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[摘 要] 公路工程中的选线方案是一个调查研究范围由大到小、工作的深度由粗到细的过程,涉及面广、影响因素多和技术性强。因此,选线过程中应多跑、多问、多看,复杂的地方应拟出几个方案,充分论证后选出最佳路线。研究路线方案时,既要注意避免脱离实际求高标准的思想,也要避免过分迁就地形而轻易采用极限指标,力求掌握适度标准以保证行车安全与舒适,在保证通行能力的同时,充分发挥投资效益。同时在选定方案的过程中注意在标准、规范规定范围内结合地形、地质、水文、路基填挖,使平面线形、纵坡、视距、附属设施、服务设施等互相兼顾,从总体上寻求工程量小、造价低、运营安全可靠的方案。
[关键词] 公路工程 地质选线 公路勘测规范
目前《公路勘测规范》(编号JTJ061-99)作为行业标准,自1999年12月1日起施行。其中公路选线规定要综合考虑路线通过地区的地理位置、社会情况、自然条件和工程的难易,以及路线的性质、使用任务、等级和投资等因素。在符合国家建设发展需要的前提下,结合自然条件选定合理的路线,达到行车迅速、安全、舒适并使筑路费用与使用质量得到正确的统一,要求做到:①充分利用地形地势,回避不良地段,正确运用技术标准,保证线形的均衡性,从行车安全、畅通和施工,养护的经济、方便,使路线平、纵、横三个面结合,力求平面短捷舒顺,纵断面平缓均匀,横断面稳定经济;②注意山、水、田、林、路的综合治理,做到少占耕田;③贯彻工程经济与运营经济相结合的原则,在条件许可时,应论证地选用较好的指标,以提高公路的使用质量。对于分期修筑的路线,应注意到使前期工程能为后期所充分利用。所以,各级公路、桥梁、隧道进行测量时应符合如下规定。
一、山岭区选线
山岭区是指地貌变化很大,有明显的山顶、山坡和山脚自然形态,地面自然坡度20。以上,相对高差大的地区。在地形上:山高坡陡,沟深谷窄,山脉水系清晰;在地质上:土层薄,岩层厚,岩层形状和地质构造变化复杂;在气候上:暴雨多,山洪急,溪流水位变化幅度大。这就决定了选线不是顺山沿水,就是横越山岭。
1.沿溪线
1.1 路线布设河岸的选择
河岸选择要综合考虑两岸条件,宜选在地形、地质条件较好、积雪冰冻影响较小、日照向阳和迎风面、支沟较小、土石方工程量较小的河岸。如果这些条件交替出现,就需深入调查,全面权衡,综合比较决定走岸或以桥跨过。
1.2 跨河原因和桥位选择
一般跨河的原因:中间控制点的需要、避让不良地质的需要、工程艰巨的需要、避让其它障碍物的需要、改善线形提高路线标准的需要。分跨主流和支流两种桥位,桥位要选在河面较窄、地质情况较好的地段,有时虽增加了构造物,但避开了病害,减少了工程量,对施工、养护和营运都有利。
1.3 路线高度的选择
路线有低线位和高线位两种,应根据地形、地质和水流情况决定。低线位有可利用的地方,地形较好,平纵线形好,土石方小,布线活动余地大,跨河较容易,但受洪水威胁大,防护及桥涵工程量大。高线位防护及桥涵工程量较小,不受洪水威胁,但土石方量大,废方较多,跨河择岸比较困难。因此选择哪种线位需反复调查、比较,有时两种线位交替使用。
2.越岭线
越岭线是指两个主要控制点位于山背的两侧,路线需由一侧山麓升坡至山背,在适当地点穿越垭口,然后从山背的另一侧降坡而下。
2.1 垭口的选择
首先应选择标高较低,展线降坡后能与山下控制点直接相连的垭口。其次是考虑基本符合路线走向,地形平缓,地质较好,展线条件好,接线较顺的垭口。但一般情况下垭口的地质构造差,有不良地质存在,线时应深入调查,针对不同地质情况采用相应的防护措施。
2.2 确定越岭标高
路线越岭有路堑和隧道两种方式,当挖深小于25 m 时采用路堑式较经济,大于25 m 时采用隧道较经济。坡平缓,展线容易,垭口宽度厚的地形宜采用浅挖过岭,当垭口比较瘦削时,宜采用深挖式。具体标高控多少应根据地形、地质、气候条件及展线的要求等因素而定。隧道标高应根据地质条件,并以临界标高为究基础。临界标高是隧道造价和路线造价总和最小的越岭标高。另外有条件时尽量把隧道放在较好的地质层中。
2.3 两侧山坡路线的展线
展线时平、纵、横结合是以纵断面为主导,利用有利地形和地质条件拟定路线走向。
1)自然展线
自然展线是以适当的纵坡,顺着自然地形,绕山嘴、沿侧沟来延展距离以克服高差。其优点是符合路线基本走向,纵坡均匀,路线短,线形好,技术指标较高,其缺点是避让艰巨工程和不良地质地段的自由度不大。
2)回头展线
回头展线应选好回头曲线位置,尽量减少回头次数,利用有利地形,如山包、山脊平台、平缓的山坡、山沟、山坳及岔沟间的台地作回头地点。其优点是便于利用有利地形,避让不良地形、地质和难点工程,缺点是路线迂回曲折,上下线位在同一坡面上,对行车、施工和养护都不利。
3)螺旋展线
当路线受到限制,需要在某处集中提高或降低高度才能充分利用有利地形时,可考虑采用螺旋展线。其点是比回头展线的线形好,避免上下重叠,但需建高架桥或隧道而提高了造价,故一般不采用。
3.山脊线
山脊线是沿山脊走向布设的路线。是否采用山脊线应考虑以下主要因素:分水岭在平面上不过于迂回折、在纵面上各垭口的高差不过分悬殊、分水岭的方向不能偏离路线方向太远、控制垭口之间地质情况较、上下山脊的引线有合适地形可利用。
3.1 控制垭口的选择
当分水岭顺直,起伏不大时,几乎每个垭口都可暂定为控制点;当地形复杂、起伏大且频繁、各垭口高低悬殊时,则较低的垭口一般为路线控制点,突出的高垭口可舍去;在有支脉横隔的情况下。相距不远的、并排的几个垭口,则只选择其中一个与前后联系较好的垭口。还必须把联系分水岭两侧山坡的布线条件一起综合考虑。
3.2 侧坡的选择
选择地形、地质条件好的侧坡,以取得平、纵线形好、工程量小和路基稳定的效果;当两控制垭口间无地形障碍时,一般宜沿匀坡布线;若中间有障碍或难点时,应加中间控制点,分段按匀坡布线;当相邻控制垭口间平均坡度超过规定时,应试坡定线,必要时采用展线方式。
3.3 试坡布线
在两固定控制点间布线,应力求距离短捷,坡度缓和。山脊线有时因控制点间高差很大需要展线,有时因为避免路线过于迂绕而采用起伏的马鞍坡,以缩短距离。从总体上看,山脊线难免有曲折、起伏,不可使其过于急促、频繁,平竖曲线和视距等指标也要掌握得高些,以取得平、纵线形好、工程量小、路稳定的效果,以利于行车安全。
4.山腰线
由于沿溪线的高线、越岭线和山脊线的大部分路线都处于山腰,上述内容已涉及到山腰选线内容,在此不再重复。
二、平原区选线
1.以平面为主布线
尽量避免用长直线和小偏角,但也不应为避长直线而随意转弯;布线时宜多采用大半径的长缓平曲线线形;在避让局部障碍物时要注意线形的连续、舒顺;纵断面线形以包线为主,综合考虑桥涵、隧道、交叉等结构物的高度要求,合理确定路基填土高度,避免纵坡起伏频繁和排水不良。
2.处理好公路与农业的关系
应全面调查沿线土地利用情况,遵照节约用地的原则,确定路线位置。应少占良田、果园,多利用荒坡、地、滩涂等荒芜土地。但也不能片面强调不占良田、果园而使路线过多弯曲甚至恶化行车条件,这就要掌握一个度。附近有土丘时取土丘土达到造田的目的,或结合河道整治选取滩槽取土,或宽挖浅取,留表土回填、复耕,应结合沿线实际情况,采取灵活多样的设计手法,达到造田、护河、护村的目的。改造乡村小路时,注意同其它农村公路和机耕路的衔接,必要时增设地下通道、天桥和涵洞等,保证两边居民的出行和交往;调查沿线自然河流、农田水利设施,尽量沿河、渠布线,使路堤结合。若跨越河渠时,不能压缩其过水断面,桥闸结合。把公路排水系统同已有的自然水系和排水系统有机地结合。选线应根据“靠村不进村,利民不扰民”的原则,既减少拆迁,又方便群众,并保证车速和安全。
3.处理好路线与城镇的关系
二级以上公路应尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点,但不宜离开太远,可用支线联系,既方便运输又保证车速和安全;二级以下公路,经论证后可以穿越乡级城镇,但应和城镇规划相结合,并保证足够的宽度和视距,要加强排水设计。
4.处理好路线同电力、通讯、铁路等设施的关系
路线布置应尽量避让电力、电信等重要管线设施,并保证有足够的安全净空和净距,尽量不拆迁或少拆迁各种管线设施;应注意同铁路、航道、机场、港口码头及其它公路等已有交通设施与货物集散地的配合,以发挥其综合效益。
5.处理好路线与桥位的关系
小桥涵位置原则上服从路线走向,但遇到斜交过大或河沟过于弯曲时,可采取改河或改移路线等措施,进行方案比较确定;大中桥位是路线的控制点,选线时要路桥综合考虑,既使桥位有利,又使路线合理,盾时权衡利弊;大中桥轴线应尽可能同洪水主流流向垂直,尽可能位于直线上,并选在水文、地质及跨河件较好的河段。
6.充分考虑水文、地质条件
平原区土壤水文条件较差,特别是河网湖区,地势较低,地下水位高,使路基稳定性差,因此应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线;当遇到较大面积的湖泊、池塘、泥沼和洼地时,一般应避绕,如需穿越,选择最窄、最浅和基底坡面较平缓的地方通过,并采取措施,保证路基的稳定。
7.尽量靠近建筑材料产地
平原区一般缺乏砂石筑路材料,路线应尽可能靠近筑路材料产地,减少施工和以后的养护费用。
三、丘陵区选线
1.走直线
若两个控制点间地势平坦、无障碍物,路线应走直连线,但直线的长度应适宜,不宜太长;若中间有地物、地质或风景文物等障碍时,应设中间控制点后再直线相连。根据规范增设圆曲线和缓和曲线。
2.走匀坡线
匀坡布线是顺自然地形,以均匀坡度定的地面点连线。两个已知控制点之间地面横坡较陡、无障碍物时,线应沿匀坡布线;如有地形、地物、地质等障碍,应增设控制点,相邻控制点间仍匀坡布线。
3.走直线和匀坡线之间
当走直线路线短而起伏大,为减缓起伏势必出现高填深挖;当走匀坡线,坡度越好而绕线越长,工程量增大,这种情况要考虑走直线和匀坡线之间。总之,丘陵区选线,由于可比方案多,平、纵、横配合得当,提高路线技术标准和行车速度,路基半填半挖可减少工程量,当路线同环境配合好,则有利于保护自然境和生态平衡。因此应多跑、多看、多问,经详细分析后,找出一条最合适的路线。
四、结束语
随着电子计算机技术和航测技术的发展,公路选线正在逐渐向自动化或半自动化选线方向发展,即通过航摄像片在全能立体测图仪上进行扫描、按格网选取数据点;或在立体坐标量测仪上自动扫描记录;或根据地性线和地形特征点选取数据点建立数字地形模型。根据数字地形模型,按选线设计的要求转换为数学模型,并把设计的出发数据,一并输入电子计算机,通过一定的程序系统,而后输出成果。它的优点是节省人力和时间,能够得到较合理的方案。
参 考 文 献
[1] JTG D20—2006,公路路线设计规范[S].
[2] 李大,肖泽林.高等级公路的实地定线[J].公路与汽运,2002(6)■
[关键词] 公路工程 地质选线 公路勘测规范
目前《公路勘测规范》(编号JTJ061-99)作为行业标准,自1999年12月1日起施行。其中公路选线规定要综合考虑路线通过地区的地理位置、社会情况、自然条件和工程的难易,以及路线的性质、使用任务、等级和投资等因素。在符合国家建设发展需要的前提下,结合自然条件选定合理的路线,达到行车迅速、安全、舒适并使筑路费用与使用质量得到正确的统一,要求做到:①充分利用地形地势,回避不良地段,正确运用技术标准,保证线形的均衡性,从行车安全、畅通和施工,养护的经济、方便,使路线平、纵、横三个面结合,力求平面短捷舒顺,纵断面平缓均匀,横断面稳定经济;②注意山、水、田、林、路的综合治理,做到少占耕田;③贯彻工程经济与运营经济相结合的原则,在条件许可时,应论证地选用较好的指标,以提高公路的使用质量。对于分期修筑的路线,应注意到使前期工程能为后期所充分利用。所以,各级公路、桥梁、隧道进行测量时应符合如下规定。
一、山岭区选线
山岭区是指地貌变化很大,有明显的山顶、山坡和山脚自然形态,地面自然坡度20。以上,相对高差大的地区。在地形上:山高坡陡,沟深谷窄,山脉水系清晰;在地质上:土层薄,岩层厚,岩层形状和地质构造变化复杂;在气候上:暴雨多,山洪急,溪流水位变化幅度大。这就决定了选线不是顺山沿水,就是横越山岭。
1.沿溪线
1.1 路线布设河岸的选择
河岸选择要综合考虑两岸条件,宜选在地形、地质条件较好、积雪冰冻影响较小、日照向阳和迎风面、支沟较小、土石方工程量较小的河岸。如果这些条件交替出现,就需深入调查,全面权衡,综合比较决定走岸或以桥跨过。
1.2 跨河原因和桥位选择
一般跨河的原因:中间控制点的需要、避让不良地质的需要、工程艰巨的需要、避让其它障碍物的需要、改善线形提高路线标准的需要。分跨主流和支流两种桥位,桥位要选在河面较窄、地质情况较好的地段,有时虽增加了构造物,但避开了病害,减少了工程量,对施工、养护和营运都有利。
1.3 路线高度的选择
路线有低线位和高线位两种,应根据地形、地质和水流情况决定。低线位有可利用的地方,地形较好,平纵线形好,土石方小,布线活动余地大,跨河较容易,但受洪水威胁大,防护及桥涵工程量大。高线位防护及桥涵工程量较小,不受洪水威胁,但土石方量大,废方较多,跨河择岸比较困难。因此选择哪种线位需反复调查、比较,有时两种线位交替使用。
2.越岭线
越岭线是指两个主要控制点位于山背的两侧,路线需由一侧山麓升坡至山背,在适当地点穿越垭口,然后从山背的另一侧降坡而下。
2.1 垭口的选择
首先应选择标高较低,展线降坡后能与山下控制点直接相连的垭口。其次是考虑基本符合路线走向,地形平缓,地质较好,展线条件好,接线较顺的垭口。但一般情况下垭口的地质构造差,有不良地质存在,线时应深入调查,针对不同地质情况采用相应的防护措施。
2.2 确定越岭标高
路线越岭有路堑和隧道两种方式,当挖深小于25 m 时采用路堑式较经济,大于25 m 时采用隧道较经济。坡平缓,展线容易,垭口宽度厚的地形宜采用浅挖过岭,当垭口比较瘦削时,宜采用深挖式。具体标高控多少应根据地形、地质、气候条件及展线的要求等因素而定。隧道标高应根据地质条件,并以临界标高为究基础。临界标高是隧道造价和路线造价总和最小的越岭标高。另外有条件时尽量把隧道放在较好的地质层中。
2.3 两侧山坡路线的展线
展线时平、纵、横结合是以纵断面为主导,利用有利地形和地质条件拟定路线走向。
1)自然展线
自然展线是以适当的纵坡,顺着自然地形,绕山嘴、沿侧沟来延展距离以克服高差。其优点是符合路线基本走向,纵坡均匀,路线短,线形好,技术指标较高,其缺点是避让艰巨工程和不良地质地段的自由度不大。
2)回头展线
回头展线应选好回头曲线位置,尽量减少回头次数,利用有利地形,如山包、山脊平台、平缓的山坡、山沟、山坳及岔沟间的台地作回头地点。其优点是便于利用有利地形,避让不良地形、地质和难点工程,缺点是路线迂回曲折,上下线位在同一坡面上,对行车、施工和养护都不利。
3)螺旋展线
当路线受到限制,需要在某处集中提高或降低高度才能充分利用有利地形时,可考虑采用螺旋展线。其点是比回头展线的线形好,避免上下重叠,但需建高架桥或隧道而提高了造价,故一般不采用。
3.山脊线
山脊线是沿山脊走向布设的路线。是否采用山脊线应考虑以下主要因素:分水岭在平面上不过于迂回折、在纵面上各垭口的高差不过分悬殊、分水岭的方向不能偏离路线方向太远、控制垭口之间地质情况较、上下山脊的引线有合适地形可利用。
3.1 控制垭口的选择
当分水岭顺直,起伏不大时,几乎每个垭口都可暂定为控制点;当地形复杂、起伏大且频繁、各垭口高低悬殊时,则较低的垭口一般为路线控制点,突出的高垭口可舍去;在有支脉横隔的情况下。相距不远的、并排的几个垭口,则只选择其中一个与前后联系较好的垭口。还必须把联系分水岭两侧山坡的布线条件一起综合考虑。
3.2 侧坡的选择
选择地形、地质条件好的侧坡,以取得平、纵线形好、工程量小和路基稳定的效果;当两控制垭口间无地形障碍时,一般宜沿匀坡布线;若中间有障碍或难点时,应加中间控制点,分段按匀坡布线;当相邻控制垭口间平均坡度超过规定时,应试坡定线,必要时采用展线方式。
3.3 试坡布线
在两固定控制点间布线,应力求距离短捷,坡度缓和。山脊线有时因控制点间高差很大需要展线,有时因为避免路线过于迂绕而采用起伏的马鞍坡,以缩短距离。从总体上看,山脊线难免有曲折、起伏,不可使其过于急促、频繁,平竖曲线和视距等指标也要掌握得高些,以取得平、纵线形好、工程量小、路稳定的效果,以利于行车安全。
4.山腰线
由于沿溪线的高线、越岭线和山脊线的大部分路线都处于山腰,上述内容已涉及到山腰选线内容,在此不再重复。
二、平原区选线
1.以平面为主布线
尽量避免用长直线和小偏角,但也不应为避长直线而随意转弯;布线时宜多采用大半径的长缓平曲线线形;在避让局部障碍物时要注意线形的连续、舒顺;纵断面线形以包线为主,综合考虑桥涵、隧道、交叉等结构物的高度要求,合理确定路基填土高度,避免纵坡起伏频繁和排水不良。
2.处理好公路与农业的关系
应全面调查沿线土地利用情况,遵照节约用地的原则,确定路线位置。应少占良田、果园,多利用荒坡、地、滩涂等荒芜土地。但也不能片面强调不占良田、果园而使路线过多弯曲甚至恶化行车条件,这就要掌握一个度。附近有土丘时取土丘土达到造田的目的,或结合河道整治选取滩槽取土,或宽挖浅取,留表土回填、复耕,应结合沿线实际情况,采取灵活多样的设计手法,达到造田、护河、护村的目的。改造乡村小路时,注意同其它农村公路和机耕路的衔接,必要时增设地下通道、天桥和涵洞等,保证两边居民的出行和交往;调查沿线自然河流、农田水利设施,尽量沿河、渠布线,使路堤结合。若跨越河渠时,不能压缩其过水断面,桥闸结合。把公路排水系统同已有的自然水系和排水系统有机地结合。选线应根据“靠村不进村,利民不扰民”的原则,既减少拆迁,又方便群众,并保证车速和安全。
3.处理好路线与城镇的关系
二级以上公路应尽量避免穿越城镇、工矿区及较密集的居民点,但不宜离开太远,可用支线联系,既方便运输又保证车速和安全;二级以下公路,经论证后可以穿越乡级城镇,但应和城镇规划相结合,并保证足够的宽度和视距,要加强排水设计。
4.处理好路线同电力、通讯、铁路等设施的关系
路线布置应尽量避让电力、电信等重要管线设施,并保证有足够的安全净空和净距,尽量不拆迁或少拆迁各种管线设施;应注意同铁路、航道、机场、港口码头及其它公路等已有交通设施与货物集散地的配合,以发挥其综合效益。
5.处理好路线与桥位的关系
小桥涵位置原则上服从路线走向,但遇到斜交过大或河沟过于弯曲时,可采取改河或改移路线等措施,进行方案比较确定;大中桥位是路线的控制点,选线时要路桥综合考虑,既使桥位有利,又使路线合理,盾时权衡利弊;大中桥轴线应尽可能同洪水主流流向垂直,尽可能位于直线上,并选在水文、地质及跨河件较好的河段。
6.充分考虑水文、地质条件
平原区土壤水文条件较差,特别是河网湖区,地势较低,地下水位高,使路基稳定性差,因此应尽可能沿接近分水岭的地势较高处布线;当遇到较大面积的湖泊、池塘、泥沼和洼地时,一般应避绕,如需穿越,选择最窄、最浅和基底坡面较平缓的地方通过,并采取措施,保证路基的稳定。
7.尽量靠近建筑材料产地
平原区一般缺乏砂石筑路材料,路线应尽可能靠近筑路材料产地,减少施工和以后的养护费用。
三、丘陵区选线
1.走直线
若两个控制点间地势平坦、无障碍物,路线应走直连线,但直线的长度应适宜,不宜太长;若中间有地物、地质或风景文物等障碍时,应设中间控制点后再直线相连。根据规范增设圆曲线和缓和曲线。
2.走匀坡线
匀坡布线是顺自然地形,以均匀坡度定的地面点连线。两个已知控制点之间地面横坡较陡、无障碍物时,线应沿匀坡布线;如有地形、地物、地质等障碍,应增设控制点,相邻控制点间仍匀坡布线。
3.走直线和匀坡线之间
当走直线路线短而起伏大,为减缓起伏势必出现高填深挖;当走匀坡线,坡度越好而绕线越长,工程量增大,这种情况要考虑走直线和匀坡线之间。总之,丘陵区选线,由于可比方案多,平、纵、横配合得当,提高路线技术标准和行车速度,路基半填半挖可减少工程量,当路线同环境配合好,则有利于保护自然境和生态平衡。因此应多跑、多看、多问,经详细分析后,找出一条最合适的路线。
四、结束语
随着电子计算机技术和航测技术的发展,公路选线正在逐渐向自动化或半自动化选线方向发展,即通过航摄像片在全能立体测图仪上进行扫描、按格网选取数据点;或在立体坐标量测仪上自动扫描记录;或根据地性线和地形特征点选取数据点建立数字地形模型。根据数字地形模型,按选线设计的要求转换为数学模型,并把设计的出发数据,一并输入电子计算机,通过一定的程序系统,而后输出成果。它的优点是节省人力和时间,能够得到较合理的方案。
参 考 文 献
[1] JTG D20—2006,公路路线设计规范[S].
[2] 李大,肖泽林.高等级公路的实地定线[J].公路与汽运,2002(6)■