王健

（中國市政工程西北設(shè)計(jì)研究院有限公司福州分公司，福建 福州 350001）

0 引言

越嶺線指翻越山嶺布設(shè)的路線，其特點(diǎn)是需克服很大高差。低等級越嶺公路往往地處山地、丘陵地帶，地貌起伏大、地形、地質(zhì)條件復(fù)雜多變、路線設(shè)計(jì)時(shí)需兼顧技術(shù)指標(biāo)、地質(zhì)地形、土石方量、征地拆遷、環(huán)境保護(hù)及沿線村莊出行需求諸多方面要求，同時(shí)又受限于“低等級公路工程投資規(guī)模相對較小”的特點(diǎn)，導(dǎo)致低等級越嶺公路的設(shè)計(jì)難度大，不僅要求設(shè)計(jì)人員熟練掌握路線設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)范，同時(shí)需因地制宜、把握好“質(zhì)量、安全及經(jīng)濟(jì)”三個(gè)方面的平衡，使路線設(shè)計(jì)既要做到技術(shù)可行，又要經(jīng)濟(jì)合理。本文結(jié)合以往低等級越嶺線項(xiàng)目路線設(shè)計(jì)時(shí)遇到的問題，提出路線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的若干問題，為類似項(xiàng)目提供參考。

1 工程概況

項(xiàng)目位于福建省福州市閩清縣，地處山丘地貌，項(xiàng)目性質(zhì)為“現(xiàn)狀越嶺線改擴(kuò)建”，采用“設(shè)計(jì)速度20km/h 的四級公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”建設(shè)，路線全長約10km，最高點(diǎn)和最低點(diǎn)相對高差約496m。其中K0+000～K3+475 段為6.5m 寬的雙向兩車道，K3+475～K10+290 段為4.5m 寬的單車道（見圖1）。

圖1 項(xiàng)目現(xiàn)場航拍圖

2 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)選擇

越嶺公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)往往以三四級路及等外路為主，具有“交通量小、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低、投資規(guī)模小”等特點(diǎn)。鑒于上述原因，部分地方交通主管部門、建設(shè)單位及設(shè)計(jì)單位等對低等級越嶺公路設(shè)計(jì)中“技術(shù)指標(biāo)與投資規(guī)模之間平衡的度”把握標(biāo)準(zhǔn)不一，尤其是既有公路改擴(kuò)建的項(xiàng)目，認(rèn)知上或多或少存在“農(nóng)村低等級公路沒必要追求各種技術(shù)指標(biāo)，將減小投資規(guī)模為第一要?jiǎng)?wù)”等慣性思維。導(dǎo)致設(shè)計(jì)人員在路線設(shè)計(jì)時(shí)在“質(zhì)量、安全及投資”之間的取舍搖擺不定，經(jīng)常出現(xiàn)“為減小投資規(guī)模而犧牲技術(shù)指標(biāo)或降低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)”或“刻意追求高技術(shù)指標(biāo)而造成投資額大增”的情況，前者做法為日后公路運(yùn)營安全埋下安全隱患，后者則造成不必要的浪費(fèi)，給地方財(cái)政帶來較大壓力。鑒于越嶺公路的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行越嶺公路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)確靈活掌握相關(guān)規(guī)范，平衡好“技術(shù)指標(biāo)與投資規(guī)?！敝g的度，對涉及安全性的主要技術(shù)指標(biāo)必須要有所堅(jiān)持，對于涉及舒適性的次要指標(biāo)當(dāng)客觀條件受限時(shí)，可適當(dāng)放寬（技術(shù)指標(biāo)選取可參考《福建省普通公路精細(xì)化設(shè)計(jì)指南》表5.2.1）。

鑒于低等級越嶺線面臨的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與受限路段投資的矛盾問題，交通運(yùn)輸部于2019 年發(fā)布《小交通量農(nóng)村公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG2111—2019）（簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》），對平均縱坡、最大縱坡、最小坡長等部分技術(shù)指標(biāo)有所放寬，填補(bǔ)了受限路段小交通量農(nóng)村公路無適用標(biāo)準(zhǔn)的空白，完善了小交通量越嶺線公路建設(shè)的技術(shù)依據(jù)。低等級越嶺公路在選用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，除采用三四級公路外，還可根據(jù)實(shí)際情況采用《標(biāo)準(zhǔn)》中的“四級公路（Ⅰ類）、四級公路（Ⅱ類）”，讓越嶺線受限段在標(biāo)準(zhǔn)的選擇上增加了其他可選項(xiàng)，在確保安全的前提下，為設(shè)計(jì)時(shí)“因地制宜，量力而行”提供了規(guī)范支撐[1]。

該項(xiàng)目“K2+048.104～K3+356.451”段受地形地貌、敏感點(diǎn)等限制，導(dǎo)致展線困難，該段平面滿足四級公路標(biāo)準(zhǔn)，但最大縱坡（12%）、平均縱坡（5.7%）等縱斷指標(biāo)無法滿足四級公路要求。鑒于該項(xiàng)目“道路等級、設(shè)計(jì)速度低、交通量小且運(yùn)營期無大型車輛”等特點(diǎn)，綜合考慮地方財(cái)政，經(jīng)前期多方論證、路線方案比選及專項(xiàng)安全評估分析，最終該段縱斷采用非標(biāo)設(shè)計(jì)（項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)，《標(biāo)準(zhǔn)》尚未實(shí)施），對此段進(jìn)行限速（15km/h）并強(qiáng)化安保設(shè)計(jì)。上述方案比“嚴(yán)格按四級公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)”可節(jié)約工程投資約260 萬，同時(shí)減少項(xiàng)目用地及對環(huán)境的破壞。結(jié)合《標(biāo)準(zhǔn)》中“最大縱坡不應(yīng)大于12%（受限條件下經(jīng)論證可取14%）；連續(xù)上坡（或下坡）路段相對高差大于500m 時(shí)平均縱坡不宜大于5.5%”的規(guī)定，該段平縱指標(biāo)均符合《標(biāo)準(zhǔn)》要求。

3 總體設(shè)計(jì)思路

因設(shè)計(jì)人員側(cè)重考慮的因素、專業(yè)背景及對控制點(diǎn)的理解各有不同，故低等級越嶺公路走廊帶的選擇存在眾多可能性。越嶺線主要特點(diǎn)是需克服較大高差，故在選線時(shí)應(yīng)樹立“縱斷面為主控”的設(shè)計(jì)理念。對低等級越嶺線路線設(shè)計(jì)總體思路建議如下：

3.1 核實(shí)、解讀地形圖

地形圖為路線設(shè)計(jì)時(shí)最重要的基礎(chǔ)資料之一，設(shè)計(jì)前首先應(yīng)認(rèn)真核實(shí)、解讀地形圖。鑒于越嶺線通常位于“地勢險(xiǎn)峻、植被茂密”地段，給地形圖精準(zhǔn)測繪帶來一定難度，以往項(xiàng)目中已數(shù)次出現(xiàn)“地形圖中地形地貌與現(xiàn)場實(shí)際偏差較大，導(dǎo)致路線選擇不合理”的情況，故搜集到地形圖后應(yīng)對其進(jìn)行解讀，識別等高線、鞍部（見圖2）、山峰、盆地、山脊及陡崖等要素，將二維平面在腦海中轉(zhuǎn)換為三維模型，加深對地形的理解，隨后通過現(xiàn)場探勘、衛(wèi)星圖核實(shí)比對分析，確保地形圖準(zhǔn)確性，為后續(xù)設(shè)計(jì)工作奠定良好基礎(chǔ)。

圖2 地形圖與實(shí)景中的鞍部

3.2 明確邊界條件、重要控制點(diǎn)

3.2.1 各類制約項(xiàng)目路線走廊帶的用地

隨著國家對環(huán)保、自然資源的重視程度越來越高，越嶺線設(shè)計(jì)時(shí)受“耕保地、林地、濕地、水域及已出讓用地等”等各類用地影響也越來越大，對選線工作也提出了更高的要求，設(shè)計(jì)工作開展前需重視各種制約用地紅線的搜集，對上述用地盡量少占用或不占用，尤其是耕保地。現(xiàn)各級自然資源主管部門已逐步開展國土空間規(guī)劃的編制工作，將各類用地規(guī)劃融合至同一系統(tǒng)上，屆時(shí)可同步核實(shí)公路紅線與各用地紅線的關(guān)系，為日后公路選線工作提供了極大便利性[2]。

3.2.2 地形、地質(zhì)條件

越嶺線因受地形條件限制，全填方斷面或半填半挖斷面對路基壓實(shí)度、填料等指標(biāo)控制要求更高，故挖方相比于填方更便于實(shí)施，同時(shí)也可減少橋涵構(gòu)筑物的設(shè)置，故越嶺線路線選擇時(shí)盡量堅(jiān)持“挖凸保凹”的原則，即挖山脊，減少山谷地帶的布線，同時(shí)應(yīng)避開地質(zhì)不良地帶，如順向坡巖層，該地層對路塹邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生較大不利影響，嚴(yán)重時(shí)會將發(fā)生山崩，且該地層一般需對邊坡設(shè)置強(qiáng)支擋，增大項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)及工程投資。

3.2.3 沿線重要控制點(diǎn)

路線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)卮迩f分布、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展、區(qū)域路網(wǎng)等因素，科學(xué)規(guī)劃線路走向。重點(diǎn)考慮與人口聚集地、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、旅游景點(diǎn)等銜接，明確是否有必經(jīng)的鞍部、村落或其他服務(wù)對象，重點(diǎn)滿足交通出行條件不利村落的交通需求，提高公路輻射范圍，補(bǔ)齊基礎(chǔ)設(shè)施短板。

3.3 總體設(shè)計(jì)思路

低等級越嶺線路線設(shè)計(jì)是涉及眾多因素的系統(tǒng)工程，路線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)秉承“先總體再局部、局部反饋于總體、二者相輔相成”的總體設(shè)計(jì)思路，切忌在設(shè)計(jì)初期就陷入局部的細(xì)節(jié)中，防止總體路線變動(dòng)時(shí)造成大量返工。越嶺線路線設(shè)計(jì)時(shí)需先結(jié)合基礎(chǔ)資料、邊界條件及相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，以“平均縱坡指標(biāo)”為主導(dǎo)在大比例地形圖上進(jìn)行路線走廊帶的選擇?！豆仿肪€設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）（簡稱《規(guī)范》）8.3.4中規(guī)定：“越嶺路線連續(xù)上坡或下坡路段，相對高差大于500m 時(shí)平均縱坡應(yīng)不大于5.5%；相對高差大于500m時(shí)，平均縱坡應(yīng)不大于5%。任意連續(xù)3km 路段的平均縱坡宜不大于5.5%”。現(xiàn)結(jié)合上文中閩清縣某四級公路越嶺線路線設(shè)計(jì)經(jīng)歷，分析越嶺線路線設(shè)計(jì)的總體思路。

3.3.1 明確起終點(diǎn)高差、控制點(diǎn)及現(xiàn)狀道路長度

該項(xiàng)目起于現(xiàn)狀國道、終于現(xiàn)狀寺廟。現(xiàn)狀道路連續(xù)上坡段總長約7.1km，最大高差約514m，連續(xù)上坡段平均縱坡約7.2%。沿線主要服務(wù)對象（即控制點(diǎn)）為K1+400、K3+420 處企業(yè)。

3.3.2 初步推算總體路線長度、需展線的長度及可能的展線位置

為節(jié)省工程投資、減少新增用地及服務(wù)周邊既有群眾，舊路改擴(kuò)建項(xiàng)目應(yīng)盡可能多利用既有道路，盡量在原路線走廊帶的基礎(chǔ)上進(jìn)行選線。該項(xiàng)目連續(xù)上坡路段相對高差大于500m，故平均縱坡按規(guī)范中“應(yīng)不大于5%，且任意連續(xù)3km 路段的平均縱坡宜不大于5.5%”的要求進(jìn)行控制。為滿足上述要求，初步判斷連續(xù)上坡段路線總長度需10.3km（514m/5%），扣除此段舊路7.1km，初步判斷需展線約3.2km，綜合考慮地形、地質(zhì)、既有道路線形指標(biāo)及主要控制點(diǎn)等因素，在舊路全線范圍內(nèi)尋找具備展線條件的位置。經(jīng)分析，K2+000～K3+500、K4+300～K4+500 及K6+400～K7+100 段（舊路樁號，分別對應(yīng)圖3 中①、②、③）附近具有展線條件，在上述路段路線選線偏離原走廊帶后沿山勢進(jìn)行展線，展線長度不小于3.2km。

圖3 路線設(shè)計(jì)平面與現(xiàn)狀道路平面關(guān)系圖

3.3.3 在初步確定路線的基礎(chǔ)上，結(jié)合平縱橫設(shè)計(jì)指標(biāo)不斷修正路線

在滿足平均縱坡要求的初步路線走向基礎(chǔ)上，重點(diǎn)結(jié)合回旋線長度、合成坡、最大縱坡及最大坡長等技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行較詳細(xì)的平縱斷面線形設(shè)計(jì)。路線盡量斜切等高線由低往高展線，避免出現(xiàn)反坡，避免采用“陡坡最大坡長+緩坡最小坡長”的不利組合（控制任意連續(xù)3km 平均縱坡）。平縱橫設(shè)計(jì)完成后重新復(fù)核原初定路線的平均縱坡，若平均縱坡小于5%，說明路線總長度滿足要求，則進(jìn)入“任意連續(xù)3km 路段平均縱坡宜不大于5.5%”的局部控制；若平均縱坡大于5%，則說明路線總長度不足或起終點(diǎn)高差過大，需繼續(xù)加長路線或減小起終點(diǎn)高差。上述過程不斷反復(fù)修正，直至路線各項(xiàng)指標(biāo)滿足要求為止。最終該項(xiàng)目經(jīng)修正，連續(xù)上坡段（K0+000～K9+980）相對高差調(diào)整為495.7m，平均縱坡為5.1%，連續(xù)3km 平均縱坡均小于5.5%，滿足規(guī)范要求（見圖4）。

圖4 路線縱斷面設(shè)計(jì)圖

4 容易忽視的技術(shù)細(xì)節(jié)

4.1 回旋線最小長度取值

受低等級越嶺線地勢及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)影響，導(dǎo)致越嶺線曲線較多，部分設(shè)計(jì)人員在確定回旋線長度時(shí)習(xí)慣按《規(guī)范》中表7.4.3 最小長度取值。圖4 中回旋線最小長度僅為行車軌跡線曲率變化所需的最小長度，但《規(guī)范》中明確指出當(dāng)圓曲線按規(guī)定需設(shè)置超高時(shí)，回旋線長度應(yīng)不小于超高段長度，即回旋線最小長度應(yīng)在“曲率變化所需的最小長度”及“超高過渡所需緩和線長度”之間取大值，而非統(tǒng)一按《規(guī)范》中表7.4.3 中回旋線最小長度取值。

4.2 不同縱坡坡度組合下各坡段的最大設(shè)計(jì)坡長

《規(guī)范》8.3.2 規(guī)定了不同單一縱坡的最大坡長，如“設(shè)計(jì)速度為20km/h，縱坡坡度為7%時(shí)，最大坡長600m，縱坡坡度為8%時(shí)，最大坡長400m”。若連續(xù)上坡段出現(xiàn)不同縱坡組合，該如何確定各坡段最大坡長？對此問題《規(guī)范》并未給出明確要求，設(shè)計(jì)人員往往容易忽視此問題。如在上述標(biāo)準(zhǔn)下，第一坡段縱坡坡度7%，設(shè)計(jì)長度400m，第二坡段縱坡坡度為8%，其設(shè)計(jì)長度不應(yīng)超過多少m？假設(shè)第二坡段的設(shè)計(jì)長度為X，400/600+X/400≤1，則可求出第二坡段設(shè)計(jì)長度X≤133.33m。不同縱坡坡度組合下各縱坡的最大設(shè)計(jì)坡長可按上述方法進(jìn)行控制，若超出上述最大坡長，則需增設(shè)縱坡坡度小于3%的緩和坡段。

4.3 強(qiáng)化對行車視距的復(fù)核

低等級越嶺線受地形條件限制，經(jīng)常容易出現(xiàn)小半徑的路塹邊坡，容易存在視距不良的情況，此時(shí)需對會車視距進(jìn)行復(fù)核，不符合對應(yīng)的視距要求時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)和工程措施予以改善（詳見《規(guī)范》7.9.6）。但設(shè)計(jì)人員有時(shí)容易忽視對會車視距的復(fù)核，思想上存在一個(gè)誤區(qū)：“認(rèn)為只要路線線形指標(biāo)符合規(guī)范，默認(rèn)就不存在視距不滿足的問題。”但實(shí)際上低等級越嶺線設(shè)計(jì)中經(jīng)常出現(xiàn)“圓曲線半徑滿足相關(guān)要求，但視距不滿足要求”的情況，需引起設(shè)計(jì)人員重視。

5 結(jié)語

低等級越嶺線路線設(shè)計(jì)在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇時(shí)，應(yīng)在確保安全的前提下，把握“因地制宜，量力而行”的主要原則?？傮w思路上應(yīng)樹立“縱斷面為主控”的設(shè)計(jì)理念，首先應(yīng)掌握地形圖基礎(chǔ)知識、明確邊界條件、重要控制點(diǎn)。在開展設(shè)計(jì)時(shí)秉承“先總體再局部、局部反饋于總體”的總體設(shè)計(jì)思路，以“平均縱坡”為核心控制指標(biāo)進(jìn)行路線設(shè)計(jì)，在初步確定路線大致走廊帶的基礎(chǔ)上，結(jié)合具體平縱設(shè)計(jì)指標(biāo)不斷修正路線，最終確定滿足規(guī)范的路線線位。過程中需重點(diǎn)關(guān)注“回旋最小長度、不同縱坡坡度組合下各坡段的最大設(shè)計(jì)長度、行車視距”等容易忽視的問題，著實(shí)提高低等級越嶺線路線設(shè)計(jì)中的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性。