风积沙路基公路设计、施工与防沙成果

表6-9 不同区段路线技术指标状况

2）路程最短原则

沙漠公路长距离荒无人烟，干燥少雨，施工困难，路基、路面和防护工程量大，造价很高，只有精心比选路线，使公路总里程最短，才能有效地降低公路造价。这条选线原则在阿和沙漠公路已经应用，表6-10中的路线增长系数是路线起止点间的实测路线里程与直线里程的比值，其值愈大，则路线长度越长；其值愈小则路线长度愈短。从中算出第1区段的路线里程最短，其实际里程比直线里程长了1.638 km，第2区段的实际里程比直线里程长了6.878 km，第3区段由于风沙地貌地形复杂、沙丘比较高大、路线总长较多，因此实际里程比直线里程长了8.646 km，全线共增长17.162 km，见表6～10。以实际总里程与各区段直线合计里程计算，其全线的增长系数为1.05，路线仍然比较短捷，对降低工程造价、行程及物资运程有利。

表6-10 路线实际里程与直线里程比较

3）合理绕避严重地段原则

对水毁、沙土盐渍化、风沙堆积危害特别严重、处理难度大、处理效果差的地段要绕避。路线通过密集的低矮新月形沙丘（链）时，其危害程度往往比高大沙丘地段更为严重，要注意绕避原则的灵活应用，以减少沙害。

阿和沙漠公路，从K6＋000～K344＋267路段，沿线风沙地貌以高度2～10 m的中低沙丘为主，因此路线是在远离河道的前提下以长直线区段、大半径平曲线的平面线形布设的，技术指标较高。但从K344＋267到终点，由于中间靠近农田村舍和要通过较高大的风沙地形区段，采用了绕避原则，但在K344＋267～K369＋267、K395＋000～K410＋000两段却绕长过多，是其不足。

4）顺应自然地形原则

目前的沙漠地貌是长时期风沙活动平衡的结果，路线经过的原始地面状况不要有较大改变。其纵向线形以顺应自然地形地势为宜，尽量避免填挖失衡或大填大挖，造成新的沙害。

阿和沙漠公路的自然地面南高北低，从终点和田到起点阿拉尔的自然坡为0.094%，各个区段的自然坡为1区段0.098%、2区段0.080%、3区段0.110%，虽然不同但都很平缓。但其间占总里程96%的风沙地段，沿线分布着许多形态各异、疏密交错、大小高低相间的沙丘、沙垄和沙堆，崎岖不平，需设合理的纵向线形，才能满足行车要求。从下面的两组数据看出，此项目的纵向线形采用了顺应自然地形原则：

（1）变坡点是纵向线形上下坡或下上坡的转折点，全线设有变坡点721个，平均每公里纵坡变坡次数为1.704次，平均坡长为609.76 m。变坡点过多显示纵坡零碎，变坡点过少则显示改变原始地面状况过多，此项目采用的纵坡变坡次数1.704次／km较适宜，其依附自然地形的程度较高。

（2）路基土方包括填方和挖方，全线共有挖方数量5 713 541 m3，填方数量6 193 655 m3，填方略大于挖方，显示总体上路基的大填大挖较少。但每公里平均土方量，其挖方为13 463.6 m3／km，填方为4 594.9 m3／km，其土方量是偏多的。

5）路线走向与合成起沙风向平行或锐角斜交原则

根据观测，公路走向与合成风向夹角越小，则沙害越轻，公路走向与合成风向平行最好，小夹角（＜30°）次之。根据线路地理位置图划分，阿和沙漠公路的总体走向可分为两段：第一段K0＋000～K220＋000，路线走向为南偏西15°；第二段K220＋000～K424＋372为南偏西30°。然后将此两段路线走向图放到阿拉尔、麻札塔格、和田三地的动力风向风速频率图中来判断，阿拉尔的合成风向以东北风为主；麻札塔格的合成风向以次东北风为主，东风次之；和田的合成风向以西北风为主，反向的东风比较强劲。图中显示，阿拉尔～K220（麻札塔格）段路线走向与合成风向东北风的夹角约30°，K220～终点段路线走向与合成风向西北风约75°相交。很显然第一段公路沙害防护易于控制，第二段受风沙危害严重，若养护稍有松懈，风沙将会较早地危害公路。

6）保护绿色植被原则

沙漠绿色十分宝贵，沙漠公路选线时应尽量保护各种植物的生存条件。对胡杨等乔木林带，路线能绕则绕，绕避不了的应从林木比较稀疏的空隙通过；在红柳灌丛、沙拐枣分布地带，路线应多以直线方式从其间距较大、前后交错的灌丛沙堆间通过；对一些低矮草本植被及短命植物，路线走向上难以过多考虑，而以不设较高路基、将土方填挖数量降低至最低的措施，尽量保护这些植被；对植被赖以生存的淤土平地、风蚀洼地、盐渍化沙地等，选线时均应予以保护，在公路建设时要把破坏面缩小到最低限度。

由于本项目路线位于和田河东岸绿色植被带外，虽有胡杨、红柳等植物，但很稀疏，选线中采用尽量避让的方法，公路建设时将损坏减少到最低。

7）中低沙丘路线直穿原则

中低沙丘地貌的形态特征是，沙丘连绵，起伏交错，相对高差小于20 m。路线走向以选取短捷顺适的长直线为主，路线由一个控制点到另一个控制点，不做任意扭曲，必须变向处设偏角在7°～20°之间的长而缓的平曲线为宜。

阿和沙漠公路，经过沙漠地段407 km，其中K6～K405地形坦缓开阔，丘垄高度在10 m以下，都是选设路线非常有利的地形，因此平曲线之间的线形多为直穿的长直线形式。其间共有平曲线49个，交点转角7°～30°的有40个、占总数的81.63%。在K405～K419之间，有不甚密集的较高大沙丘分布，高度5～40 m，选线时不是碰到沙丘就绕，而是选丘间有利地形和相对较低沙丘，以直穿方式通过；此段共有平曲线4个，平曲线之间的直线长度3 449.78～6 153.57 m，中间穿过两处高度为11.5～16.5 m的沙丘，分别挖深为10.22～15.78 m。总体看采用直穿路线的平纵线形是协调的。

8）最大社会经济和生态效益原则

合理的路线布设，可提高公路沿线和两端地区社会经济发展水平和经济增长能力。对提高当地人民的生活条件、促进社会政治稳定和区域协调发展、巩固国防，将起到重要作用。

阿和沙漠公路虽然离河道较远，但地下水位较高，仍有胡杨、灌丛、芦苇、骆驼刺等植物和一些动物小虫，公路选线时应量保护沿线生态环境的完整状态，并充分处理好公路建设使用后人为污染对生态环境的影响。

6.1.3.2 线形设计

本项目起点位于阿拉尔—图木舒克公路K6＋500处（阿拉尔12团3连）。终点K430＋105.20位于新的G315线玉龙喀什河大桥东岸桥头270 m，3～13.0 m分离式立交桥附近。

1）阿和沙漠公路路线的选定

路线从起点开始顺阿拉尔市12团农田机耕道路布设，在K5＋675处穿过塔里木河南干二渠进入塔克拉玛干沙漠，沿和田河古河道东岸的绿色植被带外边缘布线，在K100左右经过和田河古河道岔口，继续沿和田河东岸绿色植被带外边缘布线，在K250过麻扎塔格，仍沿和田河东岸绿色植被带外边缘布线，在K300左右到两河交汇口阔什塔什，然后沿玉龙喀什河东岸布线，在K350左右经过和田县塔瓦库勒乡，在K380从红旗水库背后的沙漠中穿过，到K419＋200穿出沙漠进入洛浦县吉亚乡的玉龙喀什河河滩，顺河岸向上游至K427＋460进入和田市至吉亚乡的老路，在K429＋757.24处穿过新国道315线到终点K430＋105.200。

2）路线直线长度的选择

沙漠公路最理想的平面线形，应是公路沙埋轻、风蚀少，汽车行驶舒顺、协调、安全，能获取较高经济效益的线形。阿和沙漠公路绝大部分路段坦缓开阔，人烟稀少，经济点间距很长，行车环境为荒漠区域。因此路线平面线形设计条件简单，主要为测设路线距和田河的远近和相应地区风沙地貌地形复杂，高低密集程度，范围大小，所以在测设中只要路线布设对防治公路沙害有利、对防水患有利就可。在路基土方量适当的情况下，采用了较高平面线形指标。

（1）采用长直线的一般要求。

①选用长直线，应与风沙地貌地形相适应。

②直线的最大长度应有所限制。

③长直线路段的纵坡不应过大。

④长直线尽头及长下坡尽头不能设小半径圆曲线。

（2）路线长直线的选定及应用情况。阿和沙漠公路沿线地形开阔，沙丘（垅）高度低矮，前后左右视野空旷少阻挡，是布设平面线形较好的地貌地形。但也是风沙流浓度大、沙丘移动快、沙垄延伸多的沙漠地带，其对公路的危害程度甚至比高大沙丘（垅）分布地带还要严重。据国内有关资料记载，塔克拉玛干沙漠西南部沙丘的平均年前移值在5～12 m之间，为了减轻这类地区的公路沙害，公路线形宜简单少弯曲。沙漠公路的长直线，是减轻公路沙害和降低工程总造价的最佳平面线形，这就是阿和沙漠公路路线采用多长直线、少平曲线平面线形的原因。

全线共有长直线65段总长度367.38 km，占总里程的86.57%。其中3 000～5 000 m长直线占总里程的28.2%，5 000～10 000 m直线占总长的49.3%，14 040～24 255 m特长直线占9%，总计大于3 000 m的长直线占直线段总长的96%，大于5 000 m的长直线占直线段总长的60%。这么多又如此长的公路路线，其使用情况如何呢？经调查，全线有长直线穿过相对高度为16～19 m的沙丘群3处，纵坡分别为3.87%、3.29%、2.95%，较大纵坡段的长直线分别为3 711 m、3 449 m、24 255 m。这3段长直线与较大纵坡配合段，其直线两头的平曲线圆曲线的半径为：3.87%纵坡与3 711 m直线段上坡头半径为700 m，下坡头半径为3 500 m；3.29%纵坡与3 449 m直线段圆曲线半径上坡头为700 m，下坡头为4 000 m，是满足要求的。其他长直线段的纵坡都很小，但直线两头的圆曲线半径都在3 000～8 000 m之间，与当地风沙地貌地形是相适应的，使汽车行驶快捷顺畅，使用情况良好。当然，直线过长亦有不利交通安全与难与自然地形相适应等缺陷，因此，对直线最大长度应有所控制。根据资料，三级以上沙漠公路直线长度以不超过10 km为宜。针对长直线在使用方面的不足之处，应在长直线间适当距离增设醒目标志，刺激司乘人员的视觉神经，减轻驾驶员与乘客的疲乏困倦。

3）路线平曲线技术指标的选定

（1）平曲线设计的一般要求。

①各级沙漠公路不论转角大小都应设置圆曲线。

②选用圆曲线半径时，应尽可能选用较大的圆曲线半径，不选用极限最小半径。

③同向平曲线间最小直线长度以不小于行车速度的6倍为宜。

④反向平曲线间的最小直线长度以不小于行车速度的2倍为宜。

⑤平曲线线形应注意技术指标的均衡与连续性。

⑥应避免连续急弯的线形。

（2）阿和沙漠公路平曲线路段应用情况。沙漠公路平曲线较少，全线共有平曲线65个，平均每公里有平曲线数0.15个。平曲线总长度56.49 km，占总里程的13.43%。其中圆曲线半径为900～2 500 m的占23.4%，半径为2 500～5 000 m的占59.4%，半径为5 000～8 000 m的占17.2%，总计圆曲线半径大于2 500 m的占67.6%。即阿和沙漠公路有67.6%的圆曲线为不设超高的平曲线，技术指标很高。但沙漠中还有3个半径为900 m的圆曲线，能否满足二级沙漠公路中汽车横向移动性要求，兹引用“公路工程技术标准”数据，用下式予以求证：

式中 R——圆曲线最小半径（m）；

v——车辆速度（km／h）；

u——横向力系数，是表示保证行车安全与舒适性的系数，取0.05；

i——路面的横坡，取0.02、0.04、0.06三种。

经按不同等级公路的设计速度计算，结果见表6-11。

表6-11 不同路面横坡时圆曲线最小半径

从表6-11可见，当路面横坡度为2%、行车速度为80 km／h时，圆曲线最小半径是850 m，本项目所设的半径为900 m的圆曲线能满足横向稳定性能要求。若按小汽车实际速度考虑，可将80 km／h车速再提高20 km／h计算，则当路面横坡度6%时，圆曲线最小半径为1 000 m，更符合要求。

4）缓和曲线设计

缓和曲线系直线与圆曲线或者半径不同的圆曲线互相连接时，为适应行车轨迹曲率变化所采用的半径逐渐变化的过渡曲线，在圆曲线两头对称设置。

本项目沙漠路段有12个圆曲线半径小于1 500 m的平面线形设有缓和曲线，缓和曲线长度在210～360 m之间，缓和曲线总长度：L 1＋L 2＝3 355 m＋3 355 m＝6 710 m，平均单个缓和曲线长度为279.58 m。技术指标很高。

5）路线纵断面设计

在纵断面设计时，遵循顺应自然地形的原则，纵坡在填大于挖或填挖平衡的要求下选定，全线共设变坡点721个，竖曲线占全长的41.08%，最大纵坡一处3.875%（K356＋630～K357＋040），最小坡长240 m。凸曲线最小半径4 600 m，凹曲线最小半径6 000 m。