摘要：為深入研究山嶺重丘區(qū)公路選線的設(shè)計要點，文章從山嶺重丘區(qū)公路特點出發(fā)，分析了其選線原則、總體思路、方案比選及最優(yōu)解分析等核心設(shè)計要點，并以實際工程為案例，對其選線過程進(jìn)行了詳細(xì)分析，運用所分析的設(shè)計要點選出該工程最優(yōu)路線，為山嶺重丘區(qū)公路選線提供借鑒。

關(guān)鍵詞：公路選線;山嶺重丘區(qū);總體思路;方案比選;最優(yōu)解

中圖分類號：U412.32

0 引言

隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大力投入，作為帶動山嶺重丘地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，實現(xiàn)全面脫貧與鄉(xiāng)村振興的重要基礎(chǔ)設(shè)施，山嶺重丘區(qū)公路也得到了蓬勃發(fā)展[1-2]。而選線作為山嶺重丘區(qū)公路建設(shè)最核心也是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，需從地形、地質(zhì)條件差、區(qū)域控制點多等實際出發(fā)，考慮路線基本走向和技術(shù)指標(biāo)，結(jié)合環(huán)評水保、土地指標(biāo)、施工因素及經(jīng)濟(jì)因素，由淺至深，逐步深入，分步驟進(jìn)行方案的全方位、多層次比選，選出的路線方案才能達(dá)到最優(yōu)[3-7]。相對平原地區(qū)，諸多復(fù)雜因素使得山嶺重丘區(qū)公路選線難度變得很大。然而，一旦路線設(shè)計出現(xiàn)問題，不僅會造成工程投資的增加，而且可能埋下嚴(yán)重的安全隱患，從而影響山嶺重丘區(qū)公路的建設(shè)水平。

因此，對山嶺重丘區(qū)公路的選線要點進(jìn)行研究，可以提高山嶺重丘區(qū)公路設(shè)計的總體水平，保證整個項目的安全與質(zhì)量，降低工程造價。

本文在以往研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合路線設(shè)計規(guī)范與實踐設(shè)計經(jīng)驗，從山嶺重丘區(qū)公路特點入手，分析其選線原則、總體思路、方案比選、最優(yōu)解分析等核心設(shè)計要點，再以某山嶺重丘區(qū)公路工程選線案例為例進(jìn)行詳細(xì)的分析，運用所分析的設(shè)計要點選出其最優(yōu)路線，為山嶺重丘區(qū)公路選線提供借鑒。

1 山嶺重丘區(qū)公路特點分析

相比平原地區(qū)，山嶺重丘區(qū)地形多變、地質(zhì)復(fù)雜，公路路線設(shè)計需全方位、多層次考慮，才能確保方案經(jīng)濟(jì)可行、對自然環(huán)境影響最小。其特點主要有：

（1）技術(shù)難度大：需克服大高差及平縱指標(biāo)均衡的難題，重點解決埡口位置、過嶺高程和埡口兩側(cè)展線三個核心問題。

（2）用地空間少：地形陡峭，可直接利用的土地及道路較少，直接決定了路線走向。

（3）不良地質(zhì)多：滑坡、泥石流、崩塌等不良地質(zhì)頻繁多發(fā)，地質(zhì)選線難度大。

（4）環(huán)境要求高：路基高邊坡多，大填大挖多，對環(huán)境影響大，需嚴(yán)格控制相關(guān)指標(biāo)。

（5）工程造價高：相比于平原公路，山嶺重丘公路總體造價高，包括構(gòu)造物建設(shè)費用、不良地質(zhì)處理費用、環(huán)境保護(hù)費用等。

2 山嶺重丘區(qū)公路選線要點分析

2.1 總體原則

在對山嶺重丘區(qū)公路進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)深入調(diào)查沿線各類敏感點及礦產(chǎn)資源;綜合考慮與相關(guān)公路、鐵路、輸電線路、油氣管道等平面或交叉關(guān)系;充分利用地形條件，合理確定埡口位置，盡可能避免高填深挖等現(xiàn)象;盡可能少占基本農(nóng)田，重視環(huán)境保護(hù)。

此外，還應(yīng)結(jié)合其他運輸系統(tǒng)的布局，考慮公路網(wǎng)規(guī)劃、公路功能與等級等情況;考慮社會、經(jīng)濟(jì)因素和復(fù)雜的自然條件等影響。

2.2 總體思路

根據(jù)《公路路線設(shè)計規(guī)范》，并結(jié)合道路設(shè)計經(jīng)驗，山嶺重丘區(qū)公路選線總體思路如圖1所示?，F(xiàn)對選線過程中資料收集、方案初定、實地踏勘、控制點選擇4大關(guān)鍵要點進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.2.1 資料收集

（1）地形圖（一般收集1∶50 000、1∶10 000、1∶2 000）、無人機(jī)航拍照片、已有的調(diào)查資料。

（2）交通量及交通組成等交通調(diào)查資料。

（3）與本工程相交的道路資料。

（4）路線所經(jīng)范圍的自然條件（包括沿線地質(zhì)、水文、氣候等）。

（5）路線所經(jīng)范圍的城鎮(zhèn)、基本農(nóng)田圖斑、相關(guān)規(guī)劃等資料。

（6）與路線方案有關(guān)的其他資料。

2.2.2 方案初定

實地勘察之前在地形圖上（1∶50 000或1∶10 000）初步選出可行的各種方案。重點應(yīng)在地形復(fù)雜、外界干擾多和牽扯面大的受控路段進(jìn)行方案比選，如較大溝渠、埡口、礦區(qū)、水源保護(hù)區(qū)、生態(tài)保護(hù)區(qū)、風(fēng)俗敏感區(qū)、重要城鎮(zhèn)等。

2.2.3 實地勘察

（1）初步落實各控制點的具體位置。

（2）對路線、大橋、隧道等提出推薦方案。

（3）分段提出采用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和主要指標(biāo)。

（4）在對調(diào)查資料進(jìn)行深入研究后，分析對比，鎖定影響路線方案的各大控制點，如埡口位置、過嶺高程、埡口兩側(cè)展線條件、特大橋橋位、與其他公路或鐵路相交位置及高程，不良地質(zhì)地段等。

（5）調(diào)查筑路材料地材如砂、石等價格，外購材料如鋼鐵、水泥、木材等價格，運距、供應(yīng)量情況等。

（6）其他如沿線民族習(xí)俗、居住生活供應(yīng)、氣候特征、地形險阻等情況也應(yīng)進(jìn)行調(diào)查。

2.2.4 控制點選擇

（1）確定路線起、終點，連接的主要城鎮(zhèn)。

（2）走廊控制因素分析：地形、不良地質(zhì)、水文、環(huán)境、文物、軍事設(shè)施、風(fēng)俗敏感點、基本農(nóng)田等。

（3）路線方案擬定：在項目可行前提下，權(quán)衡節(jié)點需求與線形，保留方案應(yīng)具有代表性，該避讓的避讓，該穿過的穿過，不過分強(qiáng)調(diào)工點組合。

（4）針對不同的控制節(jié)點，采用如下措施：

①經(jīng)過沿線城鎮(zhèn)的路線布置

公路應(yīng)結(jié)合城鎮(zhèn)規(guī)劃，采用“近鎮(zhèn)不進(jìn)鎮(zhèn)”的原則。

②經(jīng)過重大工程地質(zhì)災(zāi)害的路線布置

調(diào)查沿線重大工程地質(zhì)災(zāi)害的范圍、分布和嚴(yán)重程度，論證并確定繞避或整治方案。

③經(jīng)過橋梁節(jié)點的路線布置

特大橋、技術(shù)復(fù)雜性大橋的橋位作為路線方案的控制點進(jìn)行分析，中、小橋涵服從路線總體方案進(jìn)行設(shè)置。

④經(jīng)過水庫、軍事設(shè)施等節(jié)點的路線布置

水庫、軍事設(shè)施的位置，應(yīng)為路線走向控制節(jié)點，路線應(yīng)盡量避繞。

⑤經(jīng)過平交（等級路）節(jié)點的路線布置

平面交叉交角宜為直角;斜交角度<70°時，平面交叉應(yīng)通過調(diào)整匝道線形或通過分隔島和倒流島的布置使交角接近于直角。

2.3 山嶺重丘區(qū)公路路線方案的擬訂與比選要點

路線方案比選是路線設(shè)計的重要環(huán)節(jié)，是通過對可行方案的技術(shù)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、社會環(huán)境影響等進(jìn)行全方位、深層次、同深度的分析論證，選出最合理的路線方案。具體比選指標(biāo)如下：

（1）技術(shù)指標(biāo)：包括路線長度、圓曲線最小半徑及個數(shù)、路線增長系數(shù)、最大縱坡及其最大最小坡長、最小豎曲線半徑等。

（2）經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：主要包括土石方、排水及防護(hù)的各大路基工程數(shù)量、路面工程數(shù)量、橋隧比、征拆地數(shù)量等影響造價的主要指標(biāo)。

（3）經(jīng)濟(jì)效益及社會效益分析綜合對比。

2.4 平、縱線形及其組合要點

（1）平面：平面上不強(qiáng)拉直線，盡量采用與地形協(xié)調(diào)的長緩曲線，同向曲線宜用≥6 v的直線段，反向曲線間應(yīng)有≥2 v的直線段，直線過短則采用S型曲線。

（2）縱面：縱面起伏不應(yīng)過于頻繁，坡長宜長，縱坡宜緩，避免鋸齒型坡和短距離的“駝峰”和“凹陷”。相距不遠(yuǎn)的同向豎曲線盡量連接，反向豎曲線最好有一段直線。

（3）平縱組合：長陡下坡盡頭避免設(shè)小半徑曲線。最不利的情況是凸曲線與小半徑曲線相隔太近，因凸曲線阻礙視線，失去引導(dǎo)視線的作用，應(yīng)使平、豎曲線重合，注重行車安全性及舒適性。

3 山嶺重丘區(qū)公路選線案例分析

3.1 案例工程背景簡介

本案例工程位于廣西東部，路線大致走向為自東向西，起終點明確，地處山嶺重丘區(qū)。下文對其選線過程進(jìn)行詳細(xì)分析，重點分析其方案比選過程。

3.2 案例工程選線詳細(xì)分析

根據(jù)不同的埡口位置，如圖2所示，擬定了兩個方案，分別是圖中的方案一、方案二及其局部比較線方案。

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（1）控制點選定，埡口位置選定

固定控制點為總體布局中確定的點。

方案一A、F為固定控制點，選定B控制點為埡口位置。

方案二①、⑩為固定控制點，選定②控制點為埡口位置。

（2）加密控制點

在體現(xiàn)路線輪廓的基礎(chǔ)上，根據(jù)期間細(xì)部地形加設(shè)中間控制點，路線方案才能具體確定。

方案一路線于B控制點處挖開埡口，根據(jù)試坡布線的方法大致可以確定E點控制點位置在圖2所示位置，路線繼續(xù)沿山脊線布線，經(jīng)過控制點C、D、E，終于F點。

方案二①與⑩之間跨越四個山梁，三個山谷，包括三組半起伏。根據(jù)試坡布線的方法大致可判斷控制點⑥的大致位置在圖2所示位置。經(jīng)過控制點③、⑤、⑦、⑨，填方大，經(jīng)過控制點②、④、⑥、⑧，挖方較大，做到填挖平衡，終于⑩。

②與⑩之間包括兩組起伏，路線如直連線布線，填方過大，走勻坡線，工程雖小，但路線曲折，走中間合理。

試線完成以后，再從技術(shù)指標(biāo)、工程規(guī)模、地質(zhì)條件、安全性、生態(tài)環(huán)保及基本農(nóng)田占用情況等角度定性分析方案一及方案二，尋求方案最優(yōu)解，如表1所示。

經(jīng)綜合比較可知，方案一基本沿舊路布線，縱面指標(biāo)稍差，但舊路利用率高，基本不占農(nóng)田，施工方便且行車、運營安全性更優(yōu);方案二雖然縱面指標(biāo)稍高，充分利用地形展線，但因路線稍長、工程量大、新征土地較多、造價較高、其他優(yōu)勢不明顯而被放棄。

4 結(jié)語

綜上分析，山嶺重丘區(qū)公路選線是一個通過尋找控制點并處理好中間相互關(guān)系的過程。其基本流程為總體布局定好大方向，再到主要控制點的選定，結(jié)合地形、地質(zhì)及地物條件決定細(xì)部。在這一過程中對可能的輪廓方案進(jìn)行比選，保留2～3個方案，進(jìn)行下一步細(xì)部地形加密控制點的工作，再結(jié)合技術(shù)指標(biāo)、工程規(guī)模、地質(zhì)條件、行車安全性、生態(tài)環(huán)保及基本農(nóng)田占用情況等角度來分析，才能最后確定路線方案。

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作者簡介：

陳仕奇（1985—），工程師，主要從事道路設(shè)計工作。