越嶺線公路路線設計要點控制探討
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摘要：越嶺線普遍具有地形復雜，相對高差大的特點，路線標準的采用通常受路線平均縱坡大小的控制，因此，對選線的要求較高。該文主要根據(jù)普通國省干線公路設計實例進行總結，對越嶺線連續(xù)長大下坡設計中平均縱坡的控制、下坡段路線走廊帶、埡口位置及穿越埡口方案的選擇等提出建議，以期為類似的工程提供參考。
關鍵詞：越嶺線；平均縱坡；走廊帶；埡口選擇
近年來隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，普通國省干線的建設在逐年增加，給千萬百姓帶來了切實的便利與機遇，同時也對公路建設的設計理念提出了更高的要求，更多地強調(diào)“以人為本”，注重行車的安全、舒適與快捷。福建地區(qū)依山傍海，地形復雜多變，高差起伏大，公路建設中“越嶺線”占據(jù)著較大比例，為了更系統(tǒng)地設計一條安全舒適的越嶺線，本文結合福建省普通國省干線公路建設中的設計實例，對越嶺線設計要點的控制做出一些總結，以期為類似的工程提供參考。
1越嶺線技術標準擬定的原則
越嶺線的建設標準，主要取決于相對高差的大小，高差越大時，標準的采用越重要，它直接影響著項目建設的可行性與工程造價的合理性。因此，前期的路線方案應在大比例、大范圍的地形圖上深入研究，不應遺漏任何有價值的路線廊帶，再根據(jù)區(qū)域地形、地質(zhì)、工程經(jīng)濟等，結合遠景交通量的預測，經(jīng)充分論證后再選用合理的設計時速、路幅寬度等各項技術標準。目前，隨著國高網(wǎng)的不斷完善，福建地區(qū)各市縣基本輻射了高速公路，國省道過境交通壓力相對有所緩和，普通國省干線公路現(xiàn)階段更多地承擔起“集散功能”。因此，普通國省干線公路中的越嶺線在相對高差大于200m時，建議采用“二級公路”標準，應避免研究不深入，盲目推崇“超前理念”選用高標準，對山體進行過度破壞，而造成工程投資建設的不合理。
2越嶺線的設計要點
2.1越嶺線平均縱坡的控制
二級公路、三級公路、四級公路的越嶺路線的連續(xù)上坡或下坡路段，路線規(guī)范規(guī)定相對高差為200~500m時，平均縱坡應不大于5.5%；相對高差大于500m時，平均縱坡應不大于5%。任意連續(xù)3km路段的平均縱坡宜不大于5.5%[1]。在平均縱坡控制的過程中，還應重視以下幾點對縱坡分布有影響的關鍵點，避免設計過程出現(xiàn)反復。（1）項目沿線的地形、地質(zhì)情況及古文物等其它的控制點。（2）設置平面交叉口路段，主要公路在交叉范圍內(nèi)的縱坡應在0.15%~3%內(nèi)。（3）設置橋梁處，大、中橋上的縱坡不宜大于4%，橋頭引道縱坡不宜大于5%。（4）設置隧道處，隧道內(nèi)的縱坡應控制大于0.3%并小于3%。如普通國省干線“縱三”周寧城關至寧德蕉城界公路，路線經(jīng)過周寧縣梧柏洋埡口標高為814.7m，根據(jù)國省干線實施方案路線途經(jīng)的周寧咸村鎮(zhèn)的標高為99.4m，相對高差達715m。在路線方案研究階段，根據(jù)大比例的地形圖分析，路線途經(jīng)的咸格村所在的山脊線標高為連續(xù)下坡段中部的最高點，是15.5km連續(xù)長下坡必須經(jīng)過的路段，因此，該路段原地面標高就成為了本項目平均縱坡分布的重要控制點，整個下坡段以咸格村為界分成了2個路段進行控制，由于高差大于規(guī)范要求的500m，故平均縱坡以不大于5%，任意連續(xù)3km路段的平均縱坡不大于5.5%進行控制。最后本項目平均縱坡控制在4.6%，且未出現(xiàn)起伏坡等情況，達到整體連續(xù)均衡的效果。若路線設計時未抓住這個地形變化關鍵點，在整個平均縱坡的控制過程中將造成巨大的返工（詳見圖1）。
2.2越嶺線連續(xù)下坡段路線走廊帶的選擇
越嶺線公路連續(xù)展線下坡，受地形控制，斷面形式通常以半填半挖斷面、全挖斷面等形式為主，其特點是公路單側為臨崖、臨水等高危情景，給駕駛人員帶來較大的心理負擔，若遇緊急情況，會造成無法挽回的交通事故。對于連續(xù)長下坡公路，有條件時，路線的布設建議選擇下坡車道位于挖方一側的廊帶，這樣對駕駛員的安全行駛心理較為有利，且有利于緊急避險車道的設置（緊急避險車道制動段為上坡），挖方側順應地形變化，有利于避險車道的布設。如國道237屏南路下至屏西公路工程，屏南縣水竹洋段K47+100~K51+200連續(xù)下坡段，路線于水竹洋村（谷底）南北側地形各布置了一個方案，北側路線下坡車道位于挖方一側，南側路線下坡車道位于臨崖一側，初設階段做了同深度的方案比選，詳見圖2~3。推薦K線增加一座中橋，造價稍高，但線形較為平順協(xié)調(diào)，下坡車道位于挖方側，順應地形設置一處避險車道，有利行車安全。水竹洋比較線路線較長，平均縱坡較K線平緩，但平面線形指標不如推薦K線，下坡車道位于臨崖一側，避險車道設置難度大。經(jīng)綜合比選，在工程造價與地質(zhì)相當?shù)那闆r下，優(yōu)先采用了下坡車道位于挖方一側廊帶為推薦方案，詳見表1。
2.3路線穿越埡口位置及其方案的選擇
越嶺線設計中，公路展線所通過的埡口高程，通常影響著路線技術標準的采用及建設里程長度。根據(jù)越嶺地形，存在不同高程的埡口時，通常選擇標高較低的埡口，其展線里程最短，工程造價最省，但同時應做好埡口處地質(zhì)勘察。設計中建議根據(jù)擬建項目的起終點、控制點，在大比例1∶10000的地形圖上深入研究，利用CAD設計中的“快速選擇”命令，快速地選取出不同標高埡口處的等高線，快速清晰地判斷出整個項目區(qū)域內(nèi)的山形走向，此時不同高程的埡口較為明朗。穿過埡口的方案，通常有修隧道或明挖路塹2種。（1）隧道方案：適用于山體陡高、瘦薄的地形，此時修建隧道方案里程短，能高效地改善線形指標，并降低越嶺線過嶺的標高，縮短建設里程，性價比高。（2）明挖路塹方案：適合于橫坡平緩的地形，利用地形走勢進行展線，采用明挖路塹的方案穿過埡口，路線里程得到繞長，能較好地改善越嶺線的平均縱坡。
2.4越嶺線應避免穿越集鎮(zhèn)區(qū)
普通公路多以集散功能為主，道路輻射村莊較多。由于現(xiàn)階段鄉(xiāng)鎮(zhèn)的居民，交通安全意識不夠強，行人隨意橫穿公路較為普遍，農(nóng)用車、摩托車等隨意占道。越嶺線的連續(xù)下坡，會造成汽車長時間剎車引發(fā)剎車片熱衰竭，導致剎車失靈，引發(fā)交通事故。如國省干線“橫三”寧德蕉城至寧古交界公路，連續(xù)長下坡近10km，平均縱坡約4.2%，坡底穿越金涵亭坪村，根據(jù)調(diào)查，通車10年左右，目前已發(fā)生數(shù)十起大小不一的交通事故。因此，越嶺線連續(xù)長下坡路段應嚴格執(zhí)行“近村不進村”的設計理念，特別是對連續(xù)下坡坡底途經(jīng)的村鎮(zhèn)，應采用修建“連接線”的方式銜接。
2.5越嶺線平縱組合的控制
公路線形設計的習慣做法是先進行平面線形設計，后進行縱面線形設計。因此，在做平面線形設計的同時考慮縱面線形的配合，就顯得十分必要。否則，只能以縱面來遷就平面，或者不得不“勉強湊合”。同樣在做縱面設計時，也一定要與平面線形配合。在這過程中應重視平、縱線形組合“相互對應”的原則，做到平曲線稍長于豎曲線，即“平包豎”。越嶺線為了克服高差，路線縱坡通常會用到擬定標準、規(guī)范所規(guī)定的較大縱坡值，甚至最大縱坡值。此時于大縱坡坡底應接較大的平曲線半徑，不宜接入小半徑的平曲線，避免車速過快由離心力引起的翻車現(xiàn)象。平面控制同樣不宜在連續(xù)長直線末端接入小半徑曲線。有條件應采用超高大于4%的曲線半徑，避免車速過快導致駕駛員反應不及時，造成交通事故。設計中應采用“運行速度”進行檢驗。
3越嶺線連續(xù)長下坡輔助安全設施的布設的建議
3.1緊急避險車道的布置
當公路處于連續(xù)長、陡下坡路段時，其平均縱坡應≥4%，縱坡連續(xù)長度應≥3km；在車輛組成比例上，當大、中型重車占50%以上，且載重車缺乏輔助制動裝置時，為避免車輛在行駛中速度失控而造成事故，應在長、陡下坡地段右側山坡上的適當位置設置避險車道。如普通國省干線“縱三”周寧城關至寧德蕉城界公路，連續(xù)下坡15.547km，相對高差715.3m，平均縱坡4.6%，分別于K19+880、K24+715、K30+887共設置3處緊急避險車道。國道237屏南路下至屏西公路工程，連續(xù)下坡14km，高差625.4m，平均縱坡4.53%，考慮到縱坡的分布，分別于K38+675、K47+573共設置2處緊急避險車道。設計實例均參照以上原則設置避險車道間距，根據(jù)近幾年的運營觀察，避險車道的選址及間距設置效果較好。
3.2因地制宜設置
“綠化景觀點及臨時休息區(qū)”等人性化設施普通公路不同于高等級公路，工程建設資金主要由各縣市自籌為主，地方財政壓力通常比較大。因此，普通公路的造價通常需嚴格控制。與高等級公路相比，普通公路設置大型的綜合性服務區(qū)難度較大，但在普通公路連續(xù)長下坡路段中，應結合地形適當調(diào)整路線布設，利用路基填方內(nèi)側填平區(qū)與平緩路段，設置小規(guī)模的0.2~0.67hm2左右、簡化版的休息區(qū)或具有當?shù)靥厣奈幕褂[場地與特色綠化景觀點，可有效緩解駕駛員因連續(xù)下坡造成的緊張感，對汽車連續(xù)剎車制動引起的剎車片制熱過度起到冷卻作用，有利行車安全。
4結語
路線設計是公路建設中的“靈魂”部分，是一條公路在運營過程中是否安全、舒適、環(huán)保、節(jié)能的關鍵。因此，越嶺線在設計時應合理選用技術標準，不宜過分追求高指標，應控制連續(xù)下坡段的平均縱坡均順、平滑，盡量不設置起伏坡，重視平縱組合設計，在地形條件允許的情況下，設置適當間距的緊急避險車道及設置一定規(guī)模的人性化的長下坡休息區(qū)或綠色景觀點，以提高行車安全。
參考文獻
[1]JTGD20-2017，公路路線設計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社，2017.
作者：戴立平 單位：寧德路興設計有限公司
