山区高速公路工程路线总体设计

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:我国当前正处于发展的关键时期,十分注重基础建设工程的落实,通过改善基础设施项目带动地方经济的发展,贯彻我国共同富裕的发展理念。高速公路作为我国基础交通设施项目,能够有效提高交通效率,对于沿线区域的经济发展的带动有着重要意义。但是山区高速公路因环境气候、地形地貌、环境保护、建设投资等因素的限制,特别值得相关设计人员的重视。本文首先叙述我国开展山区高速公路建设的理念,随后简要说明山区高速公路建设的特点,最后详细阐释我国在山区进行高速公路路线总体设计的具体策略。以此来供相关专业人士交流思考。

  关键词:山区;高速公路;路线;总体;

0 引言

  随着我国经济的不断发展,我国愈来愈重视西部地区的建设工作,通过带动西部欠发达地区的快速发展,缩短东西经济差距、城乡经济差距,实现我国共同富裕的发展目标。基于此,我国对于西部地区的高速公路建设工作也愈来愈重视,不断投入大量资金用于西部山区高速公路的建设工作。而西部地区自身具有较为复杂的环境特点,进一步增加了高速公路建设的难度。对此相关参建单位应该引起重视,充分认识到西部山区的地形特殊性和经济条件,进一步提高山区高速公路建设的质量和水平,构建适合于西部地区发展的高速公路交通体系。

1 我国开展山区高速公路建设的理念

  1.1 安全理念

  任何工程建设都应该将安全作为第一原则,山区高速公路建设应贯彻“标本兼治、综合治理、系统建设”的理念,坚持以人为本、安全至上的原则,坚持注重全寿命整体安全,加强道路安全设计,把公路的整体安全和“建、管、养”全寿命安全放在项目设计工作的首位。

  1.2 环保理念

  山区地域具有较为丰富的自然资源环境,应贯彻“绿水青山就是金山银山”的理念,坚持尊重自然、恢复生态的原则,控制资源占用、减少能源消耗,坚持循环利用、保护生态环境、打造特色景观,实现人、车、路与自然的和谐统一,构建人与自然和谐相处的发展环境。

  1.3 可持续发展理念

  近几年来,随着我国经济的不断发展,我国主动提出可持续的发展战略。山区高速公路应是可持续发展的低碳环保公路。可持续发展应节约能源、土地、水、材料等主要资源,尤其是稀缺资源的减量利用、有效利用和循环利用,重点解决长期以来我国公路建设普遍存在的资源统筹利用不足、循环利用率较低、能源耗用较高等问题,同时也要最大限度的保护自然,实现公路与生态、社会的健康可持续发展[1]。

2 山区高速公路建设的特点情况

  2.1 环境气候较为多变

  山区不同于平原地区,山区由于受山地环境影响,很容易出现同一个地区不同时段天气情况变化明显的现象。另外山区还容易出现浓雾、湿气、暴雨、冰雪积冻的情况不利于行车安全,其次在暴雨季节,山区还容易出现山体滑坡、大风等灾害性天气,对于高速公路运营管理有着极为不利的影响效果[2]。

  2.2 地形地貌及地质复杂

  山区高速公路一般位于中高山区,地形高低起伏、工程地质复杂多变,导致桥隧比占比较高,高墩桥梁和特长隧道经常出现,连续长下坡导致刹车失灵时有出现,高填深挖路段普遍、路基放坡占地较多,往往涉及基本农田等存在诸多问题。

  2.3 环境保护问题突出

  绿水青山就是金山银山,实施绿色公路建设,是公路行业落实国家“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念”,推进“综备、智慧、绿色、平安”四个交通发展战略的生动实践。山区高速公路经常出现边坡开挖防护不足、路基废方及隧道弃渣随意丢弃,造成水土流失和生态破坏问题。

  2.4 山区资金投入持续性较差

  一般来说,我国山区地域的经济发展能力都较弱,整体经济实力不如东部平原地区。而高速公路建设单位在开展公路建设时,也应该考虑到这一点,认识到山区地域资金投入的低持续性,从而进一步在设计环节工作中体现出对施工预算工作的控制,以此来避免因为资金问题而影响高速公路建设项目的稳步落实。

3 我国在山区进行高速公路路线总体设计的具体策略

  3.1 针对环境气候多变存在问题,结合工程实践经验,可采取以下对策措施。

  在以往的设计中,在超高过渡段合成坡度为零的路段不够重视,下雨时候在弯道路面形成薄膜水雾或弯道积水,经常造成交通事故,鉴于此应根据该段缓和曲线的超高渐变率,最小合成坡度=设计纵坡-超高渐变率≥0.3%,当道路宽度为双向四车道时,建议控制合成坡度最小为0.3%;当道路宽度为双向六车道时,建议合成坡度控制在0.5%以上[3]。

  山区高速公路海拔一般较高,根据工程经验,当海拔大于1000m且位于山的阴面时,在冬季会长时间路面结冰,存在安全隐患。鉴于此在路线总体定线时,应对路线沿线的气候进行观测,划定冰雪积冻控制线,路线标高控制在冰雪积冻线以下,尽量选择日照充足的走廊,保证冬季全天候通行。

  山区高速公路昼夜温差较大,经常出现浓雾、湿气等不良天气,在总体设计时应做好智慧交通,通过提醒、监控、协助等手段确保通行安全。

  3.2 针对地形地貌及地质复杂的问题,结合工程实践经验,可采取以下对策措施。

  山区高速应坚持地质选线,尽量避免不良工程地质区域,同时线形设计顺“势”布设,走向与山川、河流、大地的势相吻合,以曲线适应地形,可采用“交点法+线元法”进行平纵设计,设置圆顺的多圆卵型曲线、连续S型曲线,顺势而为,自然流畅,切忌硬切山梁、横跨山谷,给人良好视觉感受,以线形适应山区地形,建议平面曲线比例以不少于70%控制。

  山区高速由于地形高低起伏较大,为克服高差经常出现连续长大下坡,货车刹车失灵也时有发生,在连续爬坡大于500m的路段,建议在中间增加设置停车休息区[4]。

  在平原地区开展高速公路建设时,多会以整体式路基为主要建设模式,对于山区地域来说,应根据实际地理环境灵活调整路基模式,山区地域发现陡峭的路段,就可以采取高低式路基建设模式,来达到降低填方,减少支挡工程量的工程效果。

  在山区道路设计过程中,应考虑隧道的进出场难度,有可能工程本身造价较低,但需要修建较长的便道,甚至于修建隧道、便桥才能进场,其总造价反而更高,在总体设计方案时候应综合考虑。

  山区高速互通的工程规模通常比较大,公路主线布线时候应结合互通服务城市的地理位置及高程,优化路线方案,预留互通设置位置,切忌只顾主线工程规模而忽略互通的设置,造成互通设置代价陡增。除此以外,山区高速的修建往往破坏了既有低等级公路交通路网,然而特殊的地形条件造成较大的改路工程费用,设计时候应统筹考虑改路的方案,必要时调整主线的平纵方案。

  3.3 针对环境保护问题,结合工程实践经验,可采取以下对策措施。

  推行环保选线,避让环境敏感点;灵活运用技术指标,做好路堤与桥梁、路堑与隧道的方案比选,做好横断面和纵断面设计,实现填挖平衡,最大限度地降低工程对环境的影响。

  路线绕避城镇规划区及居民集聚区,做到“近而不扰、远而不离”,避免或减少拆迁,使其相互协调。路线布设避让基本农田,减少对居民区和土地的分割;结合沿线地形地质条件,在工程投资不受影响的前提下,全面优化主线平纵面及工程总体设计方案,合理降低路基填挖高度,尽量减少高填深挖路基段落,减小土石方规模,节约占地。

  路基支挡、加固工程应合理采用重力式挡土墙、桩板墙、框架锚杆、锚索支挡和加固,减小边坡填挖对周围环境的不利影响,同时节约占地。路基边坡生态防护应以植物绿化为载体,采取散播植草、喷播植草、挂网植草等生态防护措施,或工程与生态相结合的防护措施,对路域范围进行全面绿化,减少人工痕迹,减小水土流失,最大力度地恢复自然[5,6]。

  在斜坡路段布线挖方边坡较高、占用基本农田较大的填方路段、受鱼类保护区限制以及通航行洪要求时候,应优先选择桥梁跨越,避免对生态环境的破坏。

  山区高速往往土石方较多,应尽量实现“零弃方、少借方”。通过合理的总体设计、优化路线控制填挖量、统筹调配土方等多种方式,有效减少取、弃土场设置,节约用地,保护沿线植被与自然环境。“零弃方”,可通过统筹调配、土方造地、互通微地形营造等多种途径消化弃方;“少借方”,针对借方量大的路段,应反复优化,降低路基高度,减少借方量,节约土地资源。

  在必须穿越生态保护区位置时候,首先应选择隧道方案,隧道洞门一隧道洞口位置选定遵循“早进晚出”的原则,洞口建筑遵循“安全、经济、和谐、自然”的设计理念,采用“无仰坡”零开挖技术进洞,洞口周围边仰坡均采用自然的生态防护,整体上突出“小洞门、大绿化”的洞口效果。

  随着光伏发电技术的发展,近年来光伏发电技术己在公路建筑中逐步推广开来。分布式光伏发电指采用光伏组件,将太阳能直接转换为电能的发电系统,倡导“就近发电,就近并网,就近转换,就近使用”的原则,可有效提高同等规模光伏电站的发电量,具有污染小、发电用电并存的特点。

  近年来国家对于环境保护越来越重视,加之纯电动车技术的不断发展,电动汽车持有量不断地增加,对于电动充电桩的需求也将越来越大,可考虑在服务区和管理中心均预留若干大小车电动充电桩。

  山区高速自然风景优美,旅游资源丰富,应以交通为载体,以旅游为抓手,以文化为脉络,以产业为支撑,以山区高速公路依托,实现对沿线旅游产业、沟域经济等方面的辐射和带动作用。

  3.4 针对资金投入持续性问题,结合工程实践经验,可采取以下对策措施。

  山区高速公路设计应按照地区特点、交通特性、路网结构综合分析确定公路功能,再结合交通量、地形条件选取合适的技术等级和主要技术指标,必要时综合分析分段设置技术标准,不盲目追求高大上,控制工程总投资。

  山区高速公路不可控制因素较多,比如压覆矿、文物、饮用水源、既有或规划的铁路、高速公路、水电站等,前期基础资料的收集调查尤为重要,避免在施工阶段造成路线的变更,导致工程造价陡增。

  山区高速公路地形陡峭、树林茂密,受信号影响传统的GPS测量工期长,精度相对较低,经常引起施工变更,结合近期的项目经验,建议采用机载激光雷达,不仅满足主线互通等设计需要,同时对三改、保通便道设计需求,特别是土石方控制较为准确,避免了后期变更造成工程造价增加过多。

  山区高速公路地质情况复杂多变,前期设计阶段应充分重视地质选线,加强桥梁、隧道、路基工点的地质钻探工作,避免后期因地质情况不符变更,造成工程造价增加。

  针对山区高速公路施工作业面狭小,土地资源珍贵的情况,应积极推行“永临结合”。应尽量租用沿线村庄民宿、废弃厂等作为宿舍,利用既有路基、服务区作为加工场、拌合站,减少新增用地,同时进场便道应永临结合,实现部分用电设施永临结合,节约工程造价。

4 结束语

  综上所述,随着我国经济的不断发展,我国对于高速公路建设愈来愈重视,力图通过高速公路建设,实现对我国西部山区的开发工作,带动山区地域经济发展。对此设计单位应该引起足够重视,主动完善高速公路设计工作,进一步将安全、环保、可持续的原则体现在设计工作之中,同时在落实高速公路路线选择和建设时,能够紧密结合山区的特殊性,构建出适应于山区特色的生态公路系统。

参考文献

  [1] 蔡晶晶.山区高速公路路线设计问题及应对措施[J].建筑与预算.2020,(12):44-46.

  [2]王波.山区高速公路沿河段桥梁设计探讨[J].四川水泥.2021,(02):281-283.

  [3]蔡晶晶.山区高速公路路线设计问题及应对措施[J].建筑与预算.2020,(12):44-46.

  [4]鲍新卫.复杂山区高速公路总体设计思路[J].工程技术研究.2020,5(20):195-196.

  [5]邱海东.总体设计在高速公路路线方案比选中的作用和影响[J].安徽建筑. 2021,28(02):151-152+154.

  [6] 唐林.浅谈山区高速公路互通立交总体设计[C]//2006年中国交通土建工程学术研讨会.2006.

作者:黄永恒 单位:四川省交通勘察设计研究院有限公司

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