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探析山区高速公路设计

  摘要:设计是一个项目成功与否的基础,在设计的过程中,应当充分考虑工程的安全性、行车的舒适性、结构的简单性、工艺的可行性和工程的经济性,对工程建设投资和养护运营成本进行充分对比,从中选择最佳方案。本文主要分析了山区高速公路的特点以及山区高速公路设计基本原则。
  关键词:山区高速公路;设计;原则;分析
  1 山区高速公路路线的特点
  我国大部分面积都是山地及丘陵,各地区的地形、土地地质、气候、生态等都不尽相同,但影响高速公路设计的特点却是基本一致的,主要特点有以下几点:
  1 )复杂性
  山区自然环境较为复杂,普遍存在崩塌、滑坡、岩溶等极易影响高速公路质量的不良地质现象,有些地区还有可能存在暴雨、洪灾。泥石流等自然灾害。
  2 )生态性
  山区自然景观优美、环境保护较好,选择路线时必须重视对生态环境的保护,尽最大可能保持原生态,不影响路线所在地区的动。
  3) 唯一性
  山区中地形条件有限,同时受工程投资的影响,可供选择的路线较少,在确定了一些必须经过的经济点后,一般路线的走向具有唯一性。
  4) 不可再生性
  某些山区地形、地质条件比较复杂,要选择一条符合公路走向的较为理想的路线比较困难,后期的扩建更加困难,几乎不可能另建新线。
  5) 永久性
  大型建筑物的共同特点之一就是永久性,山区高速公司投资较大,且由于其有不可再生特点,在设计时更应该考虑到其实用的永久性。
  6) 风险性
  山区高速公路相较于平原区来说,交通量不大,路线增长缓慢,隧道等特殊工程后期的营运管理费用较高,项目抗风险能力较差。因此,控制工程规模,尽可能降低投资,减少投资风险是山区高速公路设计的共同问题。
  2 山区高速公路设计的基本原则
  2.1 线形设计
  山区高速公路的线形设计存在着一定的困难,尤其是线形的立体组合,涉及到汽车的行驶力学、驾驶心理、生理、美学等方面的需求。根据山区高速公路的特点,在进行常规设计的基础上,还应着重考虑一下几点:
  1)尽可能以曲线形为主
  山区高速公路的设计应最大程度地与沿线的地形景观相协调,线形以曲线为主,但也不能刻意勉强追求曲线效果。应在考虑到沿线地形的分布,在保证线形与地形、物形相协调的情况下,通过曲线为主的定线法,来增加线形设计的自由度,保证线形的连贯性。在选用曲线时,要充分研究地形,分析与前后线形要素间的相互关系来确定曲线的半径,以求整个线形各种指标的均衡。尤其是连续出现的曲线接曲线的线形,在设计现形时更应该研究线形要素的连贯性,注意前后曲线半径的配合并处理好与纵坡的关系。
  2)超高的设置
  山区高速公路设计确定超高的设置时,应分别针对具体的路段进行安全性分析,并根据路面环境、车辆运行速度以及车辆的构成等等因素,来确定采用的最大超高和特定平曲线半径对应的超高值。尤其是在下坡路段出现反超高曲线时,更要分析车辆的行驶安全,也可在规范规定的不设超高的左偏曲线上设置超高。
  山区高速公路设计中避免不了一些陡坡和长下坡路段,而在这些路段,驾驶员们开车速度往往会超过设计车速。因此,设计路线时应考虑这种状况,进行超高设计时要对超高率进行调整。对于采用分离式路基路段,上、下线根据运行速度采用不同的超高率,是很容易做到的。而对于整体式路基路段,上、下行线要采用不同的超高率,设计和施工都会增加相应的难度,所以,在速度较大、下坡有危险的路段,可以根据下坡速度来确定超高率。同时,也可在路旁设置适当的交通指示来使驾驶员可以识别这些路段,控制行驶速度。如该路段过往的重型车辆较多的情况下,采用下坡路段的超高值,对于上坡的重型车辆是不安全的,所以,在这些路段应分幅设置超高。
  2.2隧道设计
  山区高速公路的隧道设计,应为了穿越山岭、缩短里程、改善行车安全、防治不良地质及保护生态环境等角度来考虑设计。在总体设计中对于隧道的考虑,一般高度超过20米就应考虑设置隧道方案和路堑设计进行比选,综合考虑地质情况和其他情况来确定选用方案,隧道的设计首先要选择好进出洞口的位置,并尽量早进洞晚出洞。其次在隧道的设计中还应合理的选择隧道断面形式和洞门的形式在工程实际中进行动态设计,不断的优化设计方案,合理的控制工程造价,第三、当布线受限制时,隧道尽量少设计连拱隧道,可以考虑小净距隧道穿越。小净距隧道相对于连拱隧道施工工艺简单,工程造价也要节省的多,并且小净距方案可以减少隧道洞口开挖数量,具有良好的环保效益。因而近年来突破规范最小净距要求的小径距隧道工程越来越多。例如在承唐高速公路中与5座连供隧道,设计长度大多为200~350米,工程造价很高,同时隧道不长却都成了工程进度的制约点,因而设计中尽量较少采用。
  2.3 维护生态环境
  山区高速公路设计中,生态环境保护需要环保及景观等专业的设计,同时与路线设计也是紧密相联的。在进行路线设计时,就要把生态环境保护的理念融入其中,作为重要因素考虑,坚持“环保优选”的建设指导思想,是符号我国的环境保护的基本国策的这不仅是可持续发展的需要,同时也会起到事半功倍的效果。
  2.4涵洞和通道设计
  涵洞和通道设计应根据其功能需要和地质水文计算,净空要求,并考虑经济合理、坚固耐久、因地制宜、就地取材、便于施工等因素合理布置桥涵及通道平纵面,选择适当的孔径和结构类型。
  2.5排水设计
  排水设计要防排结合,并形成系统网,防排水设计在设计施工过程中要根据现场地形地貌的变化进行动态设计。
  2.6路基设计
  路基设计中要大力的推广公路设计理新理念,在设计中要充分的考虑安全、环保、生态和灵活设计的理念,重视细节的设计及人性化的设计,用科学发展观的思路把握设计原则和具体设计,使承德的高速公路设计更加适合承德的具体情况。路基设计中要注意:1、路基标高要满足洪水频率和通道的双重要求;2、3米以上的填方路基每侧应多填宽0.5~1米,暗涵也应随之加长。3、由于山区路基填料比较混杂,填方边坡应尽量放缓,填石方路段坡度不宜陡于1:1.5;4、设计时除了正常压实以外还要考虑采取冲击压实和强夯的措施加以补强压实。5、石方路段应做好施工方案,由于爆破作业对周围建筑物的影响应在预算中考虑;6、土质路基要换填至少1米的砂砾和碎石;7、可根据地形条件将路基设计成整体式、分离式、半路半桥式等多种形式;8、纵坡大于4%以上时应设置爬坡车到,小于一般最小半径的弯道下坡向有条件时应设置紧急避险车道。
  2.7 加强调查研究
  高速公路设计的首要任务就是现场勘察,对拟定的路线方案进行核实,以确定总体方案和主要的控制点,了解路线所处地理位置,清楚原有道路的使用、养护情况以及有可能存在的危险因素,并且还要掌握所经地区的自然环境条件,特别是与地形条件的矛盾。只有这样,才能设计出符合山区环境的理想路线。
  3 结束语
  山区高速公告设计是高速公路设计中的重要环节,设计人员进行路线设计时应合理利用地形,注意保护生态环境,把握好山区高速公路的总体设计,使建成的高速公路不仅能够满足使用功能,还可以与自然生态环境相结合,成为和谐社会的和谐通道。



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