基于山区公路路线设计的要点
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作者: 谭斌
[摘 要]本文通过多年来对山区公路设计过程中总结的一些经验和教训，并提出几点粗浅的认识，以供同行参考、借鉴。
[关键词]山区公路 路线设计 要点
中图分类号：TU828 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）19-0124-01
一、引言
和谐也是一种美。目前公路的设计已经被逐步得到应用和重视。农村公路的设计就应该遵守因地制宜和就地取材的原则，充分考虑到当地经济发展的水平和地理条件的影响。利用当地的地形与地貌进行公路设计，合理的把握建设的基本要求，有利的改善农村的交通和生活环境。山区公路路线设计是公路设计中非常重要的关键环节，路线设计的好坏，影响到公路路网结构的合理、汽车运营的安全舒适、线形指标的合理、工程造价的控制、地形景观的协调等等。由于山区地形、地质复杂，公路设计、施工的限制条件和影响因素很多，山区公路的设计在设计技术和施工经验都面临着前所未有的机遇和挑战。
二、路线设计要点
公路线形是构成公路的骨架，它支配着整个公路规划、设计和施工。路线设计应使汽车能够迅速、安全、舒适地行驶，既要求采用与设计行车速度相应的线形指标，又必须保证线形的连续、均衡与协调。路线设计要综合考虑平、纵、横三者的关系，恰当地掌握标准，做到平面顺适、纵坡均衡、横面合理。选线应在充分理解路线标准的前提下，根据地形、地质、气候情况，准确地把握好路线的各项技术指标。使用最短的路线长度实现最大的综合效果为佳，比如路线标准高、构造物少、造价省等。
2.1 平面设计
公路是设置在自然景观中的构造物，应与地形、地物、地貌等自然环境和谐地融为一体。公路平面线形设计应结合地形、地质、坡度点等各种具体的条件，灵活应用相应技术标准，合理设计组合直线、缓和曲线、圆曲线等线形要素。在山区公路设计过程中，曲线要素值的大小能否很好地与地形条件相协调往往难以掌握。由于受到导线的限制，在受地形地物限制较严格的路段，设计人员较易忽略了与地形、地物条件的协调；而在一些无约束路段，线形要素值取得过大导致大填挖，从而造成对自然环境的破坏和工程造价的增加。在运用平面线形指标时，尽可能做到线形直捷、连续、均衡，并与地形、地物相适应，与周围环境相协调。在运用圆曲线时，一般采用最小平曲线半径的4～8倍，地形条件受限制时，因地制宜适当降低平面指标，采用大于或等于圆曲线最小半径的一般值。
2.2 纵坡设计
山岭重丘区山高田少，路线的纵坡设计直接影响着公路用地、路基土石方量、路基防护、两侧景观的协调和建成后的运营效果。纵断面线形与地形相适应，设计成视觉连续、平顺而圆滑的线形。纵断面设计比较突出的是竖曲线半径的选取和平竖曲线个数比或两者的一一对应关系问题。
（1）凸曲线设计
山区公路由于受地形地貌等因素的制约，连续小半径短平曲线与连续大纵坡小半径竖曲线的组合时常出现。由于受地形地貌的影响，路线平纵指标较低，当采用平纵组合时，驾驶者视觉范围较小，若出现纵面上的断背曲线则对行驶安全更为不利。此时宜适当加大凸曲线半径，以便增大视距，保证曲线上任何一点均能看清前方平曲线的变化，以保证行车安全。
（2）凹曲线设计
对于凹曲线来说，凹曲线半径容易满足规范要求，但有时往往为了追求凹凸曲线指标的均衡而增大凹曲线半径，这样势必造成工程量增加，对造价控制不利。而且由于山区公路纵坡较大，起伏频繁，凹曲线半径设置过大，导致路基填土高，增加了防护及排水设施，而对于挖方路堑路段来说，可能会因排水困难而对行车安全不利。因此，在设计中不宜一味追求高指标而增大凹曲线半径。
三、边坡设计
山区公路建设施工不可避免地会出现大量的高填路堤和深挖路堑边坡，若处理不当极易发生坍塌、滑移的事故，造成交通中断，严重影响公路的运行效率。设计人员应根据公路现场的自然条件、岩土性质、边坡高度，结合当地稳定的自然山坡和人工边坡的坡度，再联系采用的施工方法等因素共同确定边坡设计方案。山区公路边坡设计的主要内容是确定边坡形状和坡度。
3.1 边坡形状的选择
挖方边坡通常有直线形、折线形和台阶形3种形状。
（1）直线形是指从坡顶到坡脚采用单一坡度。当边坡高度不大、岩土性质相同、风化破碎（密实）程度相差较小时，宜采用此种形式，它施工简单、方便。
（2）折线形是指自上而下按岩土性质的差异而采用不同的坡度。当挖方高度范围内岩土性质及破碎程度差别较大时，宜采用适应于各自稳定性要求的上陡下缓的折线形边坡。变坡点设在使上部坡度的作用充分发挥的高度处，或设在岩土性质突变处。变坡点应尽量设置少点，一般为2～3次，以免增加施工难度。
（3）台阶形是指在边坡中部或岩土层分界处设置1～2m的平台，并在平台处设置2%～4%的向外横坡以便排水。平台的设置可以提高边坡的稳定性，减缓坡面水的冲刷，阻挡上方坡面剥落下坠的碎屑，便于施工。当挖方边坡较高易受雨水冲刷、软硬各层均很厚时，宜采用此形式。
3.2 边坡坡度的确定
（1）土质边坡。综合考虑边坡高度、土的密度、土的成因类型及生成时代、地下水和地表水情况等因素确定。公路因交通量大，发生病害后，养护、维护困难，经济损失大。所以边坡坡度宜用1：1～1：1.75，既可增强边坡的稳定性，防止水土流失，又便于边坡绿化。
（2）岩石边坡。岩石挖方边坡，应根据边坡高度、地质构造、岩性、地下水和地表水的情况、施工方法和地震作用等因素综合分析确定，对于易风化的岩石，坡度应比规范规定的取值范围适当增大一些，而对于受岩层构造面控制，构造破碎带和严重风化破碎带的岩石边坡，坡度应根据具体情况，适当放缓一些，并加强防护加固措施。
3.3 边坡加固防护设计
基于公路工程地质调查和边坡稳定性分析，按照坡体和坡面相结合、防水和加固防护相结合的指导思想，通过经济、施工难易程度等综合分析比较，提出了清除坡体危岩及松散岩土体、锚杆挂网喷混凝土和设拦石网等综合治理的加固防护措施。
（1）边坡锚喷施工之前，清除坡面潜在危岩、局部已断脚岩层；
（2）设置锚杆加钢筋网喷混凝土及素喷混凝土加固防护系统。根据岩层、路线走向是否相切、岩体裂隙发育情况、边坡坡率等具体条件设置边坡加固防护；
（3）设置SNS被动防护系统。该系统设置于边坡侧面，沿着边坡锚喷面边界线布置，以拦截路基边坡侧面滚向公路的落石。
四、环境保护问题
工业文明致使自然生态环境遭受到前所未有的破坏，随着人们环境保护意识的增强，环境保护工作越来越受到人们的关注和重视，山区公路建设土地开挖量多、山坡面积较大，对沿线的人居生态环境的影响不可忽视。我国多数山区，由于其特殊的地形地貌、气候条件等，在提供给人们丰富的自然景观资料的同时，其生态环境也很脆弱。一般来讲，山区公路沿线的水土、生物等资源开发程度低，规模相对较小，沿线人文景观保护和生态环境比较完好，因此公路勘察设计和建设施工过程中，要加强公路沿线的环境保护措施，最大限度降低对生态环境和人文景观的破坏。在工程设计过程中，应重点考虑水土保持、森林资源和野生动植物的保护、合理规划公路施工废弃物的处置，净化公路沿线的环境，防止河道和水库污染。在选线时既要注意充分利用山区地理地形，做到少占耕地、少破坏植被、少占河道保护水源，避开妨碍重大科学文化价值的地质构造和人文遗迹，同时还要做好诸如绿化美化设计，线形美观、路景协调等建筑环境和行车环境设计。
五、结束语
在公路设计中应把握好最佳线形选择的科学指标，合理采用路线标准，较客观地选择出综合考虑各主要影响因素的公路最佳路线线形方案使用最短的路线长度实现最大的综合效果。由于山区具有地形复杂、地势起伏多变、沟渠错综复杂、软土地基较多等特点，在工程设计过程中须全方面考虑、分析各种影响因素，经多方面比较得出最佳设计建设方案。
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