高海拔寒冷地区公路设计理念及其应用

1、高海拔寒冷地区公路设计理念及其应用摘要：众所周知，我国幅员辽阔，高海拔地区分布广泛，这些地区具有气候恶 劣、地貌条件特殊以及生态系统脆弱等特点，同时，又由于社会、政治环境的复 杂性，使得该类地区的公路建设往往具有较高的难度。就目前而言，我国对高海 拔寒冷地区公路建设的研究大多还停留在微观层面，而对于其设计整体的理念和 研究还很不够。传统形式上以工程为主体的设计和施工理念已经很难应对如今高 寒地区的恶劣环境。因此，为了实现高海拔地区公路建设可持续发展的这一基本 目标，就需要全体工作人员的共同努力。基于此，本文将对高海拔寒冷地区的公 路设计理念及其应用进行简要分析。关键词：公路；高海拔寒冷地区；设

2、计理念；应用研究前言较低海拔地区而言，高海拔寒冷地区气候环境特殊，常年低温缺氧，特殊土 质分布广泛，同时，又因其生态系统较为脆弱，系统稳定性较差，容易受到外部 环境的干扰而发生退化演替等一系列问题，当受到外界的消极影响时，其自我修 复能力较弱，需要很长的时间才能恢复，这些不利的自然条件给高海拔寒冷地区 的公路设计以及建设带来了巨大的挑战。与此同时，相关部门及工作人员还需认 识到在高海拔寒冷地区，自然环境的变化不仅会引起人与机械设备系统的变化， 还给环境与生态的恢复提出了更高的要求。然而，随着社会经济的不断发展，为了建立起通达、便利的交通系统，对于 高海拔地区高速公路的建设与完善就成了必经之路。

3、同时，随着建设规模的不断 扩大，工程施工也给生态、环境与资源带来了巨大的压力，资源、环境与工程建 设之间矛盾的日益加深也成为了制约交通运输与经济发展的重要因素。因此，为 了有效解决这一难题，就需要充分实现公路建设与区域环境之间发展的协调性， 如此一来，公路路线以及设计方式的选择就成为重中之重。1高海拔寒冷地区公路建设研究现状分析作为在高海拔寒冷地区建设施工中影响工程建设的重要因素，冻土一直都是 国内外学者研究的重点问题之一。其中，在公路与铁路的建设方面，目前研究主 要侧重于对冻土的处理以及对冻土地区筑路材料、道路病害、养护技术等方面的 提升。研究表明，多年来，由于受到冻土的影响，西伯利亚的冻土

4、地区在铁路以 及公路的修筑过程当中饱受冻土带来的灾害。此外，为了对病害进行有效的防治 和消除，人们也陆续开始着手研究预防措施。就目前已有的工程措施来看，基于对地温影响的方式和角度，我们可以主要 将这些预防措施分为主动和被动两大类。前者主要是指对冻土的热状况进行主动 的改造，使其向有利于工程稳定的方向发展；而后者则是指对地温的原始状态进 行维护或者采取一定的措施来减弱冻土的退化程度。此外，为了有效消除冻土地 区的道路病害，常常使用的方法主要包括增大路基高度、采用块石路基等通风路 基、抛石护坡、改善排水条件等。与此同时，对土工织物进行加筋牢固、轻质回 填以及浇筑钢筋混凝土路面等手段也能够在一定程度

5、上对冻土地区的病害防治提 供具有参考性的经验。2高海拔寒冷地区的环境特征介绍2.1高海拔寒冷地区的自然环境特征通过调查研究，我们可以将高海拔寒冷地区的自然环境特征主要归纳为以下 几个方面：第一，大气干燥、洁净，太阳辐射强度高。由于高海拔地区地势高耸， 全天日照时间较长，空气稀薄洁净，使得大气透明度高。同时，阳光透过大气层 是能量损失较少，因此其辐射强度较一般地区要高出很多。第二，气压较低，含 氧量少，且温差较大。高海拔地区大气密度较小，气压低，含氧量少，且气温随 着海拔高度的上升而下降。第三，降水较少、地域差异大，干湿季分明。这些地 区夏季热而气压低，表现为明显的湿暖降水天气，而冬季干寒且大风

6、，独特的季 风产生了明显的干湿季变化。此外，还具有物种丰富、自然资源多且储量大的显 著特征。2.2云南高海拔地区地质特点在进行云南高海拔地区公路设计过程中，最常见的问题就是特殊土质的广泛 分布，如冻土、红黏土等。在这些特殊土质上进行公路设计时，经常会受到地质 条件的限制。同时公路的修筑还会影响多年冻土的平衡，从而引发多年冻土的退 化和升温。特殊的地质条件、地理条件、气候条件将会导致该地区的公路路面出 现比较严重的病害，如道路的大波浪变形、纵向开裂、不均匀沉降等。除了特殊 土质外，云南高海拔地区还是泥石流、地震、坍塌、滑坡等自然灾害的高发区域。 因此，在进行公路设计过程中要对其进行合理的规划，并

7、采取有效的措施给予预 防和解决，以确保公路施工的顺利进行。3高海拔寒冷地区中传统公路设计理念存在的主要问题3.1冬季冰雪灾害导致高频交通事故道路交通安全事故的发生原因是多方面的，一般而言，车、人、路、环境构 成了一个动态的交通系统，在特定交通环境的影响之下，当这个系统当中的某一 个因素发生了变化，导致了系统的失衡，就很容易引发交通事故。与此同时，由 于在高海拔的寒冷地区具有冬季积雪冰冻、春季反复冻融的气候特点，这种不利 于交通的气候条件也在一定影响了车辆的出行安全。此外，冰雪覆盖的道路上往 往导致车辆车辆碰撞与刮擦事故概率的明显增长。当车辆在覆有冰雪的路面上行 使时，由于此时车轮与路面之间的摩

8、擦系数较小，其附着力也会随之降低，那么 就很容易导致汽车的转向以及制动性能降低，故而引起车辆打滑、刹车失灵等现 象。冰雪还会阻碍驾驶员的视线，容易造成紧张的驾驶情绪，而这也是导致交通 事故多发的原因之一。3.2工程质量深受冬春季节交融威胁一般而言，在高海拔寒冷地区冬季的冻融循环次数较高，又因秋冬交替时的 频繁降雨，导致了更为严重的混凝土冻融现象。与此同时，如今普遍使用的除雪 剂主要以盐类居多，而这更为混凝土的冻融破坏提供了有利的外部条件，导致大 量的伸缩缝、防撞墙有机防护栏等在短期内即出现起皮、剥落以及松散等现象， 大大缩短了道路的使用寿命。自然环境气候往往变化多端，沥青面层与水泥混凝 土面板

9、在温度是湿度的交替变化之下，很容易收缩开裂，裂缝的不断产生和发展， 继而形成了网状裂缝。上述问题的出现不仅在很大程度上降低了道路的服务水平， 还破坏了路面结构的整体性，使得路面结构的强度降低，从裂缝中渗入的地表水 无法及时排出，进而对基层的强度造成了严重的破坏。3.3工人的身体健康、工作效率受到低温、缺氧环境的影响工人们在对道路进行施工建设的过程当中，在低温的环境之下，若是人体内 的体温调节中枢的产热量不足以对地温条件下散失的热量进行补偿，那么人体就 无法维持正常的温度。体温下降会导致人体内物质的代谢速度变慢，情况严重时 还可能使人体神经系统的机能普遍降低，进而引发呼吸及人体循环系统的衰竭，

10、最终导致死亡。对于在高海拔低温地区工作的工人而言，低温环境下不仅会导致 冻疮、浸渍足等疾病，也十分容易诱发心绞痛、心肌便塞、高血压、支气管哮喘、 支气管炎、上呼吸道感染、肺炎等重大疾病。此外，在高海拔的地区工作，缺氧 也是另一项威胁。在高原地区，由于氧气分压较低，很容易导致人体组织损害并 使器官产生功能性的病变。人体长时间处于缺氧的环境，使得颅内压轻度增大， 脑组织代谢产生障碍，继而使得大脑皮层功能失调，呼吸及心跳加快。4高海拔寒冷地区公路设计新理念的有效措施4.1以安全为核心，树立质量第一意识一直以来，不论是国内外，对于公路设计的理念，安全一直都是重点考虑的 第一要素，因此，保障公路的安全就

11、成了公路设计的基本原则之一。在各国有关 公路设计的标准和规范当中，这一原则得到了充分的体现。广义上来说，公路安 全主要包括公路设施自身安全、运行车辆行驶安全及行人安全等部分的内容。其 中，公路自身设施安全主要是指像路基、路面、桥梁等结构上具有防止倒塌的能 力。高速公路安全的建设问题关系到千家万户，也一直受到社会各界的重点关注， 因此，在对公路的建设以及设计方案进行确定之前，有关设计工作者有必要将安 全问题摆在首要位置，使公路的设计更加符合行车安全的准则，同时，在公路中 为行车保有足够的安全空间。4.2以功能为导向，树立功能主导意识公路设计与其它任何形式的设计共通的地方在于它也是基于满足人们基本

12、需 求的前提。设计需要满足一定的科学性，同时，这项工作本身也是一门艺术，但 它又不仅仅是艺术，设计师在设计时还要充分表现出它的功利性，使其在使用的 过程当中体现出它的设计价值。高海拔寒冷地区多位于我国西部，这些地区往往 地形、地质、气候等自然条件恶劣，为经济欠发达地区。此外，由于这部分地区 在政治、经济以及军事、民族方面问题的突出，因此对于紧急救援的需求较为强 烈，从这一方面来说，公路建设的必要性仅仅以交通量作为衡量标准已不具备基 本的参考价值，而是应以功能的主导性为指导，从西部大开发、民族团结以及社 会公平等层面进行考虑，充分强调该项目的特色以及现实意义，以获得国家层面 的理解和支持。4.3

13、以人为本，树立劳动保护意识除此以外，由于身处高海拔寒冷地区特殊的自然环境，人的身体健康以及相 应的劳动力很容易受到影响，因而也会导致工作效率上的显著降低，而这些恰恰 是导致高寒地区劳动力流失以及施工队伍不稳定的主要原因。基于此，就需要有 关施工企业根据具体的情况采取适当的措施，切实保障施工人员的合法权益，以 充分调动他们的工作积极性，进而在一定程度上提高特殊自然环境下工作人员的 工作效率。与此同时，针对目前普遍存在的高寒地区下施工人员流失、施工队伍 不稳定以及施工人员身体健康受威胁等客观事实。有关部门应当坚持以人为本的 指导思想，建立健全完善的医疗、卫生、后勤保障制度，同时辅以适当的工资激 烈

14、措施，以充分挖掘出施工人员的内在潜力，在提高施工队伍稳定性的同时也切 实保障工人的工作效率。5基于新理念结合云南省地形地质的高海拔寒冷地区公路设计应用5.1路线设计进行路线多方案比选：云南省高速度公路高海拔地段主要为越岭线，地形 地貌多变，可选走廊带较多，因此做好路线方案比选尤为重要。重视地质选线: 地质选线是贯彻总体设计理念，坚持安全第一、节约资源，控制规模，全寿命周 期成本最优化总体设计原则的最合理的措施方法。高海拔区域地质往往由于受地 质构造影响较大，不良地质发育，在具体项目勘察设计工作中应重视地质选线， 结合云南省项目区域地质情况加强地质勘察，合理地进行路线设计。重视道路 安评报告的编

15、制及利用：高海拔区域高速公路设计中往往存在长大纵坡路段，勘 察设计各阶段中从公路使用者行车安全性的角度对公路项目设计成果进行的道路 安全评估成果，可以检查核实勘察设计成果的安全性、舒适性。可以在优化各专 业设计工作（如路线设计、加水站、避险车道设计；互通及沿线设施设计等）。5.2路基路面设计对策措施加宽路基：路基横断面尽量采用半填半挖的形式，当必须采用挖方时，应 尽量避免采用深路堑，利于排水、除雪；在积雪严重的地段，适当加宽路基。 放缓边坡：迎风面的边坡应尽量放缓，在冰雪严重的地段，考虑设置积雪平台。增加防冻层：高海拔区域受气候影响，积雪冰冻较为严重，设计中应重视调查 路线区域内气候、气象情况

16、，对路面结构层优化设计，如有必要将增设防冻垫层。5.3交通工程及沿线设施设计对策措施适当设置可变情报板，建立和气象部门的信息联动机制，对该路段进行气 象、路况等信息的发布；在冰雪路段起、止点附近结合气候和交通量状况，设置 可变限速标志，用于特殊气候条件时的速度控制和交通诱导。设置消能减速护 栏，加强交通预告标志设计，设置警示标志和减速标线，有效控制车速。沿线设 施方面，考虑在沿线设置检修坪，供车辆检修。6结束语综上所述，高海拔寒冷地区恶劣的自然环境、复杂的地址条件以及脆弱的生 态环境等特点就注定了公路的建设工程具有十分的复杂性，尤其是对于高速公路 建设工作的特殊性而言，其难度更大。这些特殊条件的存在给工程的建设施工带 来了巨大的挑战，同时，也是制约着公路工程发展的重要因素之一。但是，我们 仍然要对高海拔寒冷地区公路建设的必要性进行重视，虽然这些地区人口较少且 欠发达，但却具有重要的民族和国