馬艷莉

(長治市通明公路勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 長治 046000)

1 引 言

公路作為連接城市經(jīng)濟(jì)、人員、文化的基礎(chǔ)設(shè)施工程，極大地促進(jìn)了城市與城市、人與人之間的經(jīng)濟(jì)和文化交流。近年來中國為西部大開發(fā)戰(zhàn)略投入了大量資金[1]。西部與其他地區(qū)的交通網(wǎng)絡(luò)是這一戰(zhàn)略的重要組成部分，為此我國交通基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展愈加迅速，截止至十三五規(guī)劃，我國已建成大量的公路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施。如青藏鐵路，鄭西高速等。隨著西部大開發(fā)和一帶一路戰(zhàn)略的實(shí)施，鐵路、公路等線性延伸的基礎(chǔ)設(shè)施工程必然要經(jīng)過山區(qū)。由于大陸板塊的擠壓、碰撞，這些地區(qū)的工程建設(shè)直接或間接地遇到一系列與構(gòu)造活動(dòng)有關(guān)的問題[2]。例如，連續(xù)的故障活動(dòng)會(huì)導(dǎo)致工程設(shè)施的故障。地震誘發(fā)的滑坡、土壤液化和凍土也可能威脅工程結(jié)構(gòu)的安全。這也是活動(dòng)構(gòu)造區(qū)被認(rèn)為是高風(fēng)險(xiǎn)的原因。山區(qū)的景觀地質(zhì)條件復(fù)雜多變，橋梁和隧道相互貫通是常有的事[3]，在橋隧交接處也易發(fā)生交通事故。2008年汶川地震引發(fā)的滑坡導(dǎo)致了公路交通中斷(如圖1所示)，引發(fā)了人們對(duì)山區(qū)公路安全的重視。因此，如何正確評(píng)價(jià)公路走廊沿線工程地質(zhì)條件，最大限度地降低風(fēng)險(xiǎn)，提供合理的公路選址方案和設(shè)計(jì)方案，是公路建設(shè)的關(guān)鍵問題。

圖1 滑坡災(zāi)害

在公路施工過程中不可避免的會(huì)對(duì)沿線的生態(tài)環(huán)境和自然風(fēng)景造成破壞，更為嚴(yán)重的將會(huì)導(dǎo)致水土流失進(jìn)而導(dǎo)致嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害(如圖2所示)。因此山區(qū)公路選線需要額外注重環(huán)境保護(hù)。對(duì)于這些問題，不僅需要相關(guān)政府部門加大監(jiān)管力度，建立相關(guān)責(zé)任制度，晚上行業(yè)規(guī)范，相關(guān)從業(yè)人員更應(yīng)當(dāng)以身作則，在設(shè)計(jì)規(guī)劃時(shí)做到未雨綢繆。

圖2 改擴(kuò)建誘發(fā)地基沉降

公路選線作為公路設(shè)計(jì)規(guī)劃中先行和總領(lǐng)的環(huán)節(jié)。確立的規(guī)劃路線方案是否合理，不僅影響線路的順利建成，也影響道路運(yùn)營后所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，這就決定了公路建設(shè)的總體目標(biāo)能否順利實(shí)現(xiàn)。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，中國的公路工程得到了快速的發(fā)展，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。本文在傳統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)路線選擇的基礎(chǔ)上，先后提出了規(guī)劃路線選擇、綠色路線選擇、環(huán)保路線選擇、資源路線選擇等新的路線選擇概念。這些新路線選擇思想和概念有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是，他們都強(qiáng)調(diào)公路建設(shè)不僅要考慮自己的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特征，而且從大局，關(guān)注高速公路之間的協(xié)調(diào)和自然環(huán)境、經(jīng)濟(jì)布局，以及沿途的社會(huì)發(fā)展。

本文研究的山區(qū)公路路線選線原則不僅符合傳統(tǒng)國家規(guī)范要求，而且強(qiáng)調(diào)公路路線與沿線地區(qū)的和諧共存。即公路路線與沿線地區(qū)的文化經(jīng)濟(jì)生態(tài)產(chǎn)業(yè)形成生態(tài)友好、互利互助、相互協(xié)調(diào)發(fā)展的發(fā)展路徑。

2 山區(qū)公路選線原則

就選線這一角度而言，山區(qū)公路與普通道路相比，其主要原則如表1所示。

表1 選線原則

2.1 安全性原則

中國的地理?xiàng)l件復(fù)雜多變，具有諸如：飽和軟黏土地質(zhì)、濕陷性黃土地質(zhì)、喀斯特地形等復(fù)雜的:地質(zhì)環(huán)境，這些地質(zhì)環(huán)境往往會(huì)在外因作用下發(fā)生塌陷、沉降等災(zāi)害現(xiàn)象。此外，山區(qū)公路由于落差較大，往往在山體內(nèi)部會(huì)存在暗河、地下水等復(fù)雜的水文條件。這些潛在的水文變化會(huì)導(dǎo)致護(hù)坡、路基受到侵蝕，進(jìn)而發(fā)生滑塌對(duì)人民的經(jīng)濟(jì)和生命安全造成嚴(yán)重影響，因此在進(jìn)行山區(qū)公路選線時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)秉持著安全性的基本原則，對(duì)于特殊地質(zhì)本著“能避則避”的基本原理，當(dāng)無法避免時(shí)，應(yīng)當(dāng)盡量使設(shè)計(jì)值偏保守，預(yù)留足夠的設(shè)計(jì)安全冗余值，以提高公路整體安全性。

2.2 經(jīng)濟(jì)性原則

山區(qū)公路建設(shè)往往伴隨著大量的土石方填挖，而在山區(qū)，由于海拔和交通限制，土石方的開挖明顯會(huì)導(dǎo)致施工成本提高，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行選線時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮運(yùn)距問題，做到“移山填溝”，合理的降低土石方運(yùn)距。

此外,山區(qū)的河谷地段往往是重要的經(jīng)濟(jì)作物種植區(qū)，同時(shí)也是主要的人口聚集地，在進(jìn)行山區(qū)道路選線時(shí)，不能“因噎廢食”，切不可為了避免較大落差而直接穿過河谷的居民區(qū)，這不僅會(huì)提高施工的經(jīng)濟(jì)成本，還可能導(dǎo)致居民沖突，另一方面也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。

2.3 環(huán)保性原則

社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步應(yīng)該增強(qiáng)人們的獲得感和幸福感，而不應(yīng)該因?yàn)榈缆方ㄔO(shè)而破壞人們的生活環(huán)境。道路的建設(shè)和運(yùn)營會(huì)產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，影響人們的生活和工作。因此，在路線選擇上要盡量避免居民區(qū)和大村落。很多拆遷會(huì)引起社會(huì)問題，引起人們對(duì)道路建設(shè)的思考。當(dāng)需要通過居民聚集地時(shí)，應(yīng)減少公路運(yùn)營施工過程中引發(fā)的噪聲和振動(dòng)，使影響降到最低。

2.4 分批修建原則

山區(qū)道路往往交通量較低，應(yīng)當(dāng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)初期，對(duì)山區(qū)道路的交通量進(jìn)行實(shí)地的勘察和詳細(xì)的論證，避免一次性、大批量的公路施工，這不僅會(huì)提高施工的經(jīng)濟(jì)成本，還會(huì)對(duì)山區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成不可挽回的破壞，應(yīng)當(dāng)做到有的放矢，合理的分批次修建。

2.5 保護(hù)文物原則

山區(qū)往往存在一些古廟、古寺等保護(hù)性文物，設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行山區(qū)道路設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好充分調(diào)研工作，避免路線穿越保護(hù)區(qū)。

2.6 最優(yōu)性原則

山區(qū)道路選線的原則就是根據(jù)工程布局的基本走向和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，輔以生態(tài)環(huán)保的設(shè)計(jì)思想與理念，結(jié)合工程所處的實(shí)際地理位置、地質(zhì)情況、水文情況以及周圍的各種建筑、施工條件等影響因素，綜合考慮，最終確定一條經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)上可行且生態(tài)環(huán)保的最優(yōu)路線。最優(yōu)路線的確定往往是一個(gè)復(fù)雜的過程，其影響因素眾多，諸如上述的安全性原則、經(jīng)濟(jì)性原則、環(huán)保型原則和保護(hù)文化原則等，這需要設(shè)計(jì)人員能夠?qū)⒃O(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行分解，將復(fù)雜的問題簡單化，在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，再逐漸的將問題復(fù)雜化，選出多條可行性的路線方案，再從經(jīng)濟(jì)角度、環(huán)保角度、施工難度、工程造價(jià)等多方面進(jìn)行深入對(duì)比，最后得到最佳路線。最終形成如圖3所示的山區(qū)公路選線原則。

圖3 山區(qū)公路選線原則

3 山區(qū)公路的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 平面線型設(shè)計(jì)要點(diǎn)

平面線型設(shè)計(jì)由直線、圓曲線、回旋線等合理組合構(gòu)成，平面線型設(shè)計(jì)要滿足相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求。具體而言：直線路段的最大長度不宜過長，避免造成視覺疲勞；圓曲線應(yīng)當(dāng)盡量取規(guī)范要求的最大半徑，在山區(qū)公路由于高差限制，可以首取一般最小半徑，盡量避免極限半徑。

3.2 縱斷面線型設(shè)計(jì)要點(diǎn)

縱斷面的線型設(shè)計(jì)主要關(guān)注以下幾個(gè)要求：

(1)最大縱坡，山區(qū)道路由于海拔變化較大，往往縱坡坡度較大，對(duì)汽車的性能由較大要求，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)合理設(shè)置縱坡，避免較大坡腳造成汽車無法爬坡，甚至發(fā)生溜坡的現(xiàn)象。

(2)最小縱坡，山區(qū)降雨事故多發(fā)，為了滿足排水要求，對(duì)最小縱坡要求與常規(guī)公路亦不相同，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)預(yù)留好最小縱坡。

(3)最小坡長，為提高行車舒適度，減少車輛顛簸，設(shè)計(jì)人員需要重點(diǎn)關(guān)注最小縱坡坡長。

(4)最大縱坡，發(fā)動(dòng)機(jī)在較大的坡度下，為了滿足汽車最小上升牽引力，往往會(huì)過熱工作；而在下坡時(shí)，頻繁使用剎車片會(huì)降低汽車使用壽命，嚴(yán)重時(shí)則會(huì)導(dǎo)致交通事故。

3.3 平縱線型組合要點(diǎn)

山區(qū)公路地形變復(fù)雜，平面轉(zhuǎn)彎與縱向爬坡往往并存，為了提高駕駛員的駕車體驗(yàn)，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵守“平包豎”的原則。

3.4 其他要點(diǎn)

(1)視覺要點(diǎn)

在山區(qū)公路中，駕駛員往往會(huì)突然降低行車速度，隨著行車車速的降低，駕駛員的動(dòng)態(tài)視力上升的越多，駕駛員的視角越近，駕駛員的視野越寬，駕駛員接收到的道路信息越多。但這往往并不是都有利的，道路信息的快速變化往往會(huì)給人腦帶來錯(cuò)誤的認(rèn)知，進(jìn)而造成疲勞駕駛。

(2)氣候要點(diǎn)

氣候問題(如雨、雪、霧、沙塵暴等因素)是影響駕駛體驗(yàn)的主要因素之一，如雨雪天氣下，在輪胎與路面之間水膜的作用下，汽車的制動(dòng)距離會(huì)大大增加，沙塵暴天下由于能見度低往往會(huì)影響駕駛員的正確判斷和操作。上述氣候問題都將給交通安全帶來極大的危害。

目前對(duì)雨雪路面的防滑措施主要是撒沙、木屑和鹽。而山地公路在不同路段的高程、溫度、光照等方面存在差異；實(shí)施起來很困難。此外，道路的平整性、整體強(qiáng)度和抗滑性也影響著交通安全。在山區(qū)公路中行駛時(shí)，一個(gè)小石子或一點(diǎn)點(diǎn)損壞都可能導(dǎo)致重大交通事故。因此，良好的公路防水排水設(shè)計(jì)，穩(wěn)定的路面性能是減少公路事故發(fā)生的有效途徑。

4 山區(qū)生態(tài)路線選擇的方法和步驟

路線選擇方案的評(píng)價(jià)指標(biāo)很多，在判斷路線方案時(shí)應(yīng)充分考慮各種影響因素。但實(shí)際上，指標(biāo)過多會(huì)相互影響和干擾，增加判斷的難度。這就要求選擇能夠反映客觀現(xiàn)實(shí)的具有普遍代表性的指標(biāo)。常見的指標(biāo)選擇方法有理論對(duì)比法、頻率分布法、專家調(diào)查法、最大不相關(guān)法等。相關(guān)從業(yè)人員在進(jìn)行指標(biāo)選擇時(shí)，可以選擇上述方法中的一種或者多種對(duì)其進(jìn)行自由組合。山區(qū)公路生態(tài)路線選線是以行業(yè)規(guī)范為前提，以環(huán)境保護(hù)為基本條件，結(jié)合考慮眾多因素，由點(diǎn)到面，由局部到整體的綜合選線方法

綜上所述，公路生態(tài)選線就是要堅(jiān)持環(huán)保理念，運(yùn)用地理信息系統(tǒng)等選線新技術(shù)，結(jié)合環(huán)境影響評(píng)價(jià)方法，綜合考慮各因素，從整體到局部，從表面到帶，從引線到線條，逐漸確定線條的空間位置。參考公路選線的一般思路，華南山區(qū)生態(tài)選線的步驟總結(jié)如下。

4.1 確定路線選擇研究區(qū)域

山區(qū)公路選線需要根據(jù)路線的起點(diǎn)、終點(diǎn)和路線的主要城市確定路線的基本方向，在小規(guī)模的地形圖上規(guī)劃路線可能通過的走廊，確定研究區(qū)域的范圍。建議的研究區(qū)域應(yīng)符合規(guī)劃比較和環(huán)境影響評(píng)估的要求。

4.2 環(huán)境調(diào)查與分析

首先，需要對(duì)區(qū)域土地規(guī)劃利用進(jìn)行調(diào)查研究，對(duì)土地性質(zhì)和土地職能展開充分調(diào)研。結(jié)合當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)景觀敏感點(diǎn)合理布置規(guī)劃公路路線廊道帶，減少或避免公路建設(shè)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。

4.3 公路線路規(guī)劃設(shè)計(jì)

在確立對(duì)環(huán)境影響較小的公路路線廊道帶后，結(jié)合谷歌地球等信息數(shù)據(jù)庫獲取路線相關(guān)參數(shù)，將環(huán)境信息參數(shù)轉(zhuǎn)換為公路路線設(shè)計(jì)參數(shù)，最后輔助緯地、鴻業(yè)等公路路線制圖軟件進(jìn)行山區(qū)公路路線規(guī)劃設(shè)計(jì)。

4.4 路線方案的評(píng)估與優(yōu)化

公路生態(tài)路線選擇的最后一步是對(duì)不同的路線方案進(jìn)行比較和選擇。要綜合考慮公路建設(shè)對(duì)沿線自然環(huán)境的破壞和對(duì)沿線經(jīng)濟(jì)社會(huì)的影響，提出不利影響的預(yù)防措施，并選擇最優(yōu)方案。

5 結(jié) 論

總結(jié)了山區(qū)公路選線的主要原則，回顧了山區(qū)公路設(shè)計(jì)中平、縱曲線及其組合的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，分析了視覺和氣候等重要設(shè)計(jì)因素，最后總結(jié)了山區(qū)公路生態(tài)路線選擇的方法和步驟。為了減少山區(qū)公路交通事故，提高道路安全，設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)當(dāng)充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蚝铜h(huán)境條件，做到因地制宜，就地取材，其次應(yīng)當(dāng)以人為本，更好的從人文角度出發(fā)，設(shè)計(jì)出人路交互友好的山區(qū)公路。