山区高速公路选线和路线设计研究

山区高速公路选线和路线设计研究

中铁第一勘察设计院集团有限公司陕西省西安市710000

摘要:为了促进山区经济进步发展,我国逐步加大对山区交通建设投入。山区高速公路工程项目目前正在越来越多的开展实施,而公路选线在山区高速公路工程建设中是最为关键的工作环节,合理选线对山区高速公路的质量、进度以及投资控制有直接影响。所以,山区高速公路选线工作成为山区高速公路工程建设重点。

关键词:山区高速公路;选线;路线设计;研究

一、山区高速公路路线优化设计

1、科学

科学性主要是指在山区高速公路选线中与技术指标相关的因素要满足规范要求,如直线段长度、最大纵坡坡度、平均纵坡坡度、平面线形组合、平纵面线形组合、最小曲线半径、缓和曲线最小长度等要满足相关要求,选线要做到科学合理。在山区高速公路选线中,平面线形和纵面线形都很难达到较高的技术指标,因此平纵横配合设计就显得极为重要。

2、环保

山区地形地貌复杂,局部路段植被稀少,山体土质较差。在山区高速公路路线设计与建设过程中应尽量减小对土体的扰动,特别在植被较少的路段应避免大量开挖山体,尽量少挖多填,路基边坡以及公路路线两旁应种植植被,减少路线周围土体的水土流失,保护生态环境。确定路线的走向时,路线要与周围的自然环境协调,还要避免路线两旁的景观对司机视线的遮挡,要求路线设计要与环境相适应,还要求能够满足合理的行车视线。山区高速公路路线多选择螺旋展线,能使行车达到环保且舒适的效果。

3、与地形协调

山区地形的特点是短距离内标高差值大,山高流急,山区复杂的自然条件直接影响指标的选用,采用高指标有利于车辆运行和驾驶员操作,但势必会造成填挖量增大,构造物和拆迁数量增加,影响区域生态环境,项目成本增加。山区高速公路设计要坚持以人为本、安全至上的理念,但并不是片面追求高标准,还应强调因地制宜,坚持路线与地形相协调。山区选线时应结合迂回曲折的山体、高低起伏的地形,合理选用各种线形要素,可以采用对称性、非对称型、S型、卵型等多种线形组合,以减小对环境的破坏,在困难地段还可以采用左右分离、上下分离、半路半桥等多种路基形势与地形协调。

4、经济

高速公路是国民经济建设的基础设施,同时也是一项耗资巨大的工程,所需要成本较高,但在山区修建高速公路可以完善山区的公路网,有利于发展山区落后的经济,改变山区贫穷的面貌,这也是一项重要的民生工程。山区地形复杂,公路的勘察设计和施工困难,其建设成本要远远高于平原地区,所以在选线时应进行技术经济对比分析,要选择符合平、纵、横设计且造价经济合理的路线方案。

5、安全

随着山区高速公路的快速发展,公路交通安全已经成为公路设计首要关心的问题。山区高速公路,由于纵坡较长、长大纵坡较多、平纵线形指标低、线形选择不合理等原因,经常在线形较差的路段发生交通事故。所以为了避免交通安全事故,应该在长大纵坡路段行车道外侧增设避险车道;其次,对条件受限、指标较低的特殊路段,应对线形指标进行安全评价,从而预防或减少交通事故的发生。

二、高速公路路线设计中的问题

1、平面直线设计

因山区地质地形条件复杂,平面直线设计在山区高速公路线路设计中困难较大。在平原区域高速公路路线设计中,如果所设计的平面直线路段较长,会增加驾驶员疲惫感,影响行车安全,在较长平直路段上,容易出现车辆超速情况。如果这时驾驶员精神力不集中或疲劳驾驶,可能会无法及时发现前往道路转向,无法稳定操作,从而引发安全事故。在山区地带,地形复杂,曲线指标较多,所以很少出现长直线路面,但是圆曲线间的直线长度也不能太短,必须保证道路线形的连续性,如果直线长度过短则会呈现快速的线形变化,这样驾驶员便无法对道路线形变化做出准确有效判断。

2、平曲线设计

平曲线设计问题主要发生在山区高速公路线路的设计中,因为山区公路路线选线受到地形地质限制,在路线设计时往往不敢合理地设置隧道和高架桥,要么设置极限指标,要么所设置的指标过低,影响工程建设质量和使用功能。当驾驶员精神力不集中时,如果车速过快或车载量较大,可能在局部指标较低的平曲线路段上发生安全事故。

3、超高缓和段设计

在竖曲线或平曲线半径较小路段,需要设计超高缓和路段,该超高缓和段的设计应该设置渐变段,且渐变段的位置要在全缓和段或缓和曲线中的某个指定特殊位置上,如果在桥梁上设计超高缓和段,会影响公路施工,而在桥梁上设置超高缓和段渐变段,会导致桥面坡度变得更加复杂。

三、高速公路路线方案选取要点

1、平面直线设计要点

在路线方案选择和优化中,平面直线路段长度的设计关系着该路线方案是否合理。所以在设计中应充分考虑实际工程情况,综合考虑成本、环境和安全行驶等因素,使得所设计的方案符合车辆行驶要求。一般来说,在进行平面直线段设计时,该线路长度的上限是该路段所规定时速的20倍左右,而该平面直线路段长度的下限是所规定时速的2倍左右。不过在实际设计规划中,平面直线路段长度的值还需要结合当地地形变化,尤其是高度差变化和坡度变化来进行适当调整。对技术人员来说,则必须充分掌握地形地质条件信息,然后结合信息数据分析估算最优的直线路段长度。

2、平面曲线设计要点

平面曲线段设计不合理性引起交通事故频繁,主要是因平面曲线路段指标不完善,为保证该线路行车安全,需对曲线半径、线路段长度和变化率等进行深入分析研究。首先,在对安全事故发生原因分析中发现,当曲线半径小于400m时,事故发生概率最大,而随着曲线半径增大,事故发生概率逐渐降低,尤其在半径大于400m以后,事故发生概率逐渐趋向平缓。由此可得结论,在进行平面曲线设计时,应适当提高曲线半径,使曲线变得平滑,控制平面曲线半径在400m以上。同时,还应合理控制平面曲线转角,一般来说,曲线转角小于30°较容易发生安全事故,而曲线转角在45°以上比较合适。

3、超高缓和段设计要点

为了降低复杂地形地质条件给高速公路路线设计带来的负面影响,会进行超高缓和段设计工作。该线段设计的作用是将圆曲段和直线段连接起来,从而可减少地形地质给设计工作带来的限制。在缓和段设计中,横坡向平坡过渡需要的曲线段半径应大于规定的最低半径大小,标准路段向平坡过渡的曲线变化率应比排水系统设计规定的变化率大,这样做的目的是便于公路排水工程运行。

结束语

公路路线支配着整个公路规划、设计、施工,在线形确定以后,对其他相关专业(路基、构造物、路面)设计工作起着支配指导作用,对于山区高速公路来说,由于复杂地形条件和环境保护要求限制,路线设计时所需考虑的影响因素更多,线形设计与各专项设计相互影响更大,各专业应相互协调,相互配合,合理参照各专业建议进行设计。

参考文献:

[1]王辉,贾嘉.山区高速公路设计中的道路安全理念[J].中外公路,2013(02).

[2]尚彦宇.山区高速公路路线方案比选探析[J].交通标准化,2012(04).

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