大多是连续升坡，高差变化明显，平面上则迂回曲折，导致里程被大幅延长；其二，经常遇到复杂的地形，如陡峻的山坡等，使陡弯数量增多，既影响线形又会增加工程量；其三，越岭线的隐蔽性往往较差，无论是材料运输还是施工养护都比较困难；其四，低垭口的高差较小，且展线距离不长，导致和高垭口之间存在很大的矛盾；其五，对越岭线而言，大部分坡点是分段控制平均纵坡进行布设的，设计难度较大，涉及纵坡大小的确定和采用何种路基形式等[6]。

3 山区高速公路选线优化措施

选线是公路设计工作中至关重要的环节，在该环节不仅需要解决工程和经济等实际问题，还要充分考虑公路与周围环境的协调性，处理好公路与生态环境之间的关系，使公路的线形既具有实用性又具备美观性，同时要考虑驾驶员的视觉和心理反应。优化选线的必要性在于避免出现各种问题，尤其是环境方面的问题。如果公路选线不合理，可能会引发土地或耕地大量占用、导致各类地质灾害、影响生态敏感区、产生廊道效应、引发水土流失、造成噪声和振动干扰、导致水体和大气污染、涉及拆迁安置、造成出行阻隔、影响景观资源保护、影响其他现有基础设施等一系列问题。

3.1 正确掌握并利用相关政策与原则

随着国家对公路建设的投入不断增加，公路建设的速度明显加快。在这种情况下，国家和地方都出台了相关政策，对公路建设有积极的促进作用。然而，不同地区的经济发展水平和财力状况存在差异，各地区的配套政策也各不相同。

因此，进行公路选线时，必须正确掌握并充分利用相关政策与原则。具体而言，需要注意以下几个方面的内容：

第一，正确认识公路自身使用性质与任务。

第二，减少土地资源占用，尤其是要减少占用良田，以创造更大的经济效益。

第三，严格遵循因地制宜和就地取材的原则，最大限度利用当地材料。

第四，预防和解决可能出现的后遗病害问题，提高选线方案的经济性[7]。

3.2 准确掌握相关技术标准

由于受到地形条件的限制，选线过程中如何正确应用相应的技术标准，成为能否充分体现项目自身优势的关键。对技术标准的掌握必须具备灵活性，既要保证线形的美观与流畅，又要创造良好的经济条件。

3.3 做好线形优化

山区地形起伏大、地貌复杂，如果公路路线穿越村镇，则可能导致线形不佳，增加交通事故的发生率。因此，在线形设计中应注重以下几点：确保平曲线指标均衡，避免出现过大的填挖工程。同时，需要注意避免不利的组合，如长直线与大纵坡的结合。设计坡道时，应充分考虑地形条件，避免连续的纵向起伏，并避免过于追求纵向指标而导致填挖工程过度集中。

3.4 大中桥的布置必须服从于路线总体走向

山区高速公路直接受到地形条件的限制和沿线水系的影响，所以在桥位勘测定线过程中必须改变以往“以桥为核心、以路为辅”的做法，而是要在符合桥梁各项技术规范的基础上，做到顺路线而定。

3.5 充分考虑山区范围内野生动植物的生存条件

在山岭重丘区中，要注意减少对原地貌造成的破坏，根据实际的地形和地貌，充分考虑路基横断面造成的影响，掌握好路基中线具体位置，做到靠山不大挖和邻坡不悬空。此外，如果公路建设改变了地形的原有特征，也会影响生态平衡，应避免出现新的人为灾害，如避免动物横穿马路引发安全事故[8]。

3.6 密切关注气候条件与地质情况

在山区高速公路选线过程中应深入了解多年来的自然规律可能对公路造成的影响，尽量避开风口、深路堑，并适当放缓边坡，以减少积雪。此外，尽量走阳坡，以防止结冰。

3.7 加强线形综合评价

良好线形所带来的实际益处包括行驶效率的提高、节省时间和减少交通事故的发生，以及安全性和舒适性的提高，这些方面均应作为收益评价指标。

3.8 公路安全性和美观性的协调

单调的公路设计不仅会影响公路的美观度，还会对安全行驶产生负面影响。单调的设计可能削弱驾驶者的视觉感知能力，从而降低对安全驾驶的警觉性。因此，公路设计不仅需要考虑适宜的线形，还应与周围环境融为一体，为驾驶者和乘客创造愉悦感和安全感。要实现公路与景观的良好配合，需要深入分析环境和公路的相容性，并进行景观配套设计，制订切实可行的实施方案。

在实际的设计工作中，可以采取以下措施保证公路设计效果：

第一，尽量减少对公路周围自然地形、地貌、植被和现有建筑物的破坏，以保持自然景观的良好状态。

第二，在纵面设计过程中，与原地面坡度接近，以减少对自然环境的破坏，并减少工程量。

第三，在横断面设计中，确保边坡的形状和绿化与现有景观协调一致。

第四，将公路构造物视为平衡公路和自然景观关系的措施，结合技术和景观要求进行合理选型。

第五，科学组合不同类型的景观，为驾驶者提供缓慢的视觉变化，以提高行车安全性和舒适性。

第六，进行适当的公路绿化，以改善空气质量、减少扬尘、防风挡雷、减少噪声，并提供视线引导[9]。

4 结语

综上所述，选线优化对保证山区高速公路线形合理性、安全性和经济性有重要意义。前文在交代山区高速公路选线优化重要性与必要性的基础上，对山区高速公路选线现状及相应的优化措施进行了初步分析与总结，以期为山区高速公路选线优化工作提供参考，实现预期的优化目标，为后续山区高速公路建设与运营奠定良好的基础。