山區(qū)公路路線設計淺析

■孟志鋒（寧德市交通工程勘察設計院，寧德352100）

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山區(qū)公路路線設計淺析

■孟志鋒
（寧德市交通工程勘察設計院，寧德352100）

本文結(jié)合福建省閩東山區(qū)普通公路設計實例，對山區(qū)公路路線設計原則和方法進行分析，包括沿溪線布設、越嶺線布設的設計等，并就存在的問題提出解決措施。

山區(qū)公路沿溪線越嶺線縱坡設計

0引言

山區(qū)地形復雜，山高坡陡，地質(zhì)、水文、氣候條件復雜，公路路線布設時要考慮的問題復雜多變，從而在一定程度上導致山區(qū)公路路線設計在技術和經(jīng)驗上面臨著巨大挑戰(zhàn)。近年來，伴隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展，山區(qū)公路的建設規(guī)模日盛，因此對山區(qū)公路選線技術與方法的深入討論顯得極為重要。本文通過對福建省閩東山區(qū)普通公路路線設計進行總結(jié)，提出山區(qū)公路路線設計的建議。

1山區(qū)公路選線的特點及選線原則

1.1山區(qū)公路選線的特點

山區(qū)公路路線的基本特點是地形條件特殊，山高谷深，陡坡流急，地形、地質(zhì)復雜，可選方案多，公路橋隧比高；但山脈水系清晰，這就給山區(qū)選線指明了方向——不是順山沿水，就是翻山越嶺。

1.2山區(qū)公路選線原則

針對山區(qū)公路路線的特點，提出以下幾點選線原則：（1）路線布設應大范圍深入、細致地研究區(qū)域地形條件，進行多方案分析比選，不遺漏有價值的路線廊帶。

（2）路線設計應堅持地質(zhì)選線，選線時對路線廊帶工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進行深入勘測調(diào)查，確定路線的可行性。

（3）路線設計應在保證行車安全、舒適、迅速的前提下，做到工程量小、造價低、運營費用省、效益好。

（4）選線應重視環(huán)境保護，注意由于道路修建，汽車運營所產(chǎn)生的影響和污染。

2山區(qū)公路選線方案

在山區(qū)地形條件下，山區(qū)公路典型的選線方案主要有沿溪線、越嶺線。因此以下針對這兩種選線方案進行分析。

2.1沿溪線的布設

山區(qū)河流，谷底一般不寬，兩岸階地較窄，谷坡時緩時陡，間為淺灘和懸崖峭壁，水位受降雨影響暴漲暴落。

針對以上特點，沿溪線布設主要解決的問題有：路線選擇走河流的哪一岸；線位高度的選擇以及選擇換岸地點。

2.1.1河岸的選擇及換岸設計

山區(qū)河流河岸坡地地形、地質(zhì)困難多變，因此沿溪公路設計是要善于“跨河換岸”，以利用有利地形、避讓工程艱巨和不良地質(zhì)路段。如在國省干線縱三線壽寧界至周寧城關段公路路線設計過程中，對樁號K37+100～K38+500段進行了不同河岸方案比選，見圖1。

圖1　山區(qū)平緩段路線布設方案

該段地形西岸整體較平緩，路線布設以西岸為主，如圖1所示。在K37+250~K38+050段支溝較多且該段東岸地形也較平緩因此方案二設置橋梁跨至東岸避開支溝后再設置橋梁跨回西岸。方案一路線未進行換岸始終沿著西岸布設，需設置4座橋梁跨過支溝。經(jīng)綜合比較兩方案路線平縱線形指標相當，而方案二橋梁工程量小，造價低，因此推薦方案二。

通過以上案例分析可知，在沿溪線河岸選擇時應結(jié)合河岸地形與地質(zhì)條件、支溝等情況進行綜合考慮。通常情況下，路線宜選擇在地形較緩、支溝較少、河流沖刷較輕的岸進行布設。

同時河岸的選擇應結(jié)合河岸地質(zhì)的影響。在跨河換岸時，一般選擇橫坡平緩的河岸為佳。但有些河岸雖然平緩卻地質(zhì)不良，常見的有順層滑坡，如圖2所示。右岸巖層傾向路線，橫坡雖較為平緩，但開挖后易發(fā)生順層滑坡的病害；左岸雖橫坡稍陡，但巖層背向于路線，開挖后不易產(chǎn)生順層滑坡。所以，河岸選擇時，要特別注意地質(zhì)情況的好壞，不能單憑橫坡陡緩來決定采用哪一岸的問題。

2.1.2沿溪線線位高度的選擇

山區(qū)河流一般河床較窄，河谷橫斷面多呈V形，谷坡陡峭，岸線極不規(guī)則，急彎、卡口、突嘴很多，沿溪線線位高度的選擇直接決定沿溪公路工程規(guī)模。在壽寧縣“鎮(zhèn)鎮(zhèn)有干線”托溪鄉(xiāng)至縱五線公路路線設計過程中，對樁號K4+500~K8+800段進行了不同線位高度方案比選，見圖3。

圖3所示方案一采用低線位方案，地形變化小，路線順直，線形指標高，路基落空段擋墻高度低，防護工程量小。方案二采用高線位方案，雖然整體地形橫坡較緩，但地形變化大路線需套入山凹跨越河溝，路線長，線形指標低，且路基落空段擋墻高度高，防護工程量大。經(jīng)綜合比較選擇方案一。

通過以上案例分析可知，在沿溪線線位高度選擇時應結(jié)合谷坡坡度、跨越支流的方式、路基落空段擋墻高度等情況進行綜合考慮。根據(jù)山區(qū)河流特點通常情況下沿溪公路以低線位為主，結(jié)合地質(zhì)條件以及水流情況、經(jīng)濟成本等因素進行選擇。

2.2越嶺線的布設

越嶺線是從山脊一側(cè)山麓爬上山脊，在適當?shù)牡攸c穿過埡口，再下到另一側(cè)山麓的路線，它是山區(qū)公路中常見和比較復雜的一種線型。越嶺線的布設主要應解決的問題是埡口的選擇、越嶺線的縱坡設計。

2.2.1埡口的選擇

埡口是越嶺線的控制點，應在符合路線基本走向的范圍內(nèi)選擇以及選擇合適的過嶺方式。

2.2.1.1埡口位置

越嶺線埡口的位置應在符合路線基本走向的情況下，與兩側(cè)山坡展線方案綜合考慮，不僅要采用低埡口，而且展線降坡后能與山下的控制點較好的銜接。而在實際工作中往往很難同時滿足這些希望的條件。在具體路線中，有時為了走低埡口偏離路線走向而延長無效路線長度；有時為了強調(diào)埡口在路線走向上而走高埡口無法與坡下控制點很好的銜接。因此在越嶺線布設時不能局限于某個條件，而是要針對每個項目的實際情況具體分析。

圖2　線路地質(zhì)選擇示意圖

圖3　不同線位高度布設方案

2.2.1.2過嶺方式的選擇

越嶺線過嶺方式主要有明挖路塹和設置隧道兩種方式。過嶺方式的選擇決定過嶺標高，標高越低，路線就越短，但路塹就越深或隧道就越長，工程量就越大。因此，過嶺方式應根據(jù)公路等級、埡口地形等情況，進行綜合考慮。

針對過嶺段山坡平緩，埡口寬而厚的地形，一般采用淺挖路塹的方式過嶺，若采用深挖路塹或隧道方式過嶺，不僅造成工程量大而且降低埡口標高的效果不明顯。

針對過嶺段山坡陡峭，埡口薄瘦的地形，一般采用深挖路塹或設置隧道的方式過嶺，在工程量可控的情況下，能有效地降低埡口標高從而縮短展線降坡的路線長度。2.2.1.3案例分析

在屏南縣省道303線前汾溪至路下段公路路線設計過程中，對樁號K22+000～K29+950段進行了不同埡口方案比選，見圖4和表1。

圖1所示山梨洋埡口及秋楓亭埡口均位于路線基本走向的范圍內(nèi)，埡口標高分別為1140m和1060m。山梨洋埡口屬山坡陡峭，埡口薄瘦的地形，秋楓亭埡口屬山坡平緩，埡口寬而厚的地形。雖然山梨洋埡口高程較高，但方案一采用設置隧道的過嶺方式能有效地降低越嶺高差，從而大大縮短路線長度。山梨洋埡口高程雖然高程較低，但埡口地形不適合深挖或設置隧道的方式過嶺，所以方案二需克服的高差較大，路線也較長。經(jīng)綜合比較，方案一路線短，線形指標高，高程造價低，因此推薦方案一。

該案例在工可階段設計人員簡單地認為山梨洋埡口高程比秋楓亭埡口高出80m且需設置隧道，工程造價較高所以舍棄了山梨洋埡口。初步設計階段經(jīng)過深入細致地研究比選后增加了方案一，且最終施工圖實施方案也采用了方案一。因此在越嶺線選線設計過程中，切不可“淺嘗輒止”輕易舍棄任何可能的路線方案，避免造成難以挽回的巨大損失。

2.2.1.4埡口地質(zhì)

埡口是地質(zhì)構(gòu)造上的軟弱地帶，常有不良地質(zhì)發(fā)育，應摸清其性質(zhì)以及對公路的影響。山脊上之所以形成埡口，是因為軟弱層、構(gòu)造斷層破碎帶或斷層陷落等原因造成。路線設計中應特別注意構(gòu)造斷層破碎帶型埡口，路線從此類埡口鞍部通過一般會出現(xiàn)嚴重不良地質(zhì)問題。如圖5所示，寧屏公路王家洋埡口（K42+020～K42+170段）屬于典型的構(gòu)造斷層破碎帶型埡口，該段在施工過程中及建成通車后已發(fā)生多次大型滑塌，目前該段邊坡仍然未處治到位。

圖4　不同埡口方案比選圖

表1　主要技術經(jīng)濟比較表

因此路線應盡量避免穿越構(gòu)造斷層破碎帶型埡口。

圖5　斷層破碎帶型埡口現(xiàn)場圖

2.2.2縱坡設計

2.2.2.1平均縱坡的選擇

“路線規(guī)范”越嶺路線連續(xù)上坡（或下坡）路段的平均縱坡規(guī)定為“相對高差為200～300m時平均縱坡不應大于5.5%；相對高差大于500m時平均縱坡不應大于5%，且任意連續(xù)3km路段的平均縱坡不應大于5.5%”該規(guī)定在具體設計中只要認真對待，是不難做到的。但容易被忽略的是當相對高差大于500m時，對任意連續(xù)3km路段平均縱坡的控制，尤其是設計速度≤40km/h的公路，設計應特別重視。

具體設計，應根據(jù)地形、交通量等條件正確把握越嶺線路線長度與平均縱坡的關系，條件許可時應盡量采用小的平均縱坡，以利于行車安全和提高公路服務水平。結(jié)合多年設計經(jīng)驗，越嶺線平均縱坡設計時應特別注意重車比例較大的公路，大長縱坡公路重載貨車下坡時極易因剎車制動失靈而造成交通事故。如寧古公路蕉城段金涵苗圃至東胡隧道進口段，連續(xù)下坡10km，相對高差400m，平均縱坡4%。雖然在閩東山區(qū)公路中該段公路的平縱坡不算太大，但是由于該段公路由古田往寧德方向的重載板材貨車較多，目前通車不到5年已發(fā)生數(shù)十起因重載貨車剎車制動失靈而造成的交通事故，給人民群眾生命、財產(chǎn)造成無法挽回的重大損失。

因此平均縱坡的選擇應特別注意分析公路交通組成中重車的比例，針對重車的比例高的越嶺線盡量選擇平均縱坡小的方案，并加強公路交通安保措施（如設置避險車道、貨車休息加水點等措施）。

2.2.2.2縱坡的安排

越嶺線的布設主要以縱坡為主導，因此展線必須從縱坡的安排開始?？v坡安排應根據(jù)已確定的埡口及山下控制點，進一步確定中間次一級的高程控制點如經(jīng)過的村落、支線銜接點、中間埡口等控制點，各高程控制點縱坡應力求均勻，盡量少用極限坡度和過緩的坡度，并不設反坡。同時縱坡的安排還需結(jié)合路線廊帶地形、地質(zhì)情況，盡量將路線安排在地形較緩、地質(zhì)較好的段落。

2.2.2.3縱坡指標的選取

越嶺線的縱坡應力求均勻，不應采用最大值或接近最大值的坡度，更不宜連續(xù)采用不同縱坡最大坡長值的陡坡夾短距離緩坡的縱坡線形。

3結(jié)語

公路路線影響著整個公路的規(guī)劃，其中山區(qū)公路路線在整個公路設計中起到極其重要的作用。山區(qū)公路路線設計在公路設計中屬于關鍵環(huán)節(jié)，在一定程度上決定公路運營的安全、線形指標的合理性以及工程造價成本。在線路設計中，應把握好設計原則，制定合理的路線標準，考慮各方面的影響因素，以最短的路線實現(xiàn)最大的綜合效益。

［1］中華人民共和國行業(yè)標準.公路路線設計規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2006.

［2］福建省交通規(guī)劃設計院，福建省公路管理局.福建省普通公路設計技術指南［M］.2009.9.