道路技术指标选取的分析与研究

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0引言

绿色生态是我国发展主流方向，国民经济和社会发展“十三五”发展规划明确提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念。“十四五”规划中更是明确提出“推动绿色发展，促进人与自然和谐共生；坚持绿水青山就是金山银山理念，坚持尊重自然、顺应自然、保护自然，坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主，实施可持续发展战略；以国家重点生态功能区、生态保护红线、国家级自然保护地等为重点，实施重要生态系统保护和修复重大工程，加快推进青藏高原生态屏障区、黄河重点生态区、长江重点生态区和东北森林带、北方防沙带、南方丘陵山地带、海岸带等生态屏障建设。加强长江、黄河等大江大河和重要湖泊湿地生态保护治理，加强重要生态廊道建设和保护。”[1]，由此也衍生了绿色生态道路[2]的概念，因此在项目的设计阶段就应对绿色交通有所思考[3]。2014年全国交通运输会议上提出要集中力量加快推进“综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通”，绿色交通作为重点方向之一，其核心是以节约资源、提高能效、节能减排、保护环境为目标。加快推进绿色循环低碳交通建设，积极推广资源节约集约利用技术，是实现绿色交通行业可持续发展的必然选择[4]，2017交通运输部综合规划司对《推进交通运输生态文明建设实施方案》解读[5]一文中将“加强生态保护和污染防治”作为任务之一。近年来，随着生态保护与修复理念的不断深入，出现了如拉萨南北山绿化工程、大理市洱海流域林业草原生态保护和修复工程等与生态保护相关的项目，在项目建设过程中不可避免的要涉及到建管道路、施工便道、防火通道等项目建设；此类项目的项目区域内多数存在既有道路，且现状道路多数具备小型货车及农用车通行的能力（见图1、2），只是现状道路的平面及纵坡存在着不满足现行部颁及行业相关规范的要求，若一味的按现行相关设计规范及标准进行设计，难免会存在对既有道路利用率低、新增占地多、项目经济性低及生态破坏严重等问题，有违项目生态保护的宗旨，也不符合生态道路[4]的定义，因此提出了适合此类项目属性的设计原则。北方防沙带、南方丘陵山地带、海岸带等生态屏障建设。加强长江、黄河等大江大河和重要湖泊湿地生态保护治理，加强重要生态廊道建设和保护。”[1]，由此也衍生了绿色生态道路[2]的概念，因此在项目的设计阶段就应对绿色交通有所思考[3]。2014年全国交通运输会议上提出要集中力量加快推进“综合交通、智慧交通、绿色交通、平安交通”，绿色交通作为重点方向之一，其核心是以节约资源、提高能效、节能减排、保护环境为目标。加快推进绿色循环低碳交通建设，积极推广资源节约集约利用技术，是实现绿色交通行业可持续发展的必然选择[4]，2017交通运输部综合规划司对《推进交通运输生态文明建设实施方案》解读[5]一文中将“加强生态保护和污染防治”作为任务之一。近年来，随着生态保护与修复理念的不断深入，出现了如拉萨南北山绿化工程、大理市洱海流域林业草原生态保护和修复工程等与生态保护相关的项目，在项目建设过程中不可避免的要涉及到建管道路、施工便道、防火通道等项目建设；此类项目的项目区域内多数存在既有道路，且现状道路多数具备小型货车及农用车通行的能力（见图1、2），只是现状道路的平面及纵坡存在着不满足现行部颁及行业相关规范的要求，若一味的按现行相关设计规范及标准进行设计，难免会存在对既有道路利用率低、新增占地多、项目经济性低及生态破坏严重等问题，有违项目生态保护的宗旨，也不符合生态道路[4]的定义，因此提出了适合此类项目属性的设计原则。图1外业图片（1#路）图2外业图片（2#路）Fig.11#roadscenepictureFig.22#roadscenepicture

1项目概况及地形地貌

本文以拉萨南北山绿化工程配套工程中的道路工程作为项目案例进行分析研究。

1.1项目概况

拉萨南北山绿化工程2022年实施方案项目位于拉萨市和山南市，涉及达孜区、城关区、柳梧新区、堆龙德庆区、曲水县及贡嘎县等6个县区的14个乡镇，项目区范围24.23万亩。本次工可拟建道路基本为服务造林地块内部的建管道路及小部分连接造林地块与现状路网的建管道路。技术指标参照《拉萨南北山绿化工程规划》（2021—2030）中建管道路的技术指标，采用3.5m宽简易车行建管道路进行设计，路基宽度3.5m，单车道+错车道，设置0.4m×0.4m坡率为0.5的梯形土边沟，断头路终点设置回车场，不设置路面结构。配套道路设置为简易车行建管道路，统一采用施工便道标准，可研设置绿化次干路和支路合计268km。

1.2地形地貌

工程区地处念青唐古拉山西段南麓拉萨河中游，总体地势南北高，中间河谷宽阔、地势平坦。拉萨河从区内中部贯穿东西，将工程区分为南北两部分，地形地貌变化较大，以高山和谷地为主。工程区四周均为海拔5000m左右的高山。其中，西部属念青唐古拉复背斜褶皱山系，北部为墨竹工卡复向斜倒置山系，南部、东南部属岗底斯山东延部分布喀拉日居山脉，中间拉萨河谷地则为中切高山宽谷地貌，是典型的―U‖形地貌。区内最高海拔约5500m，最低海拔约3600m，最大相对高差约1900m；北山山体横坡总体较南山陡峭，北山为30°~80°，南山25°~70°。

2方案实用范围及保证安全行驶的限制性条件

本方案基于拉萨南北山绿化工程，道路等级低属于等外级公路，因此设计方案仅适用于生态修复、环境保护、林业草原生态保护和修复及生态廊道类以保护环境为宗旨的工程项目内的配套道路工程；秉着项目经济、环保、交通安全的设计理念及预防路侧交通事故发生[6]，根据路线地形选取侧危险路侧点[7]段设置波形护栏、混凝土护栏等交通安全措施，并宜根据项目的具体属性与定位合理设置相关限速标志等提醒安全驾驶的标志标牌。

3对比分析技术指标的选取及计算实例

3.1技术指标的选取

本项目属于生态环保类项目，目前对于此类低等级道路的设计技术指标并没有明确的可执行的技术规范，多数停留在环保理念方面[8]；为此本工程实例参照当前相关部颁规范和行业规范，本着与项目最佳适应性原则，在《公路路线设计规范》（JTGD20-2017）[9]和《林区公路设计规范》（LY/T5005—2014）[10]中选择（LY/T5005-2014）作为设计参考规范。所采用的路线平纵指标如表1所示。

3.2计算实例

本文计算实例来源于自身外业踏勘过程中的既有道路通行能力现状指标和所做的道路设计工作的设计成果，采取规范指标、项目采用指标及对比分析指标，进行此类项目的综合对比分析。（1）此类项目既有道路现状平纵指标。①1#既有道路指标通过数据分析计算可知，既有道路起点高程为3703.194，终点为3936.04，全线平均纵坡为11.64%，K1+420~终点，平均纵坡为15.48%，有两段纵坡超过16%的，纵坡及坡长分别分别为16.77%（234m）、19.85%（132m），经过实地踏勘，道路运行良好，普通的两驱城市SUV（如北京现代ix25类经济性城市越野车）均能顺利通过，若是采用小型皮卡车，更是能畅通无阻。②2#既有道路指标通过数据分析计算可知，既有道路起点高程为3742.311，终点为3926.528，路线总长1.006km，全线平均纵坡为18.312%且全为上坡，K0+830~K0+970段，纵坡更是达到为27.86%。经过实地踏勘，道路起点~K0+830运行状态一般，普通的两驱城市SUV（如北京现代ix25类经济性城市越野车）稍显吃力，四驱车型及四驱小型皮卡车能顺利通过。K0+830~K0+970段四驱城市越野较难行进。经过对类似既有道路的平纵指标分析可知：既有道路是当地村民的农用车行道，路线平纵指标较低，平面圆曲线最小半径为5m局部困难路段甚至更小，路线纵坡多为16%~20%，通行能力满足当地居民的农用载重需求，鉴于此类项目的属性，对于车辆重负荷行进情况较少，从项目经济使用性出发，对于此类少数重负荷情况可以采取化整为零的运输方式，避免重负荷情况的发生，因此本文提出此类项目在现有行业规范的基础上进行超标设计具有现实意义，也是可行的。

3.3实例数值计算分析

为了对此类项目做到更有实际指导意义及经济性分析，本文采用项目区域内具有代表性的山体自然横坡为30~45°（平均横坡为33.4°）的二级泵站道路3#道路（路基宽度为3.5m）作为计算分析算例，以便能得出更为接近项目实际情况的对比分析结果。算例采用平均断面法计算而得，各个参数皆采用项目实际参数，路基宽度3.5m，挖方边坡坡率采用0.5填方边坡边坡采用0.75，土石比为6：4，为计算简略暂不考虑防护工程。3.3.1不同技术标准下，道路工程量及工程造价的分析采用林区四级公路、林区四级（地形受限半径、坡长及缓段坡率超坡）及建管道路/施工便道标准进行设计分析，其主要工程量对比如表2所示。根据计算结果可知：对于此类的生态修复类项目的道路工程，在适当的超标设计下，对项目的经济性的影响是特别明显的，尤其是平面圆曲线最小半径、纵断面缓和坡率和坡长等的大小对项目经济性的影响最为明显。在不考虑铺设路面的情况下，建管道路/施工便道的经济合理性最优；地形受限半径、坡长及缓段坡率超坡设计经济合理性适中，相对于建管道路/施工便道的造价工程量和造价将增加13.79%；林区四级公路经济合理性最差，将大大的增加工程量及造价，增加71.88%。3.3.2不同路基宽度及边坡坡率对工程量及造价的影响分析为了分析此类项目路基宽度及边坡坡率对工程量及造价的影响，路基宽度范围采用3.5~4.5m，挖方边坡坡率范围为0.5~1.0；为简化计算并结合此类项目不易设置过多构造物多以挖方为主的项目属性，分析仅对全挖断面进行分析，挖方断面如图5所示。根据三角形面积公式可知每延米的挖方面积S如式（1）、（2）所示。经Mmatlab数值计算软件分析可知在路基宽度为3.5m时：①地面横坡=30º，坡率n从0.5~1变化，边坡开挖宽度b与开挖面积S的变化图像（见图6~8）所示；②地面横坡=45º时，坡率n从0.5~1变化，边坡开挖宽度b与开挖面积S的变化图像（见图9~11）所示；③横坡=30º、45º时挖方面积与坡率n的关系对比图（见图12、13）所示。由图6~13可得出以下结论：①在横坡一定的情况下挖方面积和开挖宽度与坡率成正相关；②当n=0.75，=30º、45º时，边坡开挖面积S分别为9.41、36.98；当n=0.85，=30º、45º时，边坡开挖面积S分别为10.48、61.93；③开挖土方面积在坡率n和横坡同时变化时，挖方面积S会有陡增的情况，且为30º、45º两种情况下的土方开挖差异巨大，在横坡这就直接影响到了工程的土石方量，进而直接影响到了工程造价；④当=45º，n≥0.85时，已不适宜开挖边坡进行建管道路/施工便道的修建。

4结论

通过本文的技术经济指标选取的对比及数值计算分析得出：①对于生态保护类项目的配套道路，采用6m的平曲线半径，17%的路线纵坡，缓和坡段坡率采用7%，最大坡长以300m的技术指标进行设计是合理可行的；②地面横坡大于45º，坡率大于等于0.85时，已不适合修建道路；在道路横坡30º~45º时，设计时边坡坡率宜采用0.3~0.5，对于岩石裸露、地质条件好的山体0.1~0.3为宜；③为生态修复类项目的配套道路工程设计提供了指导和参考意义；④对于新形势下的面山绿化、生态修复、农业水利等生态保护类项目，配套道路工程中施工便道、防火通道及建管道路的设计，若生搬硬套现有技术规范进行设计施工，其经济合理性较低，不符合此类生态保护项目的建设宗旨；⑤施工便道、防火通道及建管道路的建设在项目设计阶段采用合理的超标设计具有现实可行性和经济合理性。

作者:尹杰明