山区改建公路线形设计的几点体会

山区改建公路线形设计的几点体会

公路的线形设计包括平面线形设计、纵断面线形设计、横断面线形设计、平纵横线形设计的整体协调以及线形设计和环境的整体协调。

1 选线的原则

路线方案是路线设计中最根本的问题,路线方案一经确定,整个工程设施的布局及工程造价便基本确定,因此,路线应在满足使用任务和性质要求的前提下,妥善处理近期与远期、整体与局部的关系,综合考虑自然条件、技术标准、工程投资、施工等因素,认真进行方案研究,从多个方案中选出合理的方案。它对一条公路的勘测设计质量起着决定性作用。现有的山区公路基本上没有经过正规的勘测设计,存在技术等级低、行车安全性差等弊端。山区改建公路选线除应遵守道路选线的一般原则,还要根据工程量大小、技术指标提高程度等因素实行充分利用与积极改造相结合的原则。当工程量增加不大却能显著提高技术指标时,应以改造为主;当改造提高技术指标有限却会显著增加工程量时,应以利用为主;当沿旧路无法达到技术指标要求时或即使达到但指标较低且工程量较大时,应根据实际地形、地物、地质等条件设计新方案。在改造过程中,既要防止忽视标准过分迁就现有公路,又要避免片面追求过高标准,大量废弃原有公路。

2 放坡

山区改建公路线形设计最关键的问题是克服设计大控制点如垭口、必经村镇、路线起、终点等之间的高差。为了在各大、小控制点之间合理分配纵坡,需要现场设计纵坡,即放坡。有了放坡点的控制,在具体定线时就会对坡度随时随地做到心中有数,有效避免坡度上不去或上过头的返工现象。路线纵坡应尽可能结合地形起伏、规范规定的极限坡度及坡长来实际研究选择。常用的放坡方法是

根据确定的路线纵坡用手水准一俯一仰,二人交替进行放坡。具体地说,选线人按选定的坡度调准手水准上竖盘的俯角,并先站在垭口确定下挖多深的位置指挥,另一测工手持花杆沿山坡走向走到山嘴、山坳等地形变化处或相距100m处停下。选线人朝测工方向瞄视手水准,对到气泡水平,指挥测工上下移动,直到花杆上与选线人一样高的位置正好与手水准的视线相一致,则测工站立的地点就是选定的坡度点。然后,测工原地站立不动,选线人越过测工走到下一个地形变化处或相距100m处停下,按选定坡度设置手水准的仰角。选线人朝测工方向瞄视手水准,对到气泡水平,自己上下移动直到花杆上与选线人一样高的位置正好与手水准的视线相一致,这时选线人站立的地点就是选定的坡度点。如此反复。在林木茂密的山区或悬崖峭壁处采用上述常规放坡方法时,将遇到非常大的困难。由于视线被严重阻挡或人员无法攀登,导致劳动强度增大,危险程度提高,工作效率低下。如果采用沿选定的路线走廊或旧路通视处布设测量导线辅助放坡,将有效解决以上问题,并能在降低劳动强度的情况下大大提高放坡的准确程度。山区地形有不利的一面,也有有利的地方。利用从一面山坡可以清楚地看到对面山坡各个角落及山区路线多盘绕的特点,在一面山坡架一台激光测距仪可以轻松测量对面山坡上测点的三维坐标,再利用激光测距仪所在位置、导线及测点的相对几何关系不难确定坡度点的位置。

3 平面线形设计

公路是设置在大自然中的构造物,应与地形、地物、地貌等和谐地融为一体。因此,平面线形设计应在地形、地质、坡度点等各种具体条件基础上,灵活应用相应技术标准,合理设计组合直线、缓和曲线、圆曲线等线形要素。对于改建时考虑利用的旧路,可沿旧路按设计要求、原来的路基及构造物定出控制点,根据

选线意图定出既要符合旧路情况,又符合设计技术标准的平曲线半径及缓和曲线长度(回旋线参数)。对于新建路段,由于受复杂山区地形的限制,在线形设计中宜采用以曲线为主、直线为辅的设计原则。如果把互通式设计中采用的线元法定线方法用于线形设计,可以大大提高选线的自由度,使得路线更好地适应地形,减少填挖土石方、挡土墙数量,增加平曲线线形的美感,与周围环境相协调。由于各种计算机辅助路线设计软件的出现,有效解决了外业勘测设计过程中无法快速、准确计算除对称常规曲线外的复杂线形逐桩坐标的困难,使线位法定线成为可能。在跨越深沟、山嘴或为了克服高差需要在一面山坡上盘绕来延长路线时,常采用回头曲线。由于回头曲线处曲线半径往往较小,设计行车速度低,为不良线形。如果过多地采用回头曲线,虽然与相关技术标准并不冲突,但造成整条路线线形不流畅,总体行车速度受到很大影响。这种情况属于典型的合法不合理。应该尽量拉长回头曲线间的距离,减少回头曲线的个数,避免一个坡面上路线的多次重叠。

4 高新技术应用的迫切性及其主要内容

4.1 高新技术应用的迫切性常规勘测设计的实地定线法往往受到通视条件或视线的限制,只能观察到局部地形,选线时缺乏对整个地形全面而深刻地研究。要想选出既符合公路技术规范又要与地形相配合的理想线形,即便是经验丰富的工程师也倍感艰难,而且返工率高。山区沟壑纵横,公路常高填深挖,边坡向路两侧延伸很宽,加上山区线形多曲线,横断面测量存在定向难、定位难的问题,用常规花杆皮尺法、抬杆法等难以准确地测量出地形的实际情况,更何况在地形陡峭难以攀登之处,目估横断面尺寸。横断面数据的不准确直接影响到线形设计。因此,现代山区改建工程迫切需要采用高科技手段。

4.2 高新技术应用的内容

a.首先是航测、遥感技术的应用。航测的测量区域广,地物、地貌清晰可靠;遥感技术根据地表不同土壤的颜色差别来判别地质和灾害地质情况。这为公路线形设计提供了可靠的依据;

b.GPS的应用为公路线形设计提供了一种全新的方法,具有不受通视条件和人为因素影响,速度快、效率高、加桩方便等特点,可以综合替代测距仪、经纬仪、水准仪等常规测量仪器,用于公路勘测设计全过程,极大地提高平、纵、横线形合理组合的程度;

c.仅有航测图片、GPS测量数据是不够的。拥有并运用先进的路线辅助设计软件是提高线形设计的关键。这些软件能够利用航测图片、GPS测量数据建立数字地面模型,生成任意等高线间距的地形图,任由工程师在这张清晰、准确、详尽并能随意缩放的“纸”上非常轻松地设计出多个路线线位,软件根据这些线路自动从数字地面模型上切割出任意桩号间距、任意宽度的纵、横断面地面线供工程师交互式修改平、纵、横线形。这些高新技术的应用极大地提高了线形设计的水平,减轻了劳动强度。值得说明的是,航测图片高昂的费用可能成为一些设计单位采用这些技术的障碍。但是,矢量化现有地形图的扫描光栅而转化成的数字地形图具有航测图片一样的作用。