謝靜如

(江西應用技術職業(yè)學院，江西 贛州 341000)

林區(qū)公路改造工程復曲線優(yōu)化設計

謝靜如

(江西應用技術職業(yè)學院，江西 贛州 341000)

以廣東省新豐縣轄梅坑至回龍(K18+000～K60+200)路段為例，對林區(qū)公路改造工程在地形復雜的既有路段進行研究，分析崇山峻嶺、溪河沿線路段的地形、地貌，詳細勘測既有路段資料，提出充分利用既有路段穩(wěn)定邊坡的有利條件，采用復曲線進行優(yōu)化設計，結果提高了線形技術指標和路基設計質量以及降低了工程造價。

林區(qū)公路；改造工程；復曲線；優(yōu)化設計

廣東九連山林場地處南嶺山脈南麓的九連山山脈，位于東江上游的新豐江源頭區(qū)域，主要從事營林、森工生產。合理利用森林資源，同時進行森林生態(tài)環(huán)境保護和建設，林區(qū)公路改造工程正值廣東省道S347線改造工程項目建設中。該省道為山區(qū)二級公路改造項目，起點于新豐縣梅坑鎮(zhèn)與105國道相接，止于陽山縣嶺背鎮(zhèn)與323國道相連，全長約293 km。路線所經過區(qū)域屬于山嶺重丘區(qū)，沿線與105、106、107、323等多條國道線相聯系，構成了粵北山區(qū)東西方向的重要交通，是一條加速山區(qū)經濟發(fā)展的脫貧致富通道，也是完善交通規(guī)劃梯級路網的重要組成部分。

路線分段設計分期施工，經過多年的改造工程施工，已進入到新豐縣轄梅坑至回龍(K18+000～K60+200)路段。該路段處于崇山峻嶺，溪河峽谷，曲折迂回的復雜地形之中，屬于與林區(qū)公路雙重使用的路段，也是該路線改造工程最艱難的路段。其中JD27—JD30之間的(K54+160.276～K55+283.538)路段，沿著溪河右岸陡峭的山腳下繞行，現有路基不足4 m寬，山洪爆發(fā)時常被河水淹沒，見圖1。路線地理屬亞熱帶，氣候濕潤、雨量充沛。中水位期持續(xù)時間長，嶺間溪河窄小，山洪襲來水位高漲水勢兇猛，宜將位于河邊路基及構筑物的設計洪水頻率提高到P=1%。

主要設計指標——公路等級：山嶺重區(qū)二級公路；最小平曲線半徑60 m；設計時速40 km·h-1；設計計算荷載：汽—20，掛—120；路基寬度8.5 m；設計洪水年限為百年一遇；最大坡度7%；路面結構為水泥混凝土路面。

1 路線方案比較

1.1 跨河建橋方案

由于既有路段溪河岸邊路基狹小來往車輛避讓艱難甚至險象環(huán)生，跨河建橋方案就可以避開陡峭的河岸，路段線形指標提高，但在前方JD32又要跨河建橋回到右岸與既有路基連接，而且2座橋之間的路基工程全部新建在水稻田上，新建路基開挖、填筑將造成取土或棄土占據大量的水稻田，另外從經濟角度考慮也不可取，方案是有不妥，見圖1虛線所示。

1.2 既有路基改造方案

1.2.1 初設路中線 充分利用既有路基改造方案，對于JD27—JD30路段，由于受地形限制JD28在既有路上，JD29在溪河水中，導線交點間距離：D28-29=278.35 m。轉點ZDA在溪河岸邊的既有路外邊緣，為關鍵控制點，使得QZ28位于旱地上，QZ29則在沙灘上，初設路中線采用常規(guī)的“ZHYHZ”線形，在地形圖上的位置如圖1粗實線所示。

1.2.2 導線交點JD28、JD29曲線要素 導線交點JD28、JD29曲線要素見表1。

表1 導線交點JD28、JD29曲線要素

1.2.3 JD28、JD29的相對坐標 JD28、JD29的相對坐標見表2。

1.2.4 防護及改河工程 ZH28與HY28之間路段，路中線僅在既有公路左邊緣通過，需要在溪河上砌筑擋土墻120 m長，路基擋土墻高度平均在8 m，片石砌筑工程約500 m3。

JD29處在溪河中，該曲線路段在沙灘上通過，涉及改河工程。欲將溪河沿著左岸山腳下的水稻田開挖出一段新河長約280 m，至原有河道下游相接。改河工程須征得當地農田水利環(huán)保等部門的評審意見，以及等待水利專業(yè)改河工程設計文件下達。

1.3 方案比較分析

跨河建橋方案，線形技術指標雖然提高，但從山嶺重丘路線線形來分析，并不能顯現其優(yōu)勢效果，并從路段公里造價來考慮不足以采納。

既有路基改造方案，從初步設計的線形技術指標分析，R29=80 m比最小平曲線半徑限值略多，合適采用。但涉及到改河工程是否可行，有待探討研究。該路段地處溪河右岸邊緣沿著山腳下繞行，既有路路基堅實，邊坡經多年整治已趨穩(wěn)定，JD29初設路中線遠離既有路移到了溪河的沙灘上，固然是由于JD28的設計線以及受到前方JD30及岸邊直線段所限制造成。

從路線經過的地形來分析，既有路沿山腳繞行，地形彎道比初步設計平曲線半徑還要大，在復雜地形的困難路段能否利用地形彎道有利因素值得研究，按照山區(qū)公路路線設計的有關規(guī)范要求，運用多種線形方案進行比較，采用合理的線形，作出優(yōu)化設計尤為必要。

2 線形優(yōu)化設計

2.1 優(yōu)化設計分析

既有公路沿著山腳下溪河岸邊繞行，路內側山高坡陡，路外側懸臨河岸，路基在山洪爆發(fā)時常被水浸泡。由初步設計JD28、JD29的曲線半徑分別為200 m、80 m進行分析，同向平曲線之間直線長度僅有84.72 m，技術指標不高。根據地形、環(huán)境及既有路條件，主要在JD28、JD29路段進行優(yōu)化，盡可能優(yōu)化設計更為合理的線形，同時考慮工程量大小，以及對未來環(huán)境的影響評價[1]。

分析JD27B延到JD30的地形、地貌，對既有路段進行詳細的彎道勘測，測得A、B、C、D 4點轉角分別為：3°52′08″、22°52′08″、17°59′33″、28°09′24″，即得A～D的累積轉角72°53′13″。測得折線：AB=40.49 m，BC=67.00 m，CD=63.89 m，折線總長為171.38 m。折線在既有彎曲路段上，可近似地看成在彎道弧線上反算其彎道半徑得118.47 m，因此JD29平曲線半徑足可以大于120 m。路線受地形限制影響而緊貼山腳，既有路基不足4 m寬，A為勘測轉點ZDA。以盡可能避免使用極限半徑的指導原則，依據文獻[2]確定合理的平曲線半徑，從而與前后導線交點的設計路線平順連接。

由于兩交點相距較近，且受地形環(huán)境條件限制，優(yōu)化線形盡量在既有路的路基上，在增大平曲線半徑的同時，盡可能避免兩同向曲線之間出現短直線的不良情況，經過比較分析擬考慮路線平面采用卵形線形的復曲線連接更為適宜。既能利用既有路段穩(wěn)定性好的路基，又能提高線形技術指標，以及降低工程造價[3]。

2.2 復曲線連接參數確定

由ABCD折線偏角累積72°53′13″，虛交偏角為117°08′46″，過轉點A公切線長251.670 m，擬設JD29改平曲線半徑為170 m時，需圓切線長為T=125.534 m，比較ZDA至擬設JD29改距離為121.658 m，切點在ZDA點附近。擬設JD28改的平曲線半徑則由剩下的公切線長推求，得圓曲線半徑309.457 m，兩圓半徑之比小于2.0，可行。

根據優(yōu)化設計關系圖，求得JD28延伸長40.096 m，得到JD28改里程樁號K54+587.476。優(yōu)化后的導線偏角為：α28改=44.259167°，α29改=72°53′13″= 72.886944°，JD28改—JD29改之間的距離為251.670 m。

判斷能否省略中間緩和曲線，因R1=309.457 m，R2=170 m，兩曲線半徑之比小于2.0，故中間緩和段可以省略。

即有公切點在A點后3.876 m，與A點同樣處在河岸邊緣陡峭的位置，既有路的右邊是靠山一側的穩(wěn)定邊坡，因此優(yōu)化設計的復曲線連接參數選定合理。且R2、ls2都大于最小值。所以，均滿足路線設計規(guī)范要求。

2.3 曲線要素計算

根據擬設半徑及緩和曲線，對于JD28改即為第一曲線段，JD29改為第二曲線段，由上述可知中間緩和段省略，(則內移值P1=P2=0.882 m)該曲線即為卵形線，根據上述曲線的有關參數，推求優(yōu)化設計的曲線要素(表3)。復曲線總長即為279.524+246.260=525.784 m，優(yōu)化設計路中線位置見圖3。

2.4 主點樁里程樁號

從JD27B里程樁號推求交點JD28改的樁號，根據上述曲線要素，計算主點樁號。即為：JD28改K54+587.476，ZH28改K54+420.822，HY28改K54+501.772，GQ K54+700.346，YH29改K54+886.606，HZ29改K54+946.606，經校核無誤。

3 施工技術要點

3.1 主點樁坐標

——上海市委辦公廳印發(fā)的《關于市管國有企業(yè)經營管理活動中防止領導人員利益沖突的辦法（試行）》，從經營業(yè)務往來、投資融資合作、企業(yè)改革改制、人員使用安排、個人經濟往來等方面，對企業(yè)領導人員在履行經營管理職責中可能發(fā)生的利益沖突提出了“七個不得”的具體規(guī)定。對此，上海市紀委書記、監(jiān)委主任廖國勛說。（《人民日報》11月6日）

現場復核、聯測施工導線控制點，依據控制點坐標計算曲線主點樁坐標，以便施工放樣時推求每一樁點的坐標數據。

根據圖2的線形幾何關系，以及由JD27B—JD28改方位角推求各主點之間的距離及其方位，并從JD30—JD29改進行校核，從而計算出主點樁坐標(表4)。

3.2 防護砌筑工程

構筑物施工應把握季節(jié)，根據當地的水文、氣象、工程地質、環(huán)境條件，編制好實施性施工組織設計。建議該路段施工期以秋季為好，溪河水位逐漸降低，有利于路基擋墻基礎施工，擋墻基坑宜逐段開挖，清除石質基巖表面，鋼鑿鑿基巖深30 cm為擋墻基礎嵌入。砌筑材料質量滿足規(guī)范要求，砂漿飽滿，片石犬牙交錯[4]。

涵洞施工，由于路基設計加寬增加的涵洞是在原有涵洞的洞口接長，在涵洞基礎施工時應特別注意基坑開挖對原涵洞基礎的影響。應先鉆探涵洞地基的工程地質資料，根據地質剖面各層巖土性質及其埋深情況，作出施工技術方案?；娱_挖后應盡快進行基礎施工，以防因基坑地質土體擾動發(fā)生安全質量施工事故。

表4 優(yōu)化曲線主點樁坐標

3.3 路基填筑

溪河岸邊路基填筑，路邊外側靠河邊的路基邊坡應清除雜草、小灌木，將浮土、草根、樹根清挖干凈，碾壓密實經驗收合格后，再填筑滿足設計要求的路基填料。在與既有路基邊坡相接處，應隨著填筑層高度位置挖成反向坡度不小于5%的臺階寬度1.0 m，使新舊路基良好結合。路基填料應取溪河中的天然砂礫或透水性好的砂土，填筑碾壓達到路基密實度設計要求，確保施工質量優(yōu)良[5]。

3.4 施工注意事項

①擋墻砌筑應分多個階段施工，第一階段為基礎及墻身下部，之后應與擋墻內側的路基填筑相適應，臺背回填應采用透水性好的填料[6]。②施工、交通相互兼顧，既有路改造施工，應做好施工交通組織，為確保路基施工質量與行車交通安全，應在各施工段兩端設置交通警示標識牌，隨時保持交通暢通。③關注當地氣象預報，注意季風影響可能發(fā)生山洪暴發(fā)溪水猛漲，對影響路基施工質量的惡劣天氣，應有預防措施。④進入深秋、冬季晝夜溫差大，涉及水泥砂漿及混凝土施工，為防夜間冷凍應有保溫措施。⑤施工程序應滿足施工技術規(guī)范，每道工序完成之后應經檢查驗收合格，方可進人下一道工序。

4 小結

山嶺重丘林區(qū)公路改造工程，在崇山峻嶺、溪河蜿蜒的困難路段，詳細勘測既有路段地形地貌及地質資料，提出路段線形多個方案，對方案的線形優(yōu)劣、工程造價及環(huán)境條件進行合理性分析比較，在滿足路線設計規(guī)范的同時，充分利用既有路段經多年整治已趨穩(wěn)定的邊坡[7]，作出了卵形復曲線優(yōu)化設計，使得曲線要素從初設的R28=200 m、R29=80 m，提高到R1=309.457 m、R2=170 m，避免了2條同向平曲線間的84.72 m短直線，大大提高了路線技術指標，同時兼顧利用既有路基而減少其工程造價，并且保護了生態(tài)自然環(huán)境[8]。

[1]交通部公路科學研究院.JTG B03—2006公路建設項目環(huán)境影響評價規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[2]中交第二公路勘察設計研究院.JTG D20—2006，公路路線設計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[3]謝靜如.道路設計變更與施工[J].廣東市政，2002(6)：18-24.

[4]中華人民共和國交通部.JTG F10—2006公路路基施工技術規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[5]中華人民共和國交通部.JTG F80/1—2004公路工程質量檢驗評定標準[S].北京：人民交通出版社，2005.

[6]謝再勤.林區(qū)公路路基穩(wěn)定性及防治措施[J].福建林業(yè)科技，2014(3)：222-224.

[7]中華人民共和國交通部.JTG D30—2004公路路基設計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2005.

[8]吳軍.生態(tài)與人文和諧的公路景觀設計[J].福建林業(yè)科技，2012(4)：135-138.

Forest Road Reconstruction Project Complex Curve Optimization Design

XIE Jing-ru

(Jiangxicollegeofappliedtechnology，Ganzhou341000，Jiangxi，China)

Taking the Meikeng to Huilong (K18+000～K60+200) road section in Guangdong province Xinfeng county as an example，the forest road reconstruction project in the complex terrain of the existing road section for research，analysis of the mountains，along the river road section of topography，geomorphology，detailed survey of the existing road data，，make full use of the advantage of the existing road slope stability is put forward，using optimal design of complex curve，the result improves the linear technical indicators and roadbed design quality and reduce the engineering cost.

forest road；renovation project；complex curve；optimization design

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.02.029

2015-08-08

謝靜如(1957—)，男，江西瑞金人，江西應用技術職業(yè)學院土木工程系副教授，碩士，從事道路與橋梁工程研究。E-mail：xxjjrr@126.com。

S773.3；U412.3

A

1002-7351(2016)02-0151-05