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浅谈海外山区公路设计方法及思路

作者:未知

  摘要:近年来,国家实施“一带一路”政策,越来越多的中国企业,参与到海外项目的建设中,把成熟的项目建设经验、中国标准、中国制造带出国门。海外山区公路项目建设,除利用中国成熟的山区公路勘察设计经验,同时应注重把准外方业主需求的脉搏,精准设计。根据海外项目自然环境、经济因素、人文景观、风俗习惯等特点。合理选线,灵活设计外,还需因地制宜,工作方法开拓创新,进行动态设计,对设计方法及思路提出了更高的要求。
  Abstract: In recent years, with the implementation of the "One Belt, One Road" policy, more and more Chinese companies have participated in the construction of overseas projects, taking mature project construction experience, Chinese standards, and Chinese manufacturing to other countries. In addition to utilizing China's mature mountain road survey and design experience, the construction of overseas mountain road projects should focus on accurately designing the pulse of the needs of prospective foreign owners, makes reasonable line selection and flexible design according to the natural environment, economic factors, human landscape, customs and habits of overseas projects. It is also necessary to adapt to local conditions, develop and innovate working methods, carry out dynamic design, and put forward higher requirements for design methods and ideas.
  关键词:海外项目;山区公路;工作方法;选线;动态设计
  Key words: overseas projects;mountain roads;working methods;line selection;dynamic design
   中图分类号:U412.36                                      文献标识码:A                                  文章编号:1006-4311(2019)17-0155-03
  0  引言
  柬埔寨由于上世紀70年代战争期间,在这片土地上埋设了六百万颗种类繁多的地雷,形成了世界罕见的高密度、难辨认的混合雷场。柬埔寨某山区公路地处豆蔻山脉原始森林山岭区,设计时速30km/h,越岭段高差266m,且靠近泰国边境,是柬埔寨雷区密集度最高区域。在此背景下,项目的设计过程中,外业调查工作除采用传统方法外,还应运用新技术、新方法作为辅助设计,减少、降低勘察设计人员野外踏勘工作量,保证人身安全。
  1  基础资料收集与制作
  基础资料是项目研究的基础,不同于国内项目,由于柬埔寨区域基础资料匮乏,当地政府部门,无地形图、工程地质图、水系图等资料。且NASA等免费dem数据,精度无法满足工程可行性研究的需求。
  1.1 收集资源
  受当地经济因素等影响,相关政府部门无满足工程研究所需要的基础资料。设计人员应注重去国际相关的组织部门,如湄公河管委会、驻柬埔寨国际环境组织、在柬埔寨调研过项目的国际咨询公司等,收集相关水系图、环境保护区等资料,以满足项目的需求。
  1.2 地形图制作
  区域内无大比例尺地形图的情况下,可行性研究阶段利用传统的人工测量和机载雷达方法成本高,工期长,且雷区范围内野外测设危险性大。因此,可利用以资源三号、Pleiades卫星数据,利用PixelGrid5.0软件自动提取DEM,精度远高于NASA等strm30m等数据,可满足可行性研究阶段路线走廊带方案的比选。
  2  合理选择工作方法
  柬埔寨某山区公路勘察设计,项目区域位于雷区范围,出于安全考虑,需降低和减小野外工作,定测和详勘无法采用传统的作业方法。因此,工作方法需灵活创新,应用新技术、新方法以满足项目需要,为项目提供必要的基础数据。
  2.1 车载雷达的应用
  在现有公路改建的测设过程中,一般采用全野外方式利用全站仪、经纬仪、RTK等测量工具来人工测量,需测量技术员携带仪器,根据一定的横断面间距,对每个横断面的道路中线、路面边线、路基边线、边坡坡脚、排水沟、地形变化点等多个测量点位进行上路测量。由于测量工作需人工上路测量,且测量点位分布于道路的两侧,人工工作量大,无法避免对正常道路交通秩序的干扰;测量进度易受路况、天气等条件制约,且对测量人员的人身安全构成了重大隐患,易酿成交通安全事故。   现有道路改扩建段,将车载雷达系统应用于境外项目,克服了当地作业路况极差等困难,6天时间高效完成了往返扫数据采集作业,实际扫描里程近400多公里。通过点云分类软件将点云分为地面点与非地面点,根据地面点建三维数模。
  2.2 机载雷达的应用
  机载激光雷达测量系统是集激光测距技术、GPS技术和惯性导航技术于一体的集成技术,是当今测量业界最先进的技术。其主要目的是可以获取高精度的数字表面模型(DSM)。是公路勘测设计所需数据获取的最佳技术手段。
  对于约20km穿越原始森林区,采用机载雷达进行测绘,以解决雷区无法进行传统人工测绘的影响。采用机载雷达测设方法,构建三维数模,快速、高效的完成测绘工作,为定测阶段路线的选线打下坚定的基础。
  2.3 遥感技术的应用
  定测详勘阶段受雷区及原始森林区无进场条件的影响,无法采用大型的钻探设备。除采用人工地质调查的方法外,利用遥感技术,对于原始森林无人区路段进行地质解析,分析区域内不良地质现象,重点工点位置现场核实。
  3  路线设计
  山区公路选线,充分调查路线所经过的区域工程地质和水文地质,确定对公路的影响程度,对不良地质,如滑坡、坍塌应采取绕、避等方案,对于路线无法避让的不良地质区域,应采取相应的措施,保证路基的稳定性、安全性。同时需充分考虑地形因素,利用地形条件,合理选择穿越的垭口,盡可能避免高填深挖,减小对自然环境的破坏。
  3.1 选线设计
  柬埔寨某项目K138至K160穿越原始森林区该区域年平均降雨量3600mm,最大年份降雨量达5800mm,越岭段原始森林区山高坡陡,地形变化大,部分路段高差达266m,局部坡体有滑坡现象。
  在机载雷达测绘1:2000地形图,遥感技术应用探明地质灾害的基础上,充分考虑暴雨山洪等影响,因地制宜,选取线位。
  其中越岭段共有北侧垭口和南侧垭口可选择,北侧垭口高程934m,南侧垭口高程810m,通过遥感技术分析,两处垭口地质情况类似,以地形为控制因素,为降低路线爬坡段高差,选取南侧垭口为控制点。
  项目区域地形为“两沟一谷”其中左侧区域坡体不稳定,岩体破碎,通过遥感地质解析,滑坡现象较为严重,路线分别选择在两侧天然沟中间山谷和右侧坡体布线,进行综合比选。
  红色线位选取两侧天然沟中间汇水面积小的山谷区域,且区域内坡体横坡相对较缓,根据区域内地形、地质条件,合理选择路线走向及线型指标。为克服越岭段高差,越岭段共设置10处回头曲线进行展线。根据地形条件,尽可能减小高填深挖,与原有地形相融合,保持原有地貌特征,同时充分考虑线型指标的连续性,回头曲线半径选取25m~35m,10处回头曲线前后平纵横指标逐渐变化,保证行车安全。路线最大纵坡采取7%,以降低当地货车爬坡能力不足的缺陷。项目区域内降雨量较大,设计中应考虑暴雨冲刷的影响,在路线上方布设截水沟,排水至天然沟两侧,避免山坡汇水对路基边坡冲刷,减小水对路基的影响。
  绿色线位选取右侧坡体进行展线,共布设两处回头曲线,线型指标略好于红色线位,但横坡陡,出现多处深挖路堑路段,对地貌破坏较大。路线沿右侧坡面进行展线,汇水面积大,雨季受暴雨冲刷影响大,山体开挖后,容易产生滑坡等现象。且路线存在展线不充分,纵坡较大等缺点。在综合比选,充分考虑地形、地质、暴雨冲刷、环境影响及线型指标、线型安全因素等情况,推荐红色线位为推荐方案。
  3.2 动态设计
  路线布设过程中对地形、地质、水文、环境等充分考虑,精细比选,但山区公路每个项目都有着独特性和复杂性。同时项目区域为雷区范围,勘察设计阶段原始森林区域未进行排雷和施工便道搭建。因此,在客观因素的制约下,不能采取大型勘探设备,虽然采取人工现场地质调查和利用遥感地质解析等手段分析区域地质灾害,但地质勘察无法做到细致入微,局部不良地质可能在勘察阶段不能完全暴露。同时施工过程中边坡的开挖,对有坡体的稳定性造成扰动,造成次生地质灾害。因此需加入动态设计的理念,在施工过程中,对开挖边坡地质情况进行变形监测,并人工通过对植物状态、支护结构状态及岩土体变形状态的巡视,掌握边坡动态变形情况,发现偏差及时分析问题原因,采取必要的措施和手段,及时治理,利用动态设计理念避免质量问题和安全隐患。
  例如K144+260附近坡积粉质黏土层及全强风化岩土体强度较低,但路堑挖深不大,因此首级边坡坡率采用1:0.75,二级边坡坡率采用1:1。施工过程中,随着山体开挖后风化及含水量增高,土体强度大幅度降低。边坡开挖后,类土质边坡产生由于强度不足的坍滑变形或圆弧形滑动变形。在施工过程中,针对发生的以上情况,提出上部放缓边坡,下部加固的工程处理措施。
  4  交旅融合发展、路景比翼齐飞
  项目区域为豆蔻山脉原始森林区,具有魅力的自然风景,同时公路线形是优美的三维空间结构,在满足线型指标安全的基础上,应考虑与地形、地貌结合,保持现有环境,减小对环境的破坏,与环境融为一体,设计路线应线条流畅,具有韵律感。同时项目做好绿化设计,项目的建设带动旅游观光,成为风景公路,呈现道路曲线优美,宛如柬埔寨信仰的神兽巨龙,具有独一无二的视觉体验。
  5  结语
  海外项目的建设,除把项目建设、勘察设计经验、中国标准、中国制造带出国门外,还应注重海外项目的独特性。在设计过程中,应根据海外项目特点、风俗文化,因地制宜,工作方法开拓创新,做到选线合理,技术过硬,同时注重动态设计,设计质量可靠,注重生态,融合环境。
  参考文献:
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  [5]田晨.高速公路动态设计与生态理念的应用研究[J].交通科技,2014(6).
  作者简介:关海超(1987-),男,北京人,路线专业。
论文来源:《价值工程》 2019年17期
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