山地公路的设计特点及优化思路

卢丽萍

摘要：山地公路建设难度很大，对设计的要求也非常严格，尤其是在安全性、经济性和生态保护等方面，比平原公路甚至高速公路复杂。文章通过分析与研究山地公路的设计特点，进一步归纳优化山地公路設计的相关思路与原则，以期有益于我国山地公路设计水平的提高。

关键词：山地公路;设计;特点;优化

中图分类号：U412.3文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2019.07.013

文章编号：1673-4874（2019）07-0039-04

0引言

改革开放40年来，我国基础设施建设的发展已经比较全面，路桥施工水平不断提高，公路覆盖面也显著扩大。随着社会经济的发展，我国道路施工建设已经进入了下一个阶段，即更多地着眼于建设难度大、施工要求高、成本高的偏远地区公路、沙漠公路、山地公路等，而山地公路则是其中的发展重点。随着我国大力发展西部内陆地区政策和扶贫攻坚政策的实施，西部贫困、偏远山地公路建设将成为未来数年内我国基础设施建设领域的关键，四川、贵州、云南、广西等多山地省区也将迎来下一个公路建设的高峰期。然而山地公路与平原公路在设计施工上有着显著的差别，施工难度更大。因此，更好地优化山地公路的设计思路，提高山地公路的设计水平，对于推动我国西部地区公路交通建设的总体水平有着重要的意义。

1山地公路的主要特点

1.1地质情况复杂

首先，山地公路要在山岭上修建，地况非常复杂，而且没有规律可循，存在安全隐患和较大的施工难度。公路设计者不仅要考虑山地土壤的质地构成，而且要根据实际情况调整、设计复杂的山地路线。即便是如此，山地公路的设计也不可能完全克服复杂的公路阻碍和岩石结构带来的困难，还需要依靠强大的技术理念和手段使设计方案能够顺利实施，最终完成施工。在具体的设计过程中，必须要根据山地的不同地层特点，针对性地开展基础性工作，避免将公路路线设计在硬度较大的岩石层上。此外，山地公路建设的地勘比较重要，必须在开展路线设计之前进行，即先对整个山体岩层情况做详细的勘察了解，标注不适宜施工、爆破的地区，提前判断容易出现山体滑坡和泥石流的地区，并在路线设计过程中加以规避。

1.2周边环境影响较大

一般来说，山地公路区域原始自然环境保持得较好，容易出现密林、草丛、灌木等大范围植被地带，这会对山地公路的设计施工产生较大的负面影响。植被结构会对山地公路的施工爆破提出比较高的技术要求，即既要清除山地施工的障碍，又不能大规模破坏当地的自然环境。此外，清除植被一般还需要得到当地政府的批准，清除范围越大，涉及到的手续批文难度就越大，流程越长。因此山地公路的设计方案，必须综合考虑对山地植被的破坏程度，以及由此需要付出的各种额外成本。而一旦山地公路路线周边有居民住户存在，更会涉及到征地拆迁等复杂的问题。

1.3施工爆破难度大

山地公路设计施工与平原地区的一个重要的不同点，就是岩土爆破量非常大。爆破对施工技术的要求很高，如果不具备较丰富的经验和资质，岩石的爆破容易造成人身伤害，甚至地质灾害。更为重要的是，对于山地公路的设计者来说，在什么区域使用炸药、使用多大剂量都需要仔细核算，并结合工地的实际考察情况和地勘结果进行综合预估。

1.4建设成本高昂

与普通公路相比，修建山地公路所需耗费的成本、人力、物力都大幅度地增多。如果说民间资本还可以参与投资修建普通公路的话，那么西部偏远山区的公路、涵洞、桥梁则一般只能由国家出资修建。除了前文所说的，在地质勘测、植被处理、爆破施工等方面需要额外增加不少成本之外，山区原本交通网络不发达，使得物资运输、装备机具的使用、残土清理乃至生活物资的供应都要耗费较大的额外成本。因此从设计的角度来说，应该综合考虑上述因素，把山地公路的成本管理精细化，为施工期成本的节约奠定基础。

2山地公路设计需要考虑的主要因素

2.1路线设计

山地公路地势复杂，线形设计非常重要。如果设计过程中不综合考虑路线问题，很可能会使得车辆的理论速度与实际的速度之间产生非常大的差距。在山地公路地势险峻的情况下，很容易造成车辆行驶过程中的失控，导致严重的交通事故。这意味着山地公路的设计必须更多地考虑安全指标，应保证山地公路的线形组合科学合理及运行车辆的安全。重点要关注弯路的坡度和弯度，要综合考虑车辆制动的距离与动力性，避免长下坡突然转弯，或者上坡过程中的大弯道，或者角度过大的陡坡等。

2.2视线设计

在山地公路众多交通事故当中，大多数都是由于驾驶员的视线不集中或者是疲劳驾驶引起的。山地公路地势复杂，对路况掌握不清楚，必须依靠视觉、听觉等手段预判前方的交通状况。如果驾驶人的视线因山地公路的设计问题而出现被遮挡、模糊等情况，那么极易造成严重的交通事故。驾驶员在获取前方交通信息的时候容易受到光线的影响，而山地公路隧道涵洞较多，光线差距大，驾驶员在进出隧道涵洞的过程中，视觉会因为光线的变化而产生影响，很可能对前方的突发状况来不及反应。因此，在山地公路隧道设计的过程中要注意内部的照明，保证光线以及色彩能够柔和，缓解驾驶员的视觉疲劳。

另外，环境对于驾驶员的影响还体现在感觉与意识上，风景较好的路段能够缓解驾驶员的疲劳感，促使驾驶员集中注意力，减少因疲劳对驾驶技能产生的影响。当出现较大的弯道、陡坡，或者其他特殊路况的情况下，必须提前通过多种方式警示驾驶员，包括设置路牌、指示灯、高音喇叭等。尤其是应在容易出现事故的路段提前警示，以引起驾驶员的高度注意。

2.3气候问题

与平原地区相比，山区的气候变化更为明显，早晚温差很大，路面湿滑现象多有发生。据统计，在湿滑路面上发生交通事故的几率是平常情况下的两倍。因此，在山地公路的设计过程中，需要考虑到湿滑因素对车辆性能、速度的影响。对于容易积水路段和湿滑路段要设计得相对平坦，给驾驶员留出容错空间。此外，山地气候变化非常明显，早晚温差很大，非常容易造成积水，影响驾驶安全，因此需要重点加强对容易积水区域的排水设计。在山地公路当中，隧道涵洞的温度相对恒定，但是在入出口地段，由于风力和温度的不同，很容易造成剧烈的小气候变化，导致驾驶员一时无法适应。因此在设计的过程当中，针对隧道涵洞出入口或者是气温变化较大的山地公路，设计中应该考虑到气候问题和驾驶安全性问题等。

2.4避险车道问题

由于山地的地形相对复杂、坡度大，因此在山地公路的设计过程中，要把高度差问题作为重点关注的对象。传统的设计理念一般是通过连续的长坡来缓解高度差造成的行车影响，不过长坡也不能一劳永逸地解决所有高度差问题。由于重型货车的行驶惯性较大，一旦面对载重量较大的重型车辆，长坡驾驶很容易导致非常严重的交通事故。在这种情况下，设立必要的避险通道能够使重型货车的行驶拥有更多的选择，在其面对比较危险的情况时能够提供必要的安全保障。从设计地点来看，山地公路中的避险车道，需要在设计过程中选取相对平坦的高山平台地带，并尽可能预留出一定的空间。

2.5标准与质量问题

一般来说，山地公路的设计有一定的特殊性，应单独适用于特殊的设计标准或设计方案。然而现行国家标准公路工程设计规范未涉及到山地公路常见的与回头曲线相关的平、纵断面指标，仅在山地较多的部分省份有一些地方标准，这就导致设计人员在山地道路勘测中遇到回头曲线几何线形时，对规范指标的选用上存在较大的困难。而设计标准出现了问题，直接的后果就是公路质量存在重大的缺陷：（1）缺乏有效的标准就会导致设计手法呈现出平原公路的特点，对山地地形本身的特点如果不加以细致的研究，仅用习惯性的平原设计理念，不仅可能造成公路质量不达标，还有可能额外造成成本支出的增加。（2）运用的平纵指标比较高，会导致土建施工量的增加，不仅成本过高，还会破坏山地的植被与原貌，带来一定的生态问题。（3）有的山地公路设计过度地拘泥于规范的技术指标，而忽略了一些支路交通以及部分匝道的功能。结果使山地公路宽度过大，表面上看起来具有宽敞美观的特点，但实际上要为额外占用的土地资源支付大量的资金成本和环保成本。

3山地公路设计的原则与优化思路

3.1生态原则

山地公路的设计不仅要避让岩石、岩层，更要注重山区生态环境的保护。山地公路修建区域不可避免地会对动植物的生长产生一定的影响，由于山区的经济发展水平一般不高，而植被生态往往是这些地区赖以发展的优势所在，一旦生态遭到破坏，即使修了公路也未必能够弥补生态损失，因此生态问题是山地公路设计中一个必须要重视的问题。在山地公路规划的过程中，要使施工区域尽量远离大范围的生态保护地区，尤其是尽可能地远离河流这种动物聚集地。公路建设如果必须要占用林地、农田，则必须采取一定的补救措施，恢复该地区的生态平衡。在必要的情况下，尽量减少光照污染、电磁污染等影响动植物生长、发育的因素。

3.2安全原则

首先，山地公路的建设不仅需要土工作业，还需要运用大量的石材。这些石材的主要作用是用于山路的围栏、扶手等安全设施，通过增加山地公路的安全性来保障行车顺畅和高效。另外还要重点关注山地特有的一些自然灾害对公路安全造成的影响，如泥石流、山体滑坡等。应在设计阶段进行详细的工程地质勘察，查明山地公路区域的松散土层，尤其是经过爆破已经有所松动的区域，可能会滑动的大块山石以及被爆破的地层出现再次扩大的裂缝等。应对山区公路途经的水文特点加以深入研究，排除泥石流等自然灾害的影响，尽可能地减少因自然原因而带来的路桥事故隐患。最后还应以生态安全作为重要的考量指標，将山地公路对当地动植物和生态环境的影响降至最低。

3.3高效原则

山地公路建设需要耗费的成本很大，因此要尽可能地缩短山地公路修建的周期，发挥设计的高效性。要把满足山区生产生活和生态环境的需要作为路线设计的核心理念。在平面设计方面，纵断面设计与平面设计相辅相成，以前者为主，后者为辅，尽可能地使设计符合山地特色，在顺应山地脉络和沿线自然条件的情况下设计出适宜各种类型车辆行驶的路线。在公路路线的纵面设计上，需要采用平曲线和竖曲线相结合的方法，保证车辆在通行的过程中，能够拥有良好的行车视距。同时在山地公路的设计上，需要增加平曲线的半径长度，满足山地公路路基的高度需求，提高山地公路的使用寿命，并注重行驶过程中的保护作用与效果。在设计路径选择上，要综合考虑采用盘山道的模式还是涵洞的模式，在两者都可选的情况下，盘山道的成本更低，但是事故发生率高;涵洞成本高昂，但是安全性更好。山地公路设计方，需要综合判断地区的特殊情况，在设计过程中，应保证安全性、成本和对当地经济的促进作用等多方面因素的均衡运用。

4结语

随着我国经济的进一步发展，未来山地公路的建设将逐渐增多，对于山地公路设计的安全性与经济性的需求也必然更加强烈。山地公路的特殊性，决定了必须结合山地的特点，因势而动、因时而动，以科学、高效、生态的设计理念优化山地公路设计，使我国的山地公路不仅能够成为带动中西部地区经济发展的大动脉，更能成为新时代我国社会主义现代化建设的见证。