
摘要:分析了山区高速公路线路设计的常见问题,提出相应的解决对策,引入具体案例提出基于常见问题的山区公路线路优化设计方案,实现本次研究目的,为我国山区公路的建设与发展提供可参考的资料。
1、山区高速公路线路设计的常见问题
第一,地质问题。在路线设计过程中,山区的地形地貌较为复杂,在同一片山区区域中,不同位置的土质在土壤成分、粘性、硬度等方面均有所不同;若部分区域的土壤含水量、土壤腐殖质较多较大,则无法满足高速公路的建设需要。
第二,坡道设计问题。相较于平原地区高速公路,山区高速公路涉及到较多的“上下坡”,需要进行爬坡车道设计,通过控制爬坡车道的角度、上坡倾斜度、坡道长度与弯曲程度等,阶级地形限制问题,获取安全、高质量的高速公路。
第三,对线生态环境影响问题。在山区高速公路线路设计环节,需要特别关注线路设计与建设对生态环境的影响,遵循“和谐”、“生态”的理念,在避免对山区生态环境造成负面影响的情况下进行线路设计。
2、山区高速公路线路设计常见问题的解决对策
第一,根据地质实际情况合理选择路线。要想保证山区高速公路的最终建设质量不受影响,需要在线路设计环节根据当地的土壤质量、地形情况、地质数据合理规划线路。
第二,尽可能避免破坏原本环境。在山区高速公路线路设计环节,需要将“环境保护”、“人与自然和谐发展”的理念作为核心设计理念,根据国家提出的关于公路建设方面的环保要求,有意避开相关的原生山区生态核心区域,避免原本的电路网络基础设施。
第三,严格遵循线路设计有关要求。在实际过程中,需要严格遵循有关要求,保证高速公路的线路、弯道设计符合山区实际情况,保证爬坡车道的角度与坡度均符合科学设计标准,从而提升山区高速公路整体建设质量。
3、以甜罗高速为例———基于常见问题的山区高速公路线路优化设计
根据上述的山区高速公路线路设计常见问题及其解决对策,本次以甜罗高速工程为例,设计人员根据工程实际情况,优化设计线路,进一步践行上述内容,形成甜罗高速工程的最优线路方案。
3.1 工程概况
甜罗高速工程位于甘肃省东部庆阳市,陕甘宁三省(区)的交汇处,工程区域南北长207Km,东西跨208Km,总面积27119km2。本次山区高速公路工程建设资金均来源于国家补助、银行贷款,基于我省经济欠发达、财政收入紧张的情况,需要设计人员合理规划高速路线,控制建设规模。设计人员根据基础资料、实地调研数据内容,结合有关部门要求,从不同的角度思考与分析,充分考虑了地形、水文、土壤结构、地质特征、城镇规划、工程投资等多种因素,最终得到本次高速公路的建设最优方案,具体如表1所示。
3.2 “甜罗高速”的山区高速公路线路优化设计
根据表1可以发现,甜罗高速工程的山区线路设计内容较多,涉及大量线段,为了有效体现出本次线路设计的科学性,选择具有代表性的高楼塬方案(AK167+130~AK207+950)、塬上方案(AK176+000~AK245+400)、经宫河方案(AK260+440~AK288+300)作为主要研究内容。
3.2.1 高楼塬方案(AK167+130~AK207+950)。该方案路线从庆城北十里铺,利用西塬两侧沟道布设,在岘子庄以隧道穿越西塬至教子川十里铺,通过枢纽立交的方式与青兰高速公路衔接,之后以明线和隧道相结合的方式展现至高楼塬,途经高楼乡、定祥乡等,在司家坬以特大桥(最大桥高约136m,桥长约2440m)跨越马莲河,至合水南当庄。该方案路线全长约为40.82km,从庆城到教子川十里铺约为8.87km,道路宽度约为26m,速度设计为100km/h;教子川十里铺至本段终点约为31.95km,路基宽约25.5m,速度设计为80km/h。
本方案路线长度及运营里程最短,其技术标准能够满足交通量增长的需求;线路全程绕开庆城县、合水县,对县城规划发展影响较小;需要修建三座隧道,包括:西塬隧道1.445km,高楼塬隧道2.45km,太乐隧道0.49km,整体符合地区地形变化及地质特征,不存在对地区生态环境的较大破坏,但是隧道的后期养护成本较高。
3.2.2 塬上方案(AK176+000~AK245+400)。本方案路线从教子川十里铺开始,以枢纽立交的形式与青兰高速衔接,之后展线至高楼塬,途径高楼乡、定祥乡,在司家坬以特大桥(最大桥高约136m,桥长约2440m)跨越马莲河至合水南当庄,再沿合水塬布设,经吉岘乡、南义乡至合水塬塬头,后展线下塬至宁县。本阶段路线设计全长约为62.35Km。
本方案通过马莲河特大桥将高楼塬和合水塬有效衔接,同时塬上乡镇较多,高速公路的辐射带动作用较为明显;路线展线至高楼塬后设置互通立交与G309线连接,在合水塬杏儿咀设置互通立交与G211线连接,路网衔接更为完善;路线完全绕避合水县规划,对县城的规划发展影响较小;线路除上高楼塬、下合水塬工程量较大,其余路段地形较为平坦施工,工程量较小,工程造价较低,较为符合本工程的经济型原则。塬上方案和马莲河方案造价及工程数量的比较如表2所示。
3.2.3 经宫河方案(AK260+440~AK288+300)。本方案路线自早胜北,沿现有G211线走廊分布,以桥梁方式横跨无日天沟,之后沿马槽沟北侧塬面布设至榆林子,以互通立交形式与G211线衔接。路线在榆林子北甩开主线,沿S319线走廊设置一条正宁连接线,并以枢纽立交将主线和正宁高速连接线衔接。该方案路线长46.21Km,其中主线长27.09Km,正宁连接线长19.12Km。
本方案走廊带内有正宁周家工业园区及核桃峪煤矿等,设计中采用互通立交的方式与现有G211线进行衔接,有利于工业园区的长远发展,也为集中区的快速发展提供便捷的运输通道;从地理位置的角度来看,本方案将宫河塬与早胜塬衔接在一起,形成完善的路网结构,而设置桥梁的方案可以避免对山体造成较大的破坏,在最大程度上保留山区原本生态环境。
3.3 “甜罗高速”的山区高速公路线路优化设计总体成果
在以高楼塬方案(AK167+130~AK207+950)、塬上方案(AK176+000~AK245+400)、经宫河方案(AK260+440~AK288+300)为例对甜罗高速线路设计进行研究与分析之后发现:(1)本次路线设计环节,设计人员根据沿线地形、地质条件,结合区域路网规划需求、远景交通量需求、通行能力需求,严格按照《公路工程技术标准》(JTGB01-2014)内容进行线路设计,且在不同区域的公路线路设计中存在一定变化性。(2)在高楼塬方案中根据当地情况采用隧道方法衔接其他公路与多个区域,在经宫河方案中根据地形特点选择桥梁的方式连接多个复杂地形区域,进一步提升地区高速公路路网建设水平。由此可见,通过优化设计能够有效解决常见的山区高速公路线路设计问题,提升线路设计水平,为之后的高速公路建设提供可靠依据。
4、结论
综上所述,山区高速公路是我国社会发展的重要内容,也是发展山区经济、建设社会主义特色社会的重要手段之一,若缺乏有效山区高速公路线路设计,则会加大山区高速公路建设难度,不利于推动我国高速公路路网的建设与发展。在实际过程中,山区高速公路线路设计的常见问题体现为:地质问题、坡道设计问题、沿线生态环境的影响问题等。面对这些问题,设计人员结合甜罗高速公路设计需求,形成最优方案,比如本次研究的高楼塬方案、塬上方案、经宫河方案,有效提升了本次山区高速公路建设水平,提升公路建设整体质量。
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文章来源:林世坤.山区高速公路线路设计的常见问题及解决对策研究[J].科学技术创新,2021(24):115-116.
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