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        山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)淺析

        2016-08-10 09:08:50孟志鋒寧德市交通工程勘察設(shè)計(jì)院寧德352100
        福建交通科技 2016年3期
        關(guān)鍵詞:埡口縱坡選線

        ■孟志鋒(寧德市交通工程勘察設(shè)計(jì)院,寧德352100)

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        山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)淺析

        ■孟志鋒
        (寧德市交通工程勘察設(shè)計(jì)院,寧德352100)

        本文結(jié)合福建省閩東山區(qū)普通公路設(shè)計(jì)實(shí)例,對(duì)山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)原則和方法進(jìn)行分析,包括沿溪線布設(shè)、越嶺線布設(shè)的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

        0引言

        山區(qū)地形復(fù)雜,山高坡陡,地質(zhì)、水文、氣候條件復(fù)雜,公路路線布設(shè)時(shí)要考慮的問題復(fù)雜多變,從而在一定程度上導(dǎo)致山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)在技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)上面臨著巨大挑戰(zhàn)。近年來,伴隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,山區(qū)公路的建設(shè)規(guī)模日盛,因此對(duì)山區(qū)公路選線技術(shù)與方法的深入討論顯得極為重要。本文通過對(duì)福建省閩東山區(qū)普通公路路線設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié),提出山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)的建議。

        1山區(qū)公路選線的特點(diǎn)及選線原則

        1.1山區(qū)公路選線的特點(diǎn)

        山區(qū)公路路線的基本特點(diǎn)是地形條件特殊,山高谷深,陡坡流急,地形、地質(zhì)復(fù)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(duì)山區(qū)公路路線的特點(diǎn),提出以下幾點(diǎn)選線原則:(1)路線布設(shè)應(yīng)大范圍深入、細(xì)致地研究區(qū)域地形條件,進(jìn)行多方案分析比選,不遺漏有價(jià)值的路線廊帶。

        (2)路線設(shè)計(jì)應(yīng)堅(jiān)持地質(zhì)選線,選線時(shí)對(duì)路線廊帶工程地質(zhì)和水文地質(zhì)進(jìn)行深入勘測調(diào)查,確定路線的可行性。

        (3)路線設(shè)計(jì)應(yīng)在保證行車安全、舒適、迅速的前提下,做到工程量小、造價(jià)低、運(yùn)營費(fèi)用省、效益好。

        (4)選線應(yīng)重視環(huán)境保護(hù),注意由于道路修建,汽車運(yùn)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(duì)這兩種選線方案進(jìn)行分析。

        2.1沿溪線的布設(shè)

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

        針對(duì)以上特點(diǎn),沿溪線布設(shè)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(diǎn)。

        2.1.1河岸的選擇及換岸設(shè)計(jì)

        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(shè)計(jì)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(guān)段公路路線設(shè)計(jì)過程中,對(duì)樁號(hào)K37+100~K38+500段進(jìn)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(shè)方案

        該段地形西岸整體較平緩,路線布設(shè)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(shè)置橋梁跨至東岸避開支溝后再設(shè)置橋梁跨回西岸。方案一路線未進(jìn)行換岸始終沿著西岸布設(shè),需設(shè)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(biāo)相當(dāng),而方案二橋梁工程量小,造價(jià)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(shí)應(yīng)結(jié)合河岸地形與地質(zhì)條件、支溝等情況進(jìn)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(jìn)行布設(shè)。

        同時(shí)河岸的選擇應(yīng)結(jié)合河岸地質(zhì)的影響。在跨河換岸時(shí),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(shí),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(shè)計(jì)過程中,對(duì)樁號(hào)K4+500~K8+800段進(jìn)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(biāo)高,路基落空段擋墻高度低,防護(hù)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(biāo)低,且路基落空段擋墻高度高,防護(hù)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(shí)應(yīng)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(jìn)行綜合考慮。根據(jù)山區(qū)河流特點(diǎn)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(jì)成本等因素進(jìn)行選擇。

        2.2越嶺線的布設(shè)

        越嶺線是從山脊一側(cè)山麓爬上山脊,在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)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(fù)雜的一種線型。越嶺線的布設(shè)主要應(yīng)解決的問題是埡口的選擇、越嶺線的縱坡設(shè)計(jì)。

        2.2.1埡口的選擇

        埡口是越嶺線的控制點(diǎn),應(yīng)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(yīng)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(diǎn)較好的銜接。而在實(shí)際工作中往往很難同時(shí)滿足這些希望的條件。在具體路線中,有時(shí)為了走低埡口偏離路線走向而延長無效路線長度;有時(shí)為了強(qiáng)調(diào)埡口在路線走向上而走高埡口無法與坡下控制點(diǎn)很好的銜接。因此在越嶺線布設(shè)時(shí)不能局限于某個(gè)條件,而是要針對(duì)每個(gè)項(xiàng)目的實(shí)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(shè)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(shè)置隧道兩種方式。過嶺方式的選擇決定過嶺標(biāo)高,標(biāo)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(yīng)根據(jù)公路等級(jí)、埡口地形等情況,進(jìn)行綜合考慮。

        針對(duì)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(biāo)高的效果不明顯。

        針對(duì)過嶺段山坡陡峭,埡口薄瘦的地形,一般采用深挖路塹或設(shè)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(biāo)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(shè)計(jì)過程中,對(duì)樁號(hào)K22+000~K29+950段進(jìn)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(biāo)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(shè)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(shè)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(biāo)高,高程造價(jià)低,因此推薦方案一。

        該案例在工可階段設(shè)計(jì)人員簡單地認(rèn)為山梨洋埡口高程比秋楓亭埡口高出80m且需設(shè)置隧道,工程造價(jià)較高所以舍棄了山梨洋埡口。初步設(shè)計(jì)階段經(jīng)過深入細(xì)致地研究比選后增加了方案一,且最終施工圖實(shí)施方案也采用了方案一。因此在越嶺線選線設(shè)計(jì)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(yīng)摸清其性質(zhì)以及對(duì)公路的影響。山脊上之所以形成埡口,是因?yàn)檐浫鯇?、?gòu)造斷層破碎帶或斷層陷落等原因造成。路線設(shè)計(jì)中應(yīng)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(huì)出現(xiàn)嚴(yán)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(shù)經(jīng)濟(jì)比較表

        因此路線應(yīng)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(shè)計(jì)

        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(duì)高差為200~300m時(shí)平均縱坡不應(yīng)大于5.5%;相對(duì)高差大于500m時(shí)平均縱坡不應(yīng)大于5%,且任意連續(xù)3km路段的平均縱坡不應(yīng)大于5.5%”該規(guī)定在具體設(shè)計(jì)中只要認(rèn)真對(duì)待,是不難做到的。但容易被忽略的是當(dāng)相對(duì)高差大于500m時(shí),對(duì)任意連續(xù)3km路段平均縱坡的控制,尤其是設(shè)計(jì)速度≤40km/h的公路,設(shè)計(jì)應(yīng)特別重視。

        具體設(shè)計(jì),應(yīng)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(guān)系,條件許可時(shí)應(yīng)盡量采用小的平均縱坡,以利于行車安全和提高公路服務(wù)水平。結(jié)合多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),越嶺線平均縱坡設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(shí)極易因剎車制動(dòng)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(jìn)口段,連續(xù)下坡10km,相對(duì)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(dòng)失靈而造成的交通事故,給人民群眾生命、財(cái)產(chǎn)造成無法挽回的重大損失。

        因此平均縱坡的選擇應(yīng)特別注意分析公路交通組成中重車的比例,針對(duì)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(qiáng)公路交通安保措施(如設(shè)置避險(xiǎn)車道、貨車休息加水點(diǎn)等措施)。

        2.2.2.2縱坡的安排

        越嶺線的布設(shè)主要以縱坡為主導(dǎo),因此展線必須從縱坡的安排開始。縱坡安排應(yīng)根據(jù)已確定的埡口及山下控制點(diǎn),進(jìn)一步確定中間次一級(jí)的高程控制點(diǎn)如經(jīng)過的村落、支線銜接點(diǎn)、中間埡口等控制點(diǎn),各高程控制點(diǎn)縱坡應(yīng)力求均勻,盡量少用極限坡度和過緩的坡度,并不設(shè)反坡。同時(shí)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(biāo)的選取

        越嶺線的縱坡應(yīng)力求均勻,不應(yīng)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(gè)公路的規(guī)劃,其中山區(qū)公路路線在整個(gè)公路設(shè)計(jì)中起到極其重要的作用。山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)在公路設(shè)計(jì)中屬于關(guān)鍵環(huán)節(jié),在一定程度上決定公路運(yùn)營的安全、線形指標(biāo)的合理性以及工程造價(jià)成本。在線路設(shè)計(jì)中,應(yīng)把握好設(shè)計(jì)原則,制定合理的路線標(biāo)準(zhǔn),考慮各方面的影響因素,以最短的路線實(shí)現(xiàn)最大的綜合效益。

        [1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2006.

        [2]福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院,福建省公路管理局.福建省普通公路設(shè)計(jì)技術(shù)指南[M].2009.9.

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