公路路线设计思路及选线方法研究_王天龙.pdf

运输经理世界道路工程与技术0引言公路是现代交通体系的重要组成部分。公路从现场踏勘到设计是一个长期的过程，从最初的地质勘察、工程选址，到路线设计、方案论证，均需综合考虑公路设计方案的可行性、经济性与环保性。公路路线设计是公路工程实施的重要环节，充分结合当地的地形地貌与地质条件，科学、合理地设计公路路线，可以提升公路弯度、坡度与工程现场环境的适配度，确保车辆能够在合理的视距、爬坡、超高与曲线下安全行驶，切实提高公路通行的安全性1。同时，以环境保护为重要原则的公路路线设计可以有效减少对途经区域湿地、林地等自然生态环境的破坏以及对沿线土地的不当侵占，切实提高公路路线设计与选线的环保性，缓解土地资源紧张的压力2。当前国内外对公路路线设计与选线展开了深入的研究，所遵循的原则各有特色，有必要对现阶段公路路线设计思路与选线方法加以综合论述，进一步提高公路路线设计的科学性与合理性。1公路路线设计基本原则1.1 比选原则公路路线设计需要综合考虑现场岩土类型及其工程性质、地质构造、地形地貌、水文地质条件、地表地质作用等地质条件，同时兼顾公路路线设计方案的实施经济性与车辆通行安全性。鉴于公路路线设计涉及诸多考虑要素，路线设计的复杂性与技术性较高，因此要求设计人员必须具备较强的统筹能力。设计人员应结合安全性、经济性、环保性原则，高度适配当地的自然环境条件进行路线方案设计3。在安全性、经济性、环保性原则优先的情况下设计多组公路路线方案，对各组方案的科学性与合理性进行认证与比对，根据路线设计的目标与细则进行评分，优选出最适宜的公路路线设计方案。1.2 安全性原则公路路线设计的安全性原则是指公路路线设计时应全面、详细地踏勘公路途经区域的水土、地域、气候等自然环境，对公路沿线的地下水位空间分布与时间演变规律进行模拟与分析，对公路沿线地质灾害风险性空间分布进行评估与预测，有效规避公路工程实施后因滑坡、泥石流、山体崩塌等次生地质灾害而带来的公路安全问题与车辆行驶安全问题，有效规避当地地下水位过高、土壤含水量过高、公路路基软土等带来的地基稳固性差、公路安全系数低下的问题，切实提高公路的安全性4。因此，在公路路线设计时，应充分遵循安全性原则，有效避让危及公路安全的危险区域，并在设计方案中强化安全性工程措施的应用，确保路线设计方案下的公路在后续投入使用过程中不受大规模破坏。1.3 经济性原则公路工程通常体量较大、周期较长，涉及的工程施工资金规模也较大，施工单位需要投入大量的人力物力参与公路工程施工建设。为最大限度地降低施工单位的施工成本，提高施工单位的经济效益，设计人员在设计公路路线时，应遵循经济性原则，根据公路途经区域的自然环境条件与人文环境条件，综合测算路线设计方案下的公路施工工程量以及完成此工程量的劳务费用、机械费用、施工材料费用、其他费用等，并将多组公路路线设计方案的施工费用进行对比，从中选出经济性更优的公路路线设计方案5。公路路线设计思路及选线方法研究王天龙（中铁第五勘察设计院集团有限公司，北京 102699）摘 要：路线设计是公路设计的核心内容，直接影响着线路的使用价值、区域环境保护以及公路工程的经济效益与生态效益。为了全面增强公路路线设计的科学合理程度，论述公路路线设计中的比选原则、安全性原则、经济性原则及环保性原则，梳理出公路路线设计思路，提炼出公路路线设计中存在的问题，并结合上述问题给出选线方法的应用过程与注意事项，旨在优化公路路线设计方案，为交通运输事业的可持续发展提供助力。关键词：公路路线；设计思路；选线方法中图分类号：U412.3文献标识码：A13运输经理世界道路工程与技术1.4 环保性原则公路建设大挖、大填的情况屡见不鲜，且公路建设属于永久占地，对公路两侧的自然环境与人居环境形成鲜明的切割，若是在公路路线设计过程中忽视环境要素，就会破坏道路沿线的林地、农田、湿地等地表土地利用，不利于当地生态环境保护与生态系统维稳。此外，公路建设大挖、大填会导致挖掘处的地基出现移位或变形等问题，严重时会导致当地河流流向变化、水土流失加剧，无益于区域可持续发展6。因此，在公路路线设计时，设计人员应充分踏勘与考察公路途经区域的自然环境条件，充分遵循环保性原则，可以采用桥梁或隧道等结构延续公路路线，避免高填深挖，减少公路建设大挖、大填对当地地形地貌、水文、植被、土壤等带来的破坏，尽量保持公路沿线自然景观与人文景观的连续性。2公路路线设计思路公路路线设计应充分遵循安全性、经济性、环保性以及比选原则。首先，对预计公路途经区域进行现场地质勘察，掌握区域范围内的地形地貌、水文地质条件、土壤条件、人文景观分布、地质灾害危险性评价空间分布等数据。一是使公路路线高度适配当地地形地貌的起伏走向，保持良好的自然条件贴合度，减少公路工程施工中的大挖、大填现象，减少公路工程对当地自然特征与人文景观产生的硬性切割；二是通过区域性地质灾害危险性评估以及滑坡、泥石流、塌陷等历史性地质灾害空间数据实地调查，合理调整与优化公路路线设计方案，有效规避地质灾害中高危险区，提高公路路线设计的安全性7；三是根据区域范围内的土地利用类型，最大限度地减少公路路线走向与占地对当地自然生态环境与生态系统（如湿地自然保护区等）的破坏，提高公路路线设计的环保性，为公路沿线以及周边地区生态系统的健康稳定奠定基础。其次，设计人员应分别对公路路线的视距、爬坡、超高、曲线等关键要点进行设计，提高设计方案的精细度与可行性。例如，公路路线的曲线设计需根据当地地形地貌条件合理调整与设计曲线半径，有效避免因曲线半径过小而导致公路路线急速转弯等不合规问题。在公路路线超高设计时，应充分考虑公路后期投入运营时车辆行驶速度与车辆类型等情况，科学计算与分析公路的超高值，从而合理设计公路的阶段性长度与起伏坡度8。最后，在上述关键要点精细化设计的基础上，对公路路线设计方案的施工成本、生态效益、社会效益等进行科学评价，通过多角度比对，确定最优的公路路线设计方案。3公路路线设计中存在的问题3.1 缓和曲线使用率较低通常而言，公路路线包括直线与曲线两种线形，线形的确定大多根据预计公路途经区域的自然环境条件、工程施工成本、车辆行驶速度、车辆类型等综合研判。缓和曲线是当前公路工程中最为常见的一种路线线形，其包括直线与圆曲线两种形式，通过直线与圆曲线之间良好的、连续的连接与过渡，可以提高公路通行的顺畅性与连贯性。当前，除四级公路外，以高速公路为主的其余等级公路均大量采用缓和曲线并将其应用于转向相同但半径尺寸相差较大的不同线形路线的连接与过渡中。公路路线设计中加入缓和曲线会使得公路路线的曲率连续变化，便于车辆驾驶；离心加速度连续变化，没有突变，乘客感觉舒适；超高横坡度及加宽逐渐变化，行车更加稳定。但是目前的公路路线设计中存在缓和曲线使用率较低的问题，会在一定程度上影响车辆通行的安全性。3.2 现场勘察与综合分析不到位公路路线的设计方案并非一蹴而就，而是在前期详细且全面的现场勘察以及设计过程中的优化调整以及设计后的多角度评价与比对后给出的最优设计方案。当前公路路线设计人员在实际设计时，可能存在现场勘察与综合分析不到位的问题，导致公路路线设计方案在付诸实施时存在与现场自然环境不一致的现象。其后果是公路工程施工单位需要结合现场实际施工情况提交工程变更申请，并由设计人员变更公路路线设计方案，延误公路工程的竣工时间，增加公路工程的施工成本。3.3 环境适应性不足公路路线设计时应充分遵循环境优先原则，优化线路走向以更好地贴合当地地形地貌特征，减少公路工程对当地自然特征与人文景观产生的割裂性破坏，提高公路工程与周边环境的协调度，使公路工程与周边自然环境和人文环境有机协调，形成一个有机整体9。但是在公路路线实际设计过程中，设计人员或因对当地地形缺乏全面且精细的调研，或出于路线取直考虑而在原有地形地貌的基础上大挖、大填，不仅极大地增加了公路工程的施工成本，也对当地原有自然环境与生态系统造成干涉性破坏，更会因深沟填土等举措导致公路投入运营后易出现路面裂缝等质量问题。4公路路线的选线方法4.1 地质选线地质选线是公路路线设计的一种常见选线方法，其依托公路途经区域范围内的工程地质资料，充分遵循公路路线设计的安全性原则。首先，对该区域的地形起伏情况、历史地质灾害分布情况以及地质灾害风险性评估进行综合研判与分析，以便设计人员对区域范围内的地质地貌有更加全面且精细的认识与掌握；其次，在公路路线选择时，应通过平纵面的调节避开边坡陡峭区域与地质灾害中高风险性区域，科学确定14运输经理世界道路工程与技术公路路线走廊；最后，结合不同路段的地形地貌条件，更好地贴合局部地形起伏，且有效规避公路路线途经地质复杂、地形起伏度大的区域，避免公路工程施工的大挖、大填，最大限度地减少公路工程施工体量。例如，为了实现公路与山体的协调结合，在陡峭的山区部分采用了“半路半桥，左右分隔”的路基方案，尽量减少项目工程量和对山区环境的破坏（见图 1）。图 1 半路半桥因此，地质选线方法是一种考虑区域地形地貌等地质条件的“自然环境”最优选线方法，一方面充分利用当地以及局部性既有地形优化公路路线的线形与走向；另一方面通过对存在安全隐患的区域进行有效规避，减少公路工程施工对地质灾害风险区域的扰动，提高公路的安全性。4.2 安全选线安全选线是以安全性原则为核心，具体的选线内容包括平面设计、纵面设计及视距设计等。在平面设计方面，设计人员应结合具体的局部地形选用不同的平面几何线性指标，并利用数字仿真模拟技术对公路局部路段的平面状况与车辆通行情况进行仿真模拟，验证公路路线扭曲的合理性与科学性，评判公路路线的顺畅程度，以良好的公路路线设计给予通行车辆更自然的视觉引导。在纵面设计方面，应尽可能贴合局部地形地貌特征布设公路路线，充分避开长陡峭坡地貌类型，若是路段途经区域地貌起伏较大导致设计路线出现连续上坡或下坡的情况，则需对公路路线的爬坡设计方案进行充分论证，合理设计爬坡与下坡过程中的避险车道，提高公路路线设计的可行性以及车辆通行的安全性。视距设计也是安全选线方法的重要环节，设计人员需科学研判路线设计是否符合标准行车视距范围，并通过规避大起伏地形地貌或适当挖填施工保证正常通行视距，提高公路通行的安全系数。4.3 环境选线环境选线是在公路路线设计过程中充分融入自然、环保等理念，最大化降低公路对沿线自然环境与人文景观的硬性切割，提高公路线形、公路构造与自然环境与人文景观的协调性。最大限度地减少大挖、大填，有效规避地质灾害中高风险区域的基础上，降低公路路线设计对当地自然环境与生态系统的负面影响。设计人员在公路路线设计中应树立正确的科学协同可持续发展理念，如果面对不得不破坏当地自然环境的情况，则需在设计方案中额外配备相应的补偿措施，如引进相应的绿化工程美化沿线环境，使得所建公路与周边环境融为一体。4.4 新型技术改进选线方法建设单位可以选用直线、圆曲线、缓和曲线等线形，尤其对缓和曲线加以灵活运用，让线形更加平顺，增加路线的自由程度，改善线路视觉效果。此外，可以利用现代侦测技术，如 GPS、DTM 等，使线形设计更具科学性、合理性，提升公路线形设计的效率。通过此类现代高科技手段及时进行调整、检验线路的合理性，在 DTM 的应用下，对线路位置进行动态可视化优化，精简计算过程，保证工程建设质量。5结语由于地形条件、地质灾害和自然环境等因素的影响，公路线路设计和选线难度较大。建设单位及相关部门应遵循公路路线设计的安全性原则、经济性原则、环保性原则及比选原则，综合考虑各种因素，灵活应对建设标准要求，设计出安全、舒适、环保的公路，以推动交通运输事业稳步发展。参考文献：1王之光.高速公路路线设计基本思路及选线方法研究J.交通世界，2017（10）：8-9.2孙聪.山区高速公路路线设计基本思路及选线方法的研究J.林业科技情报，2017（1）：94-96.3王照钧.沙漠地区高速公路路线设计基本思路及选线方法的研究J.科技视界，2015（28）：285+302.4宋俊涛.山区高速公路路线设计思路及选线方法研究J.黑龙江交通科技，2021（9）：73-74