山区公路设计的特点和方法分析

2021-03-22杨建

运输经理世界 2021年6期

杨建

（中交北疆工程咨询有限公司，内蒙古呼和浩特010020）

0 引言

不管是城市扩张还是农村建设，近些年来农村地区的公路修建需求确实在逐渐增大。但与城市交通不同，城市交通更加注重的是路面环境对施工设计的影响，而山区乡村公路的建设更加立体化，所以需要对施工现场的气候、土层、环境进行整体分析，从而制定出适合的公路建设方案。但在现阶段的工程建设市场中，施工团队整体素质相对较差，基本上也很难达到山区公路设计的标准。而另一方面，山区公路建设还需要结合当地经济发展特点，所以也对设计师的水平提出了更多的要求。

1 山区公路建设的特点

1.1 地形高度变化较大

与城市不同，山区的海拔高度变化较大，这也将直接体现在公路的路基建设上。尤其是在我国的西北部地区，高地、山路为主的地貌使得落石的出现概率增加。而另一方面，较大的地形高度变化差还意味着地层结构会更加复杂，这也直接影响了后期路基的处理方式[1]。

1.2 地层较为松散

山区结构的地质教育单一，其主要以巨石、泥土、砂壤为主。自然条件下，大部分地区的土层稳固性较差，所以泥石流等其他自然灾害的出现概率也相对较高。尤其是在一些地表演变程度较低的山区，上述问题出现的概率会更大[2]。

1.3 水资源循环较快

与城市环境不同，山区由于开发程度较低，所以物种相对较为丰富，这也直接增加了生物圈内水资源的循环速度。调查数据显示，我国山区水资源的循环速率是城市地区的1.5～1.9 倍，这使得山区温度变化会更加明显。而另一方面，水资源的循环也意味着地表水渗透能力的增加，所以也需要施工人员进一步加强路基的防侵蚀处理。

1.4 路桥衔接较为困难

在山区的公路建设中，设计人员还要注意路桥衔接方式的选择，以便提升车辆的通过体验。但大多数施工现场高度变化较大，所以也很难对公路接缝处进行高度控制，使得我国大多数山区公路的衔接能力普遍较差。

2 山区公路建设的难点

2.1 海拔变化较大

海拔变化较大带来的问题较多，本文尝试将其列为以下几个方面，以便于更加直观地展示：其一，物料运输困难。与其他种类的施工类型不同，公路施工的工程现场相对较长，所以也很难进行现场物料操作，这也迫使施工人员必须将物料运输至工程现场，以便于进行沥青、混凝土等材料的现场混合。但较大的海拔变化会严重影响物料运输周期，一来会增加物料运输成本，二来还会影响物料运输的安全性。以混凝土为例，混凝土在运输过程中需要长时间的搅拌，以防止其出现沉积。但坡道等特殊路段出现的重力势能会加速混凝土的沉积，并增大物料搅拌机的搅拌压力。其二，公路安全难以保证。不管是上行路段还是下行路段，大角度的坡道会直接影响行车安全。一些特殊运输车辆的重量较大，所以受重力的影响也会更加明显。以运输化学燃料的运输车为例，由于其整体质量较大，所以下行路段中所受到的惯性作用也会越大，这对车辆的制动系统提出了巨大考验。其三，公路施工计划难以制定。不管是何种类型的公路施工计划，其都需要施工计划作为支持。但对于山区公路施工来讲，由于坡度变化较大，所以施工人员需要根据公路安全性来对大坡度进行安全处理。但现阶段大多数的坡度设计都依赖于空间支持，比如“之”字形的坡道设计就需要足够的空间支持。但在大部分的公路建设中，之字型的公路设计很少能够被应用。其四，施工机械难以入场。公路建设较为特殊，所以涉及的专业器械也相对较多。首先，沥青铺设就需要相关机械支持，以便能够均匀铺洒。但坡度的增加会提高操作人员的操作精度需求，从而使操作人员很难将沥青铺设设备的速度控制在平均水平。而在路面的压实中，压路机由于自身重量更大，所以受惯性的影响也会更加明显，而这将会严重影响公路的压实，从而使路基会出现沉陷、开裂等情况，并大大影响路面通过的安全度。

2.2 施工环境更加复杂

2.2.1 环境影响较大

山区水资源的循环速度较快，所以降雨、温度变化也会更加明显，这也会间接影响到工程的施工质量。比如在路基的处理中，降雨会严重影响路基的湿润度，从而影响铺设质量。而在沥青的处理中，温度也会直接使沥青出现理化性质的改变。而在开缝处理上，降水和温度会使开缝的质量出现不同程度的下降。而如果想要解决此类问题，就需要现场管理人员和施工设计人员进行配合。但现阶段我国设计院与施工团队的配合并不是很好，所以也很难进行针对性的方案调整。

2.2.2 复合技术需求增大

由于山区的环境较为特殊，所以单一的技术很难彻底解决施工中所面临的问题，这也迫使施工团队需要将多种技术进行复合，从而达到较好的施工效果。但实际上，大多数公路建造技术本身就存在着冲突性，所以施工人员需要提前对复合技术进行磨合。但在现阶段，虽然说我国施工团队数目较多且有饱和趋势，但整体上拥有技术调整能力的施工团队屈指可数，所以说也很难达到上述的施工要求。

3 提升山区公路施工能力的具体策略

3.1 贯彻公路施工的主要原则

3.1.1 材料使用的就近原则

公路施工中的某些施工工序本身就就有时间限制，所以在某些施工材料的选择上，可以尽可能地就近取材，一方面可以大大缩短材料的获取时间，以满足施工中关键限时工序的需要。另一方面还可以促进当地的资源调动，从而带动地区经济的发展。不过需要注意的是，材料就近原则只是增加当地材料的使用占比，而并非是全部依靠。因为石料的使用会直接改变山区环境，并增加工程中突发情况的出现概率。

3.1.2 计划可行性选择

在一些坡度较大路段的施工中，虽然理论上很多方式都可以有效缓解大坡度带来的施工问题，但多数施工方式都会对周围环境有一定影响。因此，在施工计划确定阶段，设计人员需要根据山区的实际情况来确定施工计划的可行性。而在复合技术的利用区域，更需要提前做好模型验算，以确定该地区的实际容纳能力，以保证复合技术的施工环境。

3.1.3 环境优先原则

山区与城市环境不同，因为其物种丰富更加多样，所以演替也较为成熟。但同时，生物结构的复杂化也意味着该地区需要更多的时间来进行生态恢复。所以在公路施工中，因此，施工人员要尽可能地降低施工对环境的破坏，比如避开动物的栖息地，以免造成大量动物的被动迁移，从而直接影响当地的物种生态。

3.2 提高路基、桥基的稳定性

山区公路施工大部分因素都是对路基桥基产生影响，所以施工前施工团队可以提前对目标地区的地质进行勘测，并判断该地区土层的稳定性。如果稳定性较差，则需要通过现代加固方式进行处理。比如，当发现目标地区的土层较为薄弱时，就可以利用混凝土进行浇筑，以加强公路的稳定度。但对于生态较为薄弱的地区，则可能需要考虑进行路段转移，以免对环境造成不可恢复性的破坏。

3.3 提前做好相关防护设计

3.3.1 路基的防水处理

部分山区的降水较为丰富，所以在路基开挖阶段就需要做好防水处理，以免雨水在路基中积蓄。与城市路基防水不同，山区地表水含量丰富，所以防水要做到底面防水和上层防水，以免地表水从下层渗入路基中。当然也可以采用回荡灌溉来进行路基处理，以便于加强混凝土的防渗漏能力。

3.3.2 做好滚石预防处理

现阶段对滚石灾害的防护主要分为两种，即分别为主动防护和被动防护。主动防护主要是施工人员主动对危岩进行处理，以免其直接对路面造成损害。首先，如果岩石的掩体整体比较完整，则可以将其直接利用锚杆将其与较为稳固的山体进行固定，从而达到应对滚石的效果。如果公路坡面整体都属于危岩状态，则需要利用锚杆和防护网对整片区域进行固定。必要情况下，还可大量使用支撑来增加防护网与坡面的摩擦力。如果主动防护已经很难对岩石起到拦截效果，则需要采用被动防护的方式进行预防。比如，通过修建挡石墙来直接应对滚石的冲击，从而使路面免受破坏。而对于细碎石屑，则需要在岩层附近设置拦石网。

3.3.3 泥石流等自然灾害的防护

若山体的演替程度较差，那么其出现泥石流的概率也相对较高，这将会对公路结构产生巨大影响。首先，施工人员需要对山体的稳定度进行评估，以确定泥石流的最大规模。如果规模较小，则可以直接修筑墙体将泥石流进行拦截。如果规模较大，则需要主动加快山体植被的演替，比如增加防护林来削弱泥石流的破坏力，从而通过沟渠或者筑墙的方式来进行拦截。

3.3.4 加强山区公路的维护修复

山区环境较为复杂，所以公路的使用寿命会大大降低。只有在确认无质量问题后，才可进行开放。而在工程完成后，当地政府部门也需要聘请施工团队来对山区公路结构进行定期维护，从而延长公路的使用年限。