林区公路改造工程复曲线优化设计

谢静如

(江西应用技术职业学院，江西 赣州 341000)

林区公路改造工程复曲线优化设计

谢静如

(江西应用技术职业学院，江西 赣州 341000)

以广东省新丰县辖梅坑至回龙(K18+000～K60+200)路段为例，对林区公路改造工程在地形复杂的既有路段进行研究，分析崇山峻岭、溪河沿线路段的地形、地貌，详细勘测既有路段资料，提出充分利用既有路段稳定边坡的有利条件，采用复曲线进行优化设计，结果提高了线形技术指标和路基设计质量以及降低了工程造价。

林区公路；改造工程；复曲线；优化设计

广东九连山林场地处南岭山脉南麓的九连山山脉，位于东江上游的新丰江源头区域，主要从事营林、森工生产。合理利用森林资源，同时进行森林生态环境保护和建设，林区公路改造工程正值广东省道S347线改造工程项目建设中。该省道为山区二级公路改造项目，起点于新丰县梅坑镇与105国道相接，止于阳山县岭背镇与323国道相连，全长约293 km。路线所经过区域属于山岭重丘区，沿线与105、106、107、323等多条国道线相联系，构成了粤北山区东西方向的重要交通，是一条加速山区经济发展的脱贫致富通道，也是完善交通规划梯级路网的重要组成部分。

路线分段设计分期施工，经过多年的改造工程施工，已进入到新丰县辖梅坑至回龙(K18+000～K60+200)路段。该路段处于崇山峻岭，溪河峡谷，曲折迂回的复杂地形之中，属于与林区公路双重使用的路段，也是该路线改造工程最艰难的路段。其中JD27—JD30之间的(K54+160.276～K55+283.538)路段，沿着溪河右岸陡峭的山脚下绕行，现有路基不足4 m宽，山洪爆发时常被河水淹没，见图1。路线地理属亚热带，气候湿润、雨量充沛。中水位期持续时间长，岭间溪河窄小，山洪袭来水位高涨水势凶猛，宜将位于河边路基及构筑物的设计洪水频率提高到P=1%。

主要设计指标——公路等级：山岭重区二级公路；最小平曲线半径60 m；设计时速40 km·h-1；设计计算荷载：汽—20，挂—120；路基宽度8.5 m；设计洪水年限为百年一遇；最大坡度7%；路面结构为水泥混凝土路面。

1 路线方案比较

1.1 跨河建桥方案

由于既有路段溪河岸边路基狭小来往车辆避让艰难甚至险象环生，跨河建桥方案就可以避开陡峭的河岸，路段线形指标提高，但在前方JD32又要跨河建桥回到右岸与既有路基连接，而且2座桥之间的路基工程全部新建在水稻田上，新建路基开挖、填筑将造成取土或弃土占据大量的水稻田，另外从经济角度考虑也不可取，方案是有不妥，见图1虚线所示。

1.2 既有路基改造方案

1.2.1 初设路中线 充分利用既有路基改造方案，对于JD27—JD30路段，由于受地形限制JD28在既有路上，JD29在溪河水中，导线交点间距离：D28-29=278.35 m。转点ZDA在溪河岸边的既有路外边缘，为关键控制点，使得QZ28位于旱地上，QZ29则在沙滩上，初设路中线采用常规的“ZHYHZ”线形，在地形图上的位置如图1粗实线所示。

1.2.2 导线交点JD28、JD29曲线要素 导线交点JD28、JD29曲线要素见表1。

表1 导线交点JD28、JD29曲线要素

1.2.3 JD28、JD29的相对坐标 JD28、JD29的相对坐标见表2。

1.2.4 防护及改河工程 ZH28与HY28之间路段，路中线仅在既有公路左边缘通过，需要在溪河上砌筑挡土墙120 m长，路基挡土墙高度平均在8 m，片石砌筑工程约500 m3。

JD29处在溪河中，该曲线路段在沙滩上通过，涉及改河工程。欲将溪河沿着左岸山脚下的水稻田开挖出一段新河长约280 m，至原有河道下游相接。改河工程须征得当地农田水利环保等部门的评审意见，以及等待水利专业改河工程设计文件下达。

1.3 方案比较分析

跨河建桥方案，线形技术指标虽然提高，但从山岭重丘路线线形来分析，并不能显现其优势效果，并从路段公里造价来考虑不足以采纳。

既有路基改造方案，从初步设计的线形技术指标分析，R29=80 m比最小平曲线半径限值略多，合适采用。但涉及到改河工程是否可行，有待探讨研究。该路段地处溪河右岸边缘沿着山脚下绕行，既有路路基坚实，边坡经多年整治已趋稳定，JD29初设路中线远离既有路移到了溪河的沙滩上，固然是由于JD28的设计线以及受到前方JD30及岸边直线段所限制造成。

从路线经过的地形来分析，既有路沿山脚绕行，地形弯道比初步设计平曲线半径还要大，在复杂地形的困难路段能否利用地形弯道有利因素值得研究，按照山区公路路线设计的有关规范要求，运用多种线形方案进行比较，采用合理的线形，作出优化设计尤为必要。

2 线形优化设计

2.1 优化设计分析

既有公路沿着山脚下溪河岸边绕行，路内侧山高坡陡，路外侧悬临河岸，路基在山洪爆发时常被水浸泡。由初步设计JD28、JD29的曲线半径分别为200 m、80 m进行分析，同向平曲线之间直线长度仅有84.72 m，技术指标不高。根据地形、环境及既有路条件，主要在JD28、JD29路段进行优化，尽可能优化设计更为合理的线形，同时考虑工程量大小，以及对未来环境的影响评价[1]。

分析JD27B延到JD30的地形、地貌，对既有路段进行详细的弯道勘测，测得A、B、C、D 4点转角分别为：3°52′08″、22°52′08″、17°59′33″、28°09′24″，即得A～D的累积转角72°53′13″。测得折线：AB=40.49 m，BC=67.00 m，CD=63.89 m，折线总长为171.38 m。折线在既有弯曲路段上，可近似地看成在弯道弧线上反算其弯道半径得118.47 m，因此JD29平曲线半径足可以大于120 m。路线受地形限制影响而紧贴山脚，既有路基不足4 m宽，A为勘测转点ZDA。以尽可能避免使用极限半径的指导原则，依据文献[2]确定合理的平曲线半径，从而与前后导线交点的设计路线平顺连接。

由于两交点相距较近，且受地形环境条件限制，优化线形尽量在既有路的路基上，在增大平曲线半径的同时，尽可能避免两同向曲线之间出现短直线的不良情况，经过比较分析拟考虑路线平面采用卵形线形的复曲线连接更为适宜。既能利用既有路段稳定性好的路基，又能提高线形技术指标，以及降低工程造价[3]。

2.2 复曲线连接参数确定

由ABCD折线偏角累积72°53′13″，虚交偏角为117°08′46″，过转点A公切线长251.670 m，拟设JD29改平曲线半径为170 m时，需圆切线长为T=125.534 m，比较ZDA至拟设JD29改距离为121.658 m，切点在ZDA点附近。拟设JD28改的平曲线半径则由剩下的公切线长推求，得圆曲线半径309.457 m，两圆半径之比小于2.0，可行。

根据优化设计关系图，求得JD28延伸长40.096 m，得到JD28改里程桩号K54+587.476。优化后的导线偏角为：α28改=44.259167°，α29改=72°53′13″= 72.886944°，JD28改—JD29改之间的距离为251.670 m。

判断能否省略中间缓和曲线，因R1=309.457 m，R2=170 m，两曲线半径之比小于2.0，故中间缓和段可以省略。

即有公切点在A点后3.876 m，与A点同样处在河岸边缘陡峭的位置，既有路的右边是靠山一侧的稳定边坡，因此优化设计的复曲线连接参数选定合理。且R2、ls2都大于最小值。所以，均满足路线设计规范要求。

2.3 曲线要素计算

根据拟设半径及缓和曲线，对于JD28改即为第一曲线段，JD29改为第二曲线段，由上述可知中间缓和段省略，(则内移值P1=P2=0.882 m)该曲线即为卵形线，根据上述曲线的有关参数，推求优化设计的曲线要素(表3)。复曲线总长即为279.524+246.260=525.784 m，优化设计路中线位置见图3。

2.4 主点桩里程桩号

从JD27B里程桩号推求交点JD28改的桩号，根据上述曲线要素，计算主点桩号。即为：JD28改K54+587.476，ZH28改K54+420.822，HY28改K54+501.772，GQ K54+700.346，YH29改K54+886.606，HZ29改K54+946.606，经校核无误。

3 施工技术要点

3.1 主点桩坐标

——上海市委办公厅印发的《关于市管国有企业经营管理活动中防止领导人员利益冲突的办法（试行）》，从经营业务往来、投资融资合作、企业改革改制、人员使用安排、个人经济往来等方面，对企业领导人员在履行经营管理职责中可能发生的利益冲突提出了“七个不得”的具体规定。对此，上海市纪委书记、监委主任廖国勋说。（《人民日报》11月6日）

现场复核、联测施工导线控制点，依据控制点坐标计算曲线主点桩坐标，以便施工放样时推求每一桩点的坐标数据。

根据图2的线形几何关系，以及由JD27B—JD28改方位角推求各主点之间的距离及其方位，并从JD30—JD29改进行校核，从而计算出主点桩坐标(表4)。

3.2 防护砌筑工程

构筑物施工应把握季节，根据当地的水文、气象、工程地质、环境条件，编制好实施性施工组织设计。建议该路段施工期以秋季为好，溪河水位逐渐降低，有利于路基挡墙基础施工，挡墙基坑宜逐段开挖，清除石质基岩表面，钢凿凿基岩深30 cm为挡墙基础嵌入。砌筑材料质量满足规范要求，砂浆饱满，片石犬牙交错[4]。

涵洞施工，由于路基设计加宽增加的涵洞是在原有涵洞的洞口接长，在涵洞基础施工时应特别注意基坑开挖对原涵洞基础的影响。应先钻探涵洞地基的工程地质资料，根据地质剖面各层岩土性质及其埋深情况，作出施工技术方案。基坑开挖后应尽快进行基础施工，以防因基坑地质土体扰动发生安全质量施工事故。

表4 优化曲线主点桩坐标

3.3 路基填筑

溪河岸边路基填筑，路边外侧靠河边的路基边坡应清除杂草、小灌木，将浮土、草根、树根清挖干净，碾压密实经验收合格后，再填筑满足设计要求的路基填料。在与既有路基边坡相接处，应随着填筑层高度位置挖成反向坡度不小于5%的台阶宽度1.0 m，使新旧路基良好结合。路基填料应取溪河中的天然砂砾或透水性好的砂土，填筑碾压达到路基密实度设计要求，确保施工质量优良[5]。

3.4 施工注意事项

①挡墙砌筑应分多个阶段施工，第一阶段为基础及墙身下部，之后应与挡墙内侧的路基填筑相适应，台背回填应采用透水性好的填料[6]。②施工、交通相互兼顾，既有路改造施工，应做好施工交通组织，为确保路基施工质量与行车交通安全，应在各施工段两端设置交通警示标识牌，随时保持交通畅通。③关注当地气象预报，注意季风影响可能发生山洪暴发溪水猛涨，对影响路基施工质量的恶劣天气，应有预防措施。④进入深秋、冬季昼夜温差大，涉及水泥砂浆及混凝土施工，为防夜间冷冻应有保温措施。⑤施工程序应满足施工技术规范，每道工序完成之后应经检查验收合格，方可进人下一道工序。

4 小结

山岭重丘林区公路改造工程，在崇山峻岭、溪河蜿蜒的困难路段，详细勘测既有路段地形地貌及地质资料，提出路段线形多个方案，对方案的线形优劣、工程造价及环境条件进行合理性分析比较，在满足路线设计规范的同时，充分利用既有路段经多年整治已趋稳定的边坡[7]，作出了卵形复曲线优化设计，使得曲线要素从初设的R28=200 m、R29=80 m，提高到R1=309.457 m、R2=170 m，避免了2条同向平曲线间的84.72 m短直线，大大提高了路线技术指标，同时兼顾利用既有路基而减少其工程造价，并且保护了生态自然环境[8]。

[1]交通部公路科学研究院.JTG B03—2006公路建设项目环境影响评价规范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[2]中交第二公路勘察设计研究院.JTG D20—2006，公路路线设计规范[S].北京：人民交通出版社，2006.

[3]谢静如.道路设计变更与施工[J].广东市政，2002(6)：18-24.

[4]中华人民共和国交通部.JTG F10—2006公路路基施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[5]中华人民共和国交通部.JTG F80/1—2004公路工程质量检验评定标准[S].北京：人民交通出版社，2005.

[6]谢再勤.林区公路路基稳定性及防治措施[J].福建林业科技，2014(3)：222-224.

[7]中华人民共和国交通部.JTG D30—2004公路路基设计规范[S].北京：人民交通出版社，2005.

[8]吴军.生态与人文和谐的公路景观设计[J].福建林业科技，2012(4)：135-138.

Forest Road Reconstruction Project Complex Curve Optimization Design

XIE Jing-ru

(Jiangxicollegeofappliedtechnology，Ganzhou341000，Jiangxi，China)

Taking the Meikeng to Huilong (K18+000～K60+200) road section in Guangdong province Xinfeng county as an example，the forest road reconstruction project in the complex terrain of the existing road section for research，analysis of the mountains，along the river road section of topography，geomorphology，detailed survey of the existing road data，，make full use of the advantage of the existing road slope stability is put forward，using optimal design of complex curve，the result improves the linear technical indicators and roadbed design quality and reduce the engineering cost.

forest road；renovation project；complex curve；optimization design

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.02.029

2015-08-08

谢静如(1957—)，男，江西瑞金人，江西应用技术职业学院土木工程系副教授，硕士，从事道路与桥梁工程研究。E-mail：xxjjrr@126.com。

S773.3；U412.3

A

1002-7351(2016)02-0151-05