文/彭侃、丁強(qiáng)

1 前言

高速公路項(xiàng)目建設(shè)具備一定的周期性，在公路建設(shè)初期做好公路路線確定的路線設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵。公路選線與路線設(shè)計(jì)效果的高低直接影響工程的建設(shè)質(zhì)量以及通車后的車輛行駛的安全與舒適性，所以我們需要考慮公路選線與路線設(shè)計(jì)的需求，從而保證各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到預(yù)期的目標(biāo)。

2 高速的路線選型設(shè)計(jì)要求

2.1 滿足路線安全性

高速公路項(xiàng)目選型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，首先要遵循的原則就是安全性，這是最基本的性能指標(biāo)。保證公路運(yùn)行的安全性，不僅僅可以使高速公路達(dá)到安全性、耐久性的要求，同時(shí)還能保證交通參與者的生命安全。因此，在高速公路選線環(huán)節(jié)，應(yīng)該盡量避免在不良地質(zhì)條件下施工，比如泥石流發(fā)生率較高、地震活動(dòng)頻繁、容易產(chǎn)生山體滑坡的區(qū)域內(nèi)。此外，地基強(qiáng)度不足或者處于斷層地帶，也要盡量避免。對(duì)于無(wú)法規(guī)避的惡劣地形條件，應(yīng)該采取必要處理措施，以提升高速公路運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性[1]。

2.2 以經(jīng)濟(jì)效益化為目標(biāo)

高速公路畢竟也是商業(yè)化運(yùn)行的項(xiàng)目，所以經(jīng)濟(jì)效益是重要考慮原則之一。高速公路建設(shè)投資額是巨大的，且后續(xù)運(yùn)營(yíng)階段的維護(hù)與保養(yǎng)也需要付出較多的資金。而本文所說(shuō)的經(jīng)濟(jì)效益化，就是使高速公路建設(shè)完成投入運(yùn)營(yíng)后的使用壽命得以延長(zhǎng)，特別是高速公路選線的過(guò)程中，很多項(xiàng)目都會(huì)穿越地形復(fù)雜的區(qū)域，必須要加強(qiáng)改造處理，而這也就導(dǎo)致高速公路投入資金增多，成本上升，影響經(jīng)濟(jì)效益。因此，高速公路選線環(huán)節(jié)，需要盡量帶動(dòng)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，比如引領(lǐng)旅游業(yè)、服務(wù)業(yè)的發(fā)展等，以提高高速公路的利用率。

2.3 滿足生態(tài)環(huán)保要求

高速公路建設(shè)施工階段，容易給周邊環(huán)境產(chǎn)生一定程度的影響與破壞。因此，在路線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該充分保護(hù)生態(tài)環(huán)境，確保施工范圍內(nèi)的人文與自然環(huán)境不會(huì)被嚴(yán)重破壞，確保歷史文化景觀與當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境免受損壞，如果可以預(yù)見(jiàn)發(fā)生嚴(yán)重的損壞問(wèn)題，則應(yīng)該進(jìn)行必要的繞行或者調(diào)整，并且對(duì)于損壞的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)處理，盡快恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)[2]。

3 工程概況

某高速公路工程，線路全長(zhǎng)45km，該線路主路線按照高速公路標(biāo)準(zhǔn)要求修建，路基寬度設(shè)計(jì)為25.5m，行車速度設(shè)計(jì)為120/h。該公路工程建設(shè)初期，考慮到公路路線行車質(zhì)量，對(duì)選線與路線設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行綜合評(píng)定，故而做出了相關(guān)的處理方案。該工程選線與路線設(shè)計(jì)內(nèi)容如下文所述。

4 高速的路線設(shè)計(jì)方法和要求

4.1 根據(jù)地質(zhì)條件確定線路規(guī)劃方案

該高速公路項(xiàng)目處于橫斷山脈的地形條件，地形變化比較復(fù)雜，交通運(yùn)行難度較高。當(dāng)?shù)赜懈咴瓖{谷、山地河谷平原、山間盆地等地形交錯(cuò)分布，地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)頻率較高，有些地帶會(huì)存在間歇性的抬升，還有些地方會(huì)出現(xiàn)沉降嚴(yán)重的情況。經(jīng)過(guò)多年的演變與反應(yīng)，形成了類型比較豐富的地貌條件，比如低山地貌、巖溶地貌、河流侵蝕平原等。整個(gè)項(xiàng)目從空中俯瞰以“歹”字形式存在，且施工地帶的復(fù)雜性比較高，還容易發(fā)生地震等災(zāi)害。經(jīng)過(guò)當(dāng)?shù)氐牡卣鸨O(jiān)測(cè)資料分析發(fā)現(xiàn)，該區(qū)域范圍內(nèi)的地震活動(dòng)峰值加速度可以達(dá)到0.3g，平均0.45g 就會(huì)有一個(gè)地震應(yīng)力波，建筑抗裂烈度在8°以上。經(jīng)過(guò)上述原因分析，該高速公路項(xiàng)目在初稿設(shè)計(jì)審核中就直接被推翻了，而這正是因?yàn)樵摰貛е械乃淼来┰絽^(qū)域內(nèi)的地質(zhì)條件復(fù)雜性比較高。經(jīng)過(guò)全面分析，本次工程設(shè)計(jì)決定取消隧道的形式，全部采用地面路面的形式，以此大幅度提升施工的安全性，保證交通參與者的生命安全[3]。

4.2 豎向線形設(shè)計(jì)

豎向線形的設(shè)計(jì)就是根據(jù)豎向變化設(shè)計(jì)確定所形成的高速公路線形，這也是一種設(shè)計(jì)方案的形式。比如，在高速公路設(shè)計(jì)中，需要確定坡度、坡長(zhǎng)、曲線半徑等方面的技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)高速公路豎向變化的情況確定這些參數(shù)，保證高速公路運(yùn)行的速度、高度等滿足要求。在該工程中，經(jīng)過(guò)地形勘察分析，其山脈起伏變化比較劇烈，海拔升高也非常明顯。為了達(dá)到公路交通運(yùn)行安全性的要求，應(yīng)保證豎曲線的半徑是最小的，坡長(zhǎng)距離也是最短的。經(jīng)過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，縱向坡度變化處于-2%～2%之間效果是最好的，可以達(dá)到行車視距的標(biāo)準(zhǔn)，駕駛員也能夠根據(jù)運(yùn)行情況調(diào)整車速，確保交通運(yùn)行的安全性。

4.3 平面線形設(shè)計(jì)

結(jié)合物理學(xué)的相關(guān)理論，車輛在平面曲線形式內(nèi)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，會(huì)有離心力產(chǎn)生。因此，為了使車輛行駛安全性合格，可以按照要求做好橫向摩擦力測(cè)算分析。在平曲線內(nèi)，車輛行駛所形成的離心力與車速的平方是正比關(guān)系，而曲線半徑則是反比的關(guān)系。經(jīng)過(guò)離心力的作用，行駛時(shí)極易產(chǎn)生橫向側(cè)傾或者滑移，駕駛?cè)藛T如果在車內(nèi)有明顯的感受，精神會(huì)比較緊張，進(jìn)而導(dǎo)致操作出現(xiàn)失誤，誘發(fā)交通事故。從這一情況出發(fā)，在平曲線設(shè)計(jì)中，應(yīng)用最小曲率半徑限制平曲線，并采取緩和曲線的方法和平曲線連接。在該項(xiàng)目中，平曲線選擇的連接長(zhǎng)度為90m，可以保證車輛行駛的安全性[4]。

4.4 豎向與平面線形組合設(shè)計(jì)

由于不良地質(zhì)條件、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)等因素，設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)需要選擇豎向線形與平面線形聯(lián)合的方法。這些線形的方法會(huì)給交通運(yùn)行舒適度、安全性產(chǎn)生影響。另外，地勢(shì)變化明顯的地帶，線形也會(huì)發(fā)生較大的起伏變化，為了保證交通運(yùn)行安全性合格，應(yīng)該設(shè)置必要的交通標(biāo)志線，提醒駕駛員注意路段特殊性；恰當(dāng)采取必要的誘導(dǎo)措施，設(shè)置防護(hù)設(shè)施，防止發(fā)生交通事故。為了保證高速公路投入運(yùn)營(yíng)后的安全性，線路設(shè)計(jì)要充分考慮當(dāng)?shù)氐牡貏?shì)變化情況，綜合分析直線、圓曲線、緩和曲線。比如，地勢(shì)相對(duì)平緩的地帶，高速公路設(shè)計(jì)中最好采取直線的設(shè)計(jì)方案；但是如果直線過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)使駕駛員產(chǎn)生疲勞感，所以應(yīng)適當(dāng)增加圓曲線、緩和曲線的線形。另外，高速公路線路設(shè)計(jì)中，還要盡量防止過(guò)多使用直線而忽視曲線，最好是平曲線和豎曲線組合起來(lái)，保證駕駛?cè)藛T駕駛車輛可以連續(xù)性過(guò)渡，避免發(fā)生嚴(yán)重的安全事故[5]。

4.5 線路交叉設(shè)計(jì)

線路交叉是高速公路建設(shè)中不可避免產(chǎn)生的情況，特別是互通立交的項(xiàng)目中，線路交叉會(huì)導(dǎo)致高速公路設(shè)計(jì)的難度升高，具體從下述幾點(diǎn)分析：

4.5.1 對(duì)于小范圍交叉再加上山區(qū)地形的影響可以適當(dāng)減小交叉面積。

4.5.2 坡度如果較大，車輛的穩(wěn)定性會(huì)有一定的問(wèn)題，還會(huì)導(dǎo)致舒適性不足，所以交叉口設(shè)置應(yīng)該保證安全性達(dá)標(biāo)。

4.5.3 行車視距如果較小，也會(huì)導(dǎo)致車輛安全性不足。從這個(gè)方面分析，該工程中應(yīng)進(jìn)行立交平縱線形的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使匝道的分河流部分的線形可以平穩(wěn)過(guò)渡，加強(qiáng)平交VI 渠化設(shè)計(jì)，保證高速公路的運(yùn)行質(zhì)量合格，促進(jìn)車輛行駛安全性提升。設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要注意，有蝙蝠洞立交的存在，可以選擇應(yīng)用半互通的方法。這與初步設(shè)計(jì)是相同的，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化匝道，有效增加該位置上高速的匝道半徑，提高安全性。施工圖設(shè)計(jì)中進(jìn)行立交方案的優(yōu)化和詳細(xì)設(shè)計(jì)，可以使整個(gè)高速公路的運(yùn)行達(dá)到安全、通暢的要求，滿足交通運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。

5 質(zhì)量控制措施

5.1 在路線設(shè)計(jì)階段，相關(guān)人員需要對(duì)各種影響因素進(jìn)行綜合考慮。例如，對(duì)地勢(shì)、居民區(qū)、環(huán)境保護(hù)區(qū)以及礦山資源區(qū)等。同時(shí)，在路線設(shè)計(jì)的過(guò)程中還需要將社會(huì)環(huán)境與自然環(huán)境納入考慮范圍內(nèi)，盡量使這兩方面的因素能夠有效結(jié)合。另外，在具體的項(xiàng)目實(shí)踐中，還需要進(jìn)入實(shí)地進(jìn)行考察，在了解相關(guān)地理信息以及工程特征的基礎(chǔ)上開(kāi)展相關(guān)設(shè)計(jì)工作，從而減少設(shè)計(jì)變更情況。

5.2 在高速公路項(xiàng)目建設(shè)環(huán)節(jié)給環(huán)境造成破壞是難以避免的，因此在具體設(shè)計(jì)時(shí)我們需要將環(huán)境破壞問(wèn)題降低到最低。在選線路時(shí)，需要綜合考慮施工給環(huán)境破壞造成的面積大小，盡可能在不大量破壞環(huán)境的基礎(chǔ)上確定路線；此外，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要按照就近原則對(duì)設(shè)計(jì)內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化，使路線設(shè)計(jì)不會(huì)給環(huán)境造成影響。另外，在實(shí)踐的過(guò)程中還可以采用BIM 技術(shù)對(duì)路線設(shè)計(jì)的質(zhì)量進(jìn)行控制，通過(guò)BIM 技術(shù)構(gòu)建的軟件模型，能夠直觀地在模型中優(yōu)化路線設(shè)計(jì)，從而保證設(shè)計(jì)時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題得到有效控制。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路線形設(shè)計(jì)非常重要，因此要滿足經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性、安全性、舒適性的要求，符合綠色標(biāo)準(zhǔn)，盡量減少農(nóng)田占用、降低對(duì)于自然環(huán)境的不利影響，選擇最佳的線路設(shè)計(jì)方式，進(jìn)而延長(zhǎng)使用壽命，達(dá)到安全性的標(biāo)準(zhǔn)，確保高速公路運(yùn)行更加順利，帶動(dòng)周邊區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)全面發(fā)展起到一定的促進(jìn)作用。