山区公路改扩建中路线优化设计的合理性分析

刘祥利

（中交公路规划设计院有限公司,新疆 乌鲁木齐 830000）

0 前言

伴随着新疆地区高等级公路事业的不断发展，山区公路等级也急需进行升级改造，不仅需要保证公路路线平顺、流畅和安全性，还应该能够与周围环境有效协调起来。有必要对山区公路设计基本特征进行分析，并通过采取针对性的措施，保证工程设计的安全性与合理性。

1 项目概况

G577线旱田至特克斯段位于新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州的巩留县和特克斯境内，是新疆维吾尔自治区“57712”交通规划中的“五横七纵”高速、高等级公路网中“第三纵”喀纳斯至英吉沙公路的重要组成部分。

2 总体设计原则

既有道路为三级公路，改扩建后全线采用双向四车道一级公路建设标准，设计速度采用60 km/h、80 km/h，路基宽度为22 m、24.5 m。沿线地貌为冲洪积平原—低山丘陵—中山—山前倾斜平原。冲洪积平原由古老的阶地及近代河谷组成[1]。夏尔湖至特克斯路段布设于阿拉喀尔山脉中，公路沿山谷布设，与溪通行，山谷陡峭，平纵线形指标低，基本不满足改建设计速度60 km/h一级公路要求。目前，既有公路建设标准低，特别是特克斯达坂路段地形地质情况复杂，急弯陡坡，线形指标极差，病害严重，公路通行能力较差，交通事故频发。

为保证设计方案经济、合理、协调、适用，总体设计遵循以下原则：

（1）路线走向符合新疆维吾尔自治区公路路网规划、伊犁州公路路网规划要求，与地方城镇规划协调一致。

（2）处理好既有老路利用和新选线位的关系。既要因地制宜充分利用原有资源，又要以满足安全和功能为基本前提。路线基本沿原有公路布设，尽可能利用原有公路，尽量提高线形指标，并使之符合相应公路等级的技术标准和使用要求。

（3）以人为本、安全至上的设计原则。把安全放在首位，采取一切有效方法和措施。设计中组成道路的各个要素都要与安全有关，如线形、视距、超高、路线交叉、对视觉的诱导、运行速度的变化和相关工程设施等。对于中山区路段存在的长大纵坡问题，由于区域内无展线空间，因此在避险车道的设置及安全设施设计上需下足功夫，确保行车安全。

（4）尊重自然、保护环境的设计原则。在设计中应充分贯彻“不破坏就是最大的保护”的理念，将对自然环境的破坏减少到最低限度，并最大程度地修复公路建设对环境造成的损害[2]。

（5）路面设计中，在确保其使用功能的条件下，优先利用当地筑路材料，降低工程造价。

（6）注重环境保护，做好路基防护工程、绿化及临时占地恢复，提高环保水平和生态效益。

（7）体现老路改扩建工程“以新带老”的设计原则，对沿线既有路修建时未进行防护的路段充分防护，对沿线弃土堆尽量加以利用，施工场地选择尽量结合沿线设施的布置情况进行等。

3 对既有道路的优化

（1）路线跨越库尔乌则克深沟路段。路段起讫桩号AK78+000～AK79+100，老路平面线形存在连续S弯，纵面最大坡度为7.2%，视距及线形均无法满足改造后设计速度80 km/h一级公路要求，存在安全隐患。该次初步设计对其进行裁弯取直，路线于AK78+140偏离老路向东南方向改线新建，跨越库尔乌则克沟后，折向西南，于AK79+040处接回老路。同时优化调整该路段纵断面设计，设置6×25 m大桥跨越深沟。图1是库尔乌则克深沟路段平面优化。

图1 库尔乌则克深沟路段平面优化

（2）翻越特克斯达坂路段。特克斯达坂路段地形、地质情况复杂，目前该路段急弯陡坡、线形指标极差、停车视距不足，整个路段多处设置回头曲线，最小平曲线半径仅为20 m。按照该次改扩建设计建设标准，设计速度60 km/h一级公路要求，达坂路段不具备展线空间，无法通过平面展线增长路线长度降低道路纵坡。初步设计对既有老路按照规范极限要求最大纵坡6%，坡长600 m，设置缓坡3%，坡长150 m进行纵断面试拉坡设计。该路段最大挖深约61.5 m，全路段平均挖深35 m左右，初步匡算挖方土石方数量约983万m3，该路段完全不具备利用老路拓宽改造布设明线方案，故采用隧道方案穿越特克斯达坂。图2是特克斯达坂路段平面优化[3]。

图2 特克斯达坂路段平面优化

（3）特克斯县城过境路段。现有S220出山谷进入特克斯盆地，道路两侧沿线居民逐渐增多。既有道路两侧树木较多，电力电讯及地下管线分布密集，部分居民点距离既有公路较近。在靠近特克斯县城路段，既有道路两侧已设置有路灯，街道化现象逐渐显现。既有S220穿越特克斯县城，利用现有四环路通过，公路过境特克斯县城，使得县城内交通混乱，不利于县城的规划发展，同时还影响了公路运输通行能力。

特克斯过境路段，路线方案结合特克斯县城总体规划，本着“近城不进城”的原则，将既有S220特克斯县城段进行绕城改建，减少过境交通对特克斯县城的影响。同时考虑公路建设给特克斯县城的发展留有空间。图3是特克斯县城过境段落平面优化。

图3 特克斯县城过境段落平面优化

4 路线方案比选

初步设计阶段对该项目区域内各控制因素进行了详细的踏勘和调查，加强了全线及重要工点的地质勘查，做好了与交通、规划、林业、水利等部门的沟通协调工作，提出了进行比选的2条路线方案。

（1）夏尔湖村路段路线方案比选。该路段主要控制因素为夏尔布津古墓群、库尔乌则克深沟、夏尔湖村等。该段路线的布设是在工可推荐路线基础上，对K78～K79老路平纵面线形较差路段进行了优化。根据路线跨越库尔乌则克深沟的位置，结合老路利用情况及路线布设与夏尔湖村的关系，在老路西侧布设C线方案与A线方案进行同深度比选。

路线布置情况：

A线：AK77+400至AK78+100沿老路右侧拓宽，AK78+100至AK79路段偏离老路，优化老路平纵面线形，于老路东侧布设新线，跨越库尔乌则克深沟，接入老路，AK79至夏尔湖村北利用老路左侧拓宽，路线继续沿老路布设至AK81+800，采用右侧拓宽。

C线：路线在AK77+600附近偏离A线，向南前行进入老路西侧夏尔布津古墓群，尽量避让古墓，跨越库尔乌则克深沟，路线继续南行，沿砖厂西侧布线，经夏尔湖村西，于AK81+700附近接入A线，C线长4.109 km，对应A线长4.398 km。图4是夏尔湖村段落路线比选方案图，表1为A线和C线方案优缺点对比表。

表1 A线和C线方案优缺点对比表

图4 夏尔湖村段落路线比选方案图

经综合比选，在满足道路功能的基础上，推荐采用相对平纵指标好、工程规模小、新增用地少、既有道路利用率高的A线方案。

（2）特克斯达坂隧道段路线方案比选。该路段主要控制因素为特克斯达坂，达坂路段海拔高，冬季时间较长，地形、地质情况复杂，冬季积雪严重，本来就坡陡弯急路窄，再加上积雪冰冻造成路面结冰，老路行车十分困难，时常发生堵车现象，严重影响道路通行能力。根据工可推荐方案，该路段采用隧道形式穿越特克斯达坂，该次设计根据地形情况及初步勘测成果，提出A线、B线两方案进行同深度比选。

路线布置情况：

A线：路线于AK96附近偏离老路，往西南方向跨越冲沟，继续前行设置长隧道（右洞2 780 m/左洞2 750 m）穿越特克斯达坂，在老路桩号K102+320附近出洞接入老路，进入阿拉喀尔山南侧，向南沿老路布线。隧道进洞口位于直线段，右线桩号AK96+365，左线桩号ZAK96+425，出洞口位于圆曲线，需设置2%超高。右线桩号AK99+145，曲线半径850 m，左线桩号ZAK99+175，曲线半径1 000 m。

B线：路线于BK96附近偏离老路，往西南方向跨越冲沟，继续前行设置长隧道（右洞2 985 m/左洞3 005 m）穿越特克斯达坂，在A线隧道出洞口以南约460 m处出洞，向南沿老路布线，于AK100+303.792接入A线。该方案隧道进洞口位置与A线方案基本一致，位于直线段。右线桩号BK96+395，左线桩号ZBK96+425，出洞口位于圆曲线，需设置2%超高。右线桩号BK99+380，曲线半径850 m，左线桩号ZBK99+430，曲线半径900 m。B线长4.664 km，对应A线长4.806 km。图5是特克斯达坂隧道段落方案比选图，表2是A线和B线方案优缺点对比表。

表2 A线和B线方案优缺点对比表

图5 特克斯达坂隧道段落方案比选图

两方案同处一走廊带，工程地质条件相当，路网功能相同，平纵指标相当。经综合比选，A线工程规模较小，易于与既有道路衔接，推荐采用A线方案。

5 避险车道设置

夏尔湖至特克斯达坂隧道段最大纵坡5.6%，路段平均纵坡3.8%，特克斯达坂隧道出口至库热村路段最大纵坡5.9%，路段平均纵坡3.7%，为保证车辆的行驶安全及道路通行能力，同时为防止在连续长陡下坡路段失控的大型车辆冲出路基造成重大事故，该工程在夏尔湖至库热村路段设置避险车道，夏尔湖至特克斯达坂设置6处，达坂至库热村设置4处。

6 结语

随着时代的不断发展，对开展山区公路路线设计提出了更高的要求。针对当前山区公路路线设计中出现的问题，应该首先引起足够的重视，认真分析相关问题发生的原因，及时采取针对性的措施，做好路线设计工作，避免路线设计对当地生态环境造成不良的影响，并尽量做好各种绿化工作。