路璐

（撫州贛東公路設(shè)計(jì)院有限公司，江西撫州 344000）

0 引言

公路的路線設(shè)計(jì)與自然環(huán)境有著緊密的聯(lián)系，同時(shí)也會(huì)受到地質(zhì)或地形條件的影響。公路建設(shè)在一定程度上會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞，基于生態(tài)理念的公路選線倡導(dǎo)建設(shè)綠色公路、創(chuàng)造綠色交通體系，以路線設(shè)計(jì)與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)為主要設(shè)計(jì)原則，實(shí)現(xiàn)道路交通建設(shè)的良性發(fā)展。

1 生態(tài)選線理念下公路路線設(shè)計(jì)的原則

首先，遵循安全第一的原則。路線設(shè)計(jì)旨在為人們的出行提供便利，保障車輛行駛安全，所以生態(tài)選線理念下，安全是路線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要點(diǎn)，需保障駕駛?cè)藛T人身安全，選線需以公路結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)公路施工的標(biāo)準(zhǔn)化，促進(jìn)路線設(shè)計(jì)與自然生態(tài)環(huán)境的相互協(xié)調(diào)。其次，遵循可持續(xù)發(fā)展的原則。迎合生態(tài)發(fā)展理念進(jìn)行路線設(shè)計(jì)，考慮道路沿線的自然條件與生態(tài)資源，根據(jù)城鄉(xiāng)規(guī)劃需要，調(diào)查區(qū)域內(nèi)的耕地與林地資源現(xiàn)狀，調(diào)整設(shè)計(jì)路線，避開生態(tài)保護(hù)區(qū)，避免公路建設(shè)對(duì)自然資源過多消耗。同時(shí)，還應(yīng)減少征地拆遷，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀打造分離式或互通式的立交通道，避免公路建設(shè)給居民生活帶來不便。最后，遵循環(huán)境保護(hù)的原則，這是生態(tài)選線設(shè)計(jì)的基本原則。路線設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免對(duì)環(huán)境造成破壞，發(fā)揮自然環(huán)境的生態(tài)調(diào)節(jié)能力，順應(yīng)自然發(fā)展進(jìn)行公路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與線性設(shè)計(jì)，加強(qiáng)對(duì)沿線道路設(shè)施的合理規(guī)劃，確保公路結(jié)構(gòu)有效地融入生態(tài)環(huán)境[1]。

2 生態(tài)選線理念在公路路線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 合理選用線形指標(biāo)，確定公路等級(jí)

以實(shí)際工程為案例，某公路的設(shè)計(jì)速度是100km/h，道路路基寬度為26m，沿線范圍內(nèi)有高壓線和建筑物等地物，溝道區(qū)域狹窄，道路兩側(cè)山體比較陡峭，路線的設(shè)計(jì)容易受到地形條件影響。對(duì)于道路的平面設(shè)計(jì)，在重視交通安全，兼顧工程投資的前提下，建議合理選用線形指標(biāo)，盡可能地避免線形指標(biāo)過高而大填大挖，因?yàn)榇竺娣e的道路基坑開挖與回填會(huì)破壞周圍生態(tài)，影響環(huán)境的美觀性。選擇平曲線半徑指標(biāo)時(shí)，考慮曲線區(qū)域車輛行駛速度，保持相鄰線形指標(biāo)之間的均衡。科學(xué)安排標(biāo)志線，合理布設(shè)避險(xiǎn)車道，降低地形條件對(duì)路線設(shè)計(jì)的限制，防止路線范圍內(nèi)發(fā)生交通事故。圓曲線與直線相互連接時(shí)，道路的路拱橫坡會(huì)產(chǎn)生變化，即超高變化，此時(shí)應(yīng)在線路設(shè)計(jì)中合理設(shè)置超高過渡段。如果設(shè)計(jì)行車速度要求不小于60km/h，應(yīng)在回旋線范圍內(nèi)設(shè)置過渡段，當(dāng)回旋線長度較小時(shí)，超高漸變率將會(huì)增大，此時(shí)路拱橫坡將會(huì)因變化過大而扭曲，給行車安全帶來不利影響；回旋線如果過大，超高漸變率將會(huì)減小，路面排水有可能受到影響，所以建議將超高漸變段設(shè)置在緩和曲線范圍內(nèi)，相應(yīng)計(jì)算公式如式（1）所示。

式（1）中：Ls為緩和曲線長度；B為超高旋轉(zhuǎn)軸線到車道外側(cè)的寬度，m；?i為超高坡度和路拱橫坡間的差異；p為超高漸變率，是旋轉(zhuǎn)軸和車道外側(cè)邊緣線之間相對(duì)升降的比率。一般情況下，雙車道行車速度為60km/h 時(shí)，超高漸變率為1/175，緩和曲線長度規(guī)范值為7m。

通常，公路等級(jí)的選擇與確定是一項(xiàng)綜合性工作，以保障路線設(shè)計(jì)效果為前提。公路等級(jí)提高的同時(shí)，行車速度和道路曲線半徑指標(biāo)也會(huì)作出相應(yīng)調(diào)整，路基寬度擴(kuò)大，土石方工程量增加，工程造價(jià)顯著提升。如果山區(qū)公路等級(jí)為二級(jí)，路基與路面寬度分別為10m 和8.5m，土石方工程量為875.7 萬m3，漿砌石防護(hù)工程量為41.4 萬m3，則工程造價(jià)估算結(jié)果為16600 萬元。當(dāng)山區(qū)公路等級(jí)從二級(jí)變?yōu)槿?jí)時(shí)，路基與路面寬度分別為8.5m 和7.5m，土石方工程量為863.4 萬m3，漿砌石防護(hù)工程量為30.2 萬m3，工程造價(jià)估算結(jié)果為13900 萬元。對(duì)比后發(fā)現(xiàn)二級(jí)與三級(jí)公路之間的造價(jià)價(jià)差達(dá)到了2700 萬元。由此可見，公路等級(jí)降低，路基與路面寬度減小，相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)也會(huì)下降，公路工程規(guī)?？s小，同時(shí)造價(jià)成本也會(huì)降低。對(duì)于公路等級(jí)的確定，應(yīng)根據(jù)公路所需功能，兼顧自然環(huán)境與生態(tài)發(fā)展要求，按照規(guī)范完成路線的合理設(shè)計(jì)，保障在路線范圍內(nèi)的行車安全。

2.2 保護(hù)耕地資源

生態(tài)理念下強(qiáng)調(diào)路線選線必須加強(qiáng)對(duì)耕地資源的保護(hù)，尤其是對(duì)于山地區(qū)域，耕地資源就是最寶貴的資源。產(chǎn)量高的耕地多數(shù)處于平坦地區(qū)，這里同時(shí)也是修建公路的最佳地區(qū)，如何加強(qiáng)對(duì)路線的優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)兼顧對(duì)耕地的保護(hù)，是路線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。如果方案內(nèi)存在較大區(qū)域的耕地，該方案將難以通過，后續(xù)必須對(duì)方案作出更改，重新規(guī)劃路線走向。因此，從項(xiàng)目勘查設(shè)計(jì)階段開始，就需要基于生態(tài)理念遵循保護(hù)耕地的原則，減少對(duì)農(nóng)田的占用，加強(qiáng)對(duì)非耕地區(qū)域的利用，做好對(duì)荒山或廢棄土地的開發(fā)。

2.3 科學(xué)規(guī)劃服務(wù)區(qū)選址

服務(wù)區(qū)是公路沿線的重要設(shè)施，也是公路路線設(shè)計(jì)必須考慮的內(nèi)容。從生態(tài)理念入手，服務(wù)區(qū)的規(guī)劃應(yīng)與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。經(jīng)過實(shí)地考察后，結(jié)合路網(wǎng)、農(nóng)用土地一級(jí)開發(fā)規(guī)劃情況，從整體角度入手進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，規(guī)劃服務(wù)區(qū)的選址。為了促進(jìn)服務(wù)區(qū)建設(shè)與地域發(fā)展的統(tǒng)一，服務(wù)區(qū)建設(shè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)荒地資源的利用，防止占用農(nóng)田或生態(tài)紅線，避免大范圍征地拆遷，盡可能地減少造價(jià)投入。該項(xiàng)目在路線設(shè)計(jì)時(shí)，服務(wù)區(qū)的設(shè)置充分利用了河道灘涂等平緩地區(qū)，在達(dá)到防洪標(biāo)準(zhǔn)的前提下設(shè)置特色化開放式服務(wù)區(qū)，推動(dòng)當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展。

2.4 優(yōu)化地質(zhì)選線，布設(shè)避險(xiǎn)車道

路線設(shè)計(jì)階段，必須加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)條件的細(xì)致勘查，將地質(zhì)選線作為路線設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，尤其是對(duì)于山區(qū)的路線設(shè)計(jì)，在定線之前勘查地質(zhì)環(huán)境，評(píng)估區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害，為后續(xù)路線設(shè)計(jì)方案的篩選提供科學(xué)參考依據(jù)。該項(xiàng)目沿線包含了軟土、巖溶、采空區(qū)、危巖體、山體滑坡等不良地質(zhì)現(xiàn)象。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前地質(zhì)選線中有3 座隧道需要穿過山體，且山體的頂部有著偏大的巖溶洼地，巖溶發(fā)育活躍，不適合在此處建設(shè)隧道。經(jīng)過路線對(duì)比與優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終選擇了路線避繞方案，從而降低了工程風(fēng)險(xiǎn)。此外，路線設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮布設(shè)避險(xiǎn)車道，車道可布設(shè)在直線段或較小曲率的曲線段，同時(shí)設(shè)置清晰的道路標(biāo)識(shí)，入口處應(yīng)保障車輛可以安全駛?cè)?，使車輛前輪進(jìn)入制動(dòng)坡床，且坡道長度能夠消除汽車行駛動(dòng)能。

2.5 優(yōu)化環(huán)保選線

路線設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能地避免對(duì)原有自然景觀與生態(tài)環(huán)境造成破壞，尤其要避開自然保護(hù)區(qū)，保護(hù)植物資源。公路施工結(jié)束后，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件，遵照景觀多樣性及適地適樹的原則補(bǔ)植本土植物，在道路沿線設(shè)置有層次感的生態(tài)環(huán)境。在邊坡防護(hù)方案設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)采取生態(tài)柔性防護(hù)方式，比如網(wǎng)格式或拱式防護(hù)方式，避免完全封閉防護(hù)，再結(jié)合當(dāng)?shù)匾吧鷦?dòng)物的分布狀態(tài)，了解其生活習(xí)性，為其提供專門的遷徙通道。

當(dāng)路線需要穿越水源保護(hù)區(qū)時(shí)，應(yīng)設(shè)置專門的徑流收集系統(tǒng)，利用排水管將徑流全部收集到一起并排入事故應(yīng)急池。路基排水溝設(shè)置應(yīng)采用連續(xù)式防滲邊溝，當(dāng)排水邊溝遇到橋梁與隧道等建筑時(shí)，應(yīng)合理設(shè)置出口，并在出口位置連接事故應(yīng)急池，以便及時(shí)收集徑流或廢水。將事故應(yīng)急池設(shè)計(jì)為平流自然沉淀池，按照區(qū)域內(nèi)暴雨量強(qiáng)度的15min 雨量規(guī)劃沉淀池尺寸。

2.6 優(yōu)化地形選線，加強(qiáng)線形設(shè)計(jì)

2.6.1 優(yōu)化地形選線

通常情況下，公路路線設(shè)計(jì)應(yīng)與河流、山谷的走向保持一致，避免對(duì)地形造成切割或者阻斷等影響。優(yōu)化地形選線，在滿足視距要求的同時(shí)，靈活組合直線與曲線路線，根據(jù)地勢(shì)起伏變化進(jìn)行線形設(shè)計(jì)，使駕駛員能夠感受外界環(huán)境的變化，拓寬視野，放松心情，有利于營造更加舒適的行車氛圍，幫助駕駛員緩解疲勞。

2.6.2 平面線形設(shè)計(jì)

（1）地形選線與地質(zhì)選線相關(guān)聯(lián)

常規(guī)路線設(shè)計(jì)中，一般會(huì)先確定路線走廊帶。如果是山區(qū)公路，其沿線地形與地質(zhì)情況比較復(fù)雜，此類區(qū)域的公路施工往往需要投入更多人力與物力，且工程建設(shè)資金較多。面對(duì)這一情況，有必要根據(jù)道路線形的實(shí)際情況優(yōu)化選線流程，結(jié)合衛(wèi)星遙感圖像與地質(zhì)勘查資料，安排人員對(duì)候選線路進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，根據(jù)地形條件篩選出最佳布線路徑，再綜合分析其地質(zhì)條件，判斷線路中有可能產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害，探究此類災(zāi)害是否會(huì)對(duì)公路建設(shè)帶來影響，以及應(yīng)采用怎樣的應(yīng)對(duì)措施規(guī)避災(zāi)害[2]。

（2）以曲線為主進(jìn)行平面線形設(shè)計(jì)

如果路線地形復(fù)雜，直線的道路設(shè)計(jì)會(huì)增加工程造價(jià)，甚至?xí)茐难鼐€生態(tài)平衡，所以在平面線形設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)自然地形的走勢(shì)選擇曲線線形，使平面線形和沿線地形相適應(yīng)。特別是對(duì)于跨越河流、山谷的路段，不宜使用長曲線。該項(xiàng)目中，設(shè)計(jì)人員在路線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)篩選出兩種不同的平面線形方案，一種是直線線形，在施工時(shí)必須切除山梁，整體工程量大、造價(jià)高；另一種是曲線線形，與當(dāng)前地形相吻合。兩種方案具體情況如表1 所示。

表1 線路方案對(duì)比

為保障道路交通安全，路線應(yīng)設(shè)計(jì)為緩和曲線（采用回旋線），道路曲率根據(jù)車輛行駛情況調(diào)整，緩和曲線最小長度根據(jù)行車速度決定，如表2 所示。

表2 緩和曲線最小長度

某公路項(xiàng)目全長為40.43km，路線為東西走向，平曲線路占58.7%，道路轉(zhuǎn)角點(diǎn)為0.43 個(gè)/km，其中最大縱坡達(dá)2.5%，凸曲線與凹曲線的最小半徑計(jì)算結(jié)果分別為15km 和30km。曲線最小長度可根據(jù)駕駛?cè)藛T的反應(yīng)時(shí)間來確定，通常駕駛員的反應(yīng)時(shí)間為3s以上，車速越高，曲線也應(yīng)越長，此時(shí)緩和曲線的長度計(jì)算如式（2）所示。式（2）中：Ls為道路緩和曲線的長度；V為設(shè)計(jì)行車速度，km/h；T為車輛在曲線路線中的最短行駛時(shí)間，s，在該方案中T=3s。按照式（2）計(jì)算得知道路緩和曲線的最小長度是50m，即Ls=50m。在不同的車速下，曲線的設(shè)計(jì)長度會(huì)有所不同，相應(yīng)計(jì)算結(jié)果如表3所示。

表3 不同車速下緩和曲線長度計(jì)算結(jié)果

2.6.3 縱面線形設(shè)計(jì)

道路縱面線形設(shè)計(jì)方案必須根據(jù)河流、山谷縱坡情況，結(jié)合極限坡長與坡比，并模擬路線走向來確定。不宜將縱坡設(shè)計(jì)得過長，以保障車輛行駛安全。減少極限坡長，當(dāng)縱坡坡度不足時(shí)應(yīng)加強(qiáng)排水設(shè)施設(shè)計(jì)。加強(qiáng)對(duì)豎曲線半徑的優(yōu)化設(shè)計(jì)，防止路線設(shè)計(jì)受到地形的干擾，將小半徑平曲線和豎曲線設(shè)計(jì)結(jié)合在一起，根據(jù)駕駛?cè)藛T行車時(shí)的視距范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)。緩和曲線長度與曲線半徑（R）的關(guān)系應(yīng)保持在R/3～R 范圍內(nèi)，以更好地滿足駕駛?cè)藛T的視覺要求[3]。

3 結(jié)語

總而言之，現(xiàn)階段公路路線設(shè)計(jì)在滿足公路安全性與功能性的前提條件下，還應(yīng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念，加強(qiáng)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)?；谏鷳B(tài)選線理念，加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有耕地資源的保護(hù)，根據(jù)公路等級(jí)優(yōu)化地形選線，實(shí)現(xiàn)線形優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而保障道路交通安全，促進(jìn)路線設(shè)計(jì)與生態(tài)環(huán)境的相互協(xié)調(diào)發(fā)展。