摘要 文章以新疆地區(qū)為研究對象，探討了現(xiàn)行自然區(qū)劃對該地區(qū)公路設(shè)計(jì)的影響。通過對新疆獨(dú)特地理環(huán)境、氣候特點(diǎn)以及自然區(qū)劃的綜合分析，旨在研究符合當(dāng)?shù)貙?shí)際條件的公路設(shè)計(jì)方案，研究不僅關(guān)注公路的實(shí)用性和安全性，還考慮新疆農(nóng)村公路的交通組成與地質(zhì)條件對于新疆公路的建設(shè)具有一定參考價值。

關(guān)鍵詞 公路設(shè)計(jì)；新疆地區(qū)；自然區(qū)劃

中圖分類號 U416 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2024）18-0027-03

0 引言

新疆，位于中國西北部，其廣袤的土地和豐富的自然資源使得公路交通在地區(qū)發(fā)展中占據(jù)重要地位，然而新疆獨(dú)特的地理環(huán)境、多變的氣候條件和復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境為公路設(shè)計(jì)帶來了諸多挑戰(zhàn)，因此在現(xiàn)行自然區(qū)劃的框架下，對新疆公路設(shè)計(jì)進(jìn)行深入研究，不僅有助于提升公路的質(zhì)量和安全性，也對新疆地區(qū)的公路工程建設(shè)提供一定理論支撐。

1 新疆公路設(shè)計(jì)

新疆公路設(shè)計(jì)需要綜合考慮多種因素，包括地質(zhì)條件、氣候條件、交通需求、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及環(huán)保要求等。新疆地區(qū)獨(dú)特的地質(zhì)概況，如高山峽谷、盆地地形以及豐富的土壤類型，對公路設(shè)計(jì)提出了特殊的要求，總體設(shè)計(jì)可分為新疆地區(qū)自然條件分析、新疆綠洲區(qū)農(nóng)村公路現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)指標(biāo)分析、路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料分析等重點(diǎn)[1]，如圖1所示。

2 新疆地區(qū)自然條件分析

新疆地形地貌的特點(diǎn)可以概括為“三山夾兩盆”。其中“三山”指的是阿爾泰山、天山和昆侖山，這三列山脈大致呈南北走向，構(gòu)成了新疆的骨架。阿爾泰山位于新疆最北部，天山位于中部，昆侖山則位于最南部，這些山脈之間夾雜著兩個主要的盆地，即北部的準(zhǔn)噶爾盆地和南部的塔里木盆地。

新疆的綠洲多分布在出山口的河流沿岸的平原和湖泊、河流的三角洲。這些地區(qū)水源充足，光熱資源豐富，土壤肥沃，非常適宜農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類居住。特別是那些水土和光熱資源組合優(yōu)勢明顯的地區(qū)，例如南疆的幾大片綠洲，都分布在年徑流量在1×109 m3以上的葉爾羌河、阿克蘇河、和田河、渭干河、喀什噶爾河、孔雀河等河流域的中下游沖積平原。

新疆的河流大多屬于內(nèi)流河，河流的水量主要來自山區(qū)降水和冰雪融水，由于新疆地處內(nèi)陸，遠(yuǎn)離海洋，加上氣候干旱，降水稀少，因此河流的水量相對較小，河流流程也較短。新疆的河流具有明顯的季節(jié)性變化，在春夏季節(jié)，隨著氣溫的升高和冰雪的融化，河流的水量會逐漸增加，形成汛期，而在秋冬季節(jié)，隨著氣溫的降低和降水的減少，河流的水量會逐漸減少，甚至出現(xiàn)斷流現(xiàn)象，新疆的地下水資源相對豐富，但分布不均?？偟膩碚f，新疆的水文特征主要表現(xiàn)為河流水量小、流程短、季節(jié)性變化大、湖泊數(shù)量少但面積大、地下水資源豐富但分布不均等特點(diǎn)。

由于新疆地域遼闊、地形復(fù)雜、氣候多樣，因此孕育了豐富的植被類型。由于降水、熱量等條件的差異，新疆的植被在地理空間上呈現(xiàn)出明顯的分異規(guī)律，天山、阿爾泰山等山區(qū)是森林和草甸的主要分布區(qū)，而平原和低山丘陵地區(qū)則以草原和荒漠為主，新疆具有氣候干旱、降水稀少、溫差大等特點(diǎn)，許多植物都表現(xiàn)出了極強(qiáng)的適應(yīng)性。

新疆地區(qū)自然條件主要從幾個方面進(jìn)行分析，如圖2所示。

3 新疆綠洲區(qū)農(nóng)村公路現(xiàn)狀及設(shè)計(jì)指標(biāo)

3.1 新疆農(nóng)村公路現(xiàn)狀

隨著新疆農(nóng)村公路建設(shè)的不斷推進(jìn)，農(nóng)村公路的質(zhì)量也在不斷提升。目前，新疆全區(qū)等級以上公路里程和路面鋪裝里程占農(nóng)村公路總里程比例分別達(dá)89.5%、80%，新疆綠洲區(qū)農(nóng)村公路現(xiàn)狀呈現(xiàn)出里程持續(xù)增長、質(zhì)量不斷提升、覆蓋面不斷擴(kuò)大、安全隱患治理加強(qiáng)等趨勢。

3.2 新疆公路設(shè)計(jì)指標(biāo)

針對新疆綠洲區(qū)農(nóng)村公路的設(shè)計(jì)指標(biāo)，需要考慮多方面的因素。公路的寬度和厚度應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕煌髁亢蛙囕v類型來確定，保證公路能夠承受正常的交通壓力。公路的縱坡和橫坡應(yīng)根據(jù)地形和氣候條件來設(shè)計(jì)，車輛可以平穩(wěn)行駛[2]。對于公路的排水系統(tǒng)，也需要進(jìn)行周密的規(guī)劃和設(shè)計(jì)，避免因積水而影響公路的正常使用，公路的標(biāo)志和標(biāo)線也是必不可少的，其能夠?yàn)轳{駛員提供明確的指示和警示，提高公路的安全性，其詳細(xì)指標(biāo)如圖3所示。

高速公路和一級公路的設(shè)計(jì)速度為100～120 km/h，二級公路為60～80 km/h，三級公路為30～60 km/h，四級公路為20～40 km/h。一般高速公路和一級公路為雙向四車道或六車道，二級公路為雙向兩車道或四車道，三級公路和四級公路為雙向兩車道。一般高速公路和一級公路的路基寬度為24.5～42 m，二級公路為10～16 m，三級公路為7.5～12 m，四級公路為6.5～9 m。根據(jù)交通量、氣候、地質(zhì)等因素選擇適當(dāng)?shù)穆访娼Y(jié)構(gòu)類型，如瀝青混凝土路面、水泥混凝土路面等，同時還需要考慮路面的排水設(shè)計(jì)、防滑設(shè)計(jì)、耐磨設(shè)計(jì)等，根據(jù)公路等級、交通量、地形等因素設(shè)置適當(dāng)?shù)慕煌ò踩O(shè)施，如交通標(biāo)志、交通標(biāo)線、護(hù)欄、照明設(shè)備等，以提高公路的安全性和通行效率。

3.3 新疆農(nóng)村公路設(shè)計(jì)要求

環(huán)境保護(hù)與節(jié)約用地：新疆農(nóng)村公路的設(shè)計(jì)應(yīng)貫徹節(jié)約用地和保護(hù)環(huán)境的原則，盡量減少對耕地、林地的占用，避免拆遷過多的房屋和動遷公用事業(yè)管線，最大限度地減少對當(dāng)?shù)鼐用裆畹挠绊憽?/p>

安全性與穩(wěn)定性：路線設(shè)計(jì)應(yīng)避免穿越地質(zhì)不良地區(qū)和環(huán)境敏感區(qū)，確保公路的安全性和穩(wěn)定性，同時公路的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足交通流量的需求，確保行車安全。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范：根據(jù)道路的等級和使用功能，結(jié)合新疆地區(qū)的地形地貌、氣候、水文等自然條件，合理采用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，使公路的設(shè)計(jì)符合國家和地方的相關(guān)規(guī)定。

綜合設(shè)計(jì)：對公路的平面、縱面、橫面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，路線的整體協(xié)調(diào)性和美觀性。平面設(shè)計(jì)應(yīng)注重順適性，縱面設(shè)計(jì)應(yīng)注重均衡性，橫面設(shè)計(jì)應(yīng)注重合理性。

排水設(shè)計(jì)：針對新疆地區(qū)的氣候特點(diǎn)，設(shè)計(jì)科學(xué)的排水系統(tǒng)，保證公路在雨季和融雪期間的排水能力，防止因積水而導(dǎo)致的路基流失和塌方。

交通標(biāo)志與標(biāo)線：合理設(shè)置交通標(biāo)志和標(biāo)線，為駕駛員提供明確的指示和警示，提高道路的通行效率。

3.4 新疆農(nóng)村公路設(shè)計(jì)參數(shù)要求

（1）平面線形設(shè)計(jì)

平面線形應(yīng)盡可能直捷，避免過多的曲線和折角，以減少行車時的阻力和提高行車速度。保持連續(xù)性，避免急劇的轉(zhuǎn)向和折角，以減少行車的顛簸和不適感，保證各個路段的技術(shù)指標(biāo)均衡，避免出現(xiàn)過大的縱坡和橫坡，以保證行車的平穩(wěn)性和安全性。應(yīng)與地形、地物相適應(yīng)，避免穿越復(fù)雜的地形和地物，以減少工程的難度和造價。

在新疆農(nóng)村公路的平面線形設(shè)計(jì)中，常用的設(shè)計(jì)方法有曲直法和積木法。曲直法是通過在地形圖上徒手繪制若干段直線和圓弧，形成線形基本骨架，然后配置合適的緩和曲線，確定參數(shù)A值并考察各種線形元素之間的協(xié)調(diào)性和均衡性。積木法則是將復(fù)雜的道路平面線形分解成若干個線形單元，根據(jù)已知路線形起點(diǎn)信息推算出各單元的終點(diǎn)信息，然后進(jìn)行組合和調(diào)整。

（2）縱斷面設(shè)計(jì)

縱斷面設(shè)計(jì)需要考慮設(shè)計(jì)速度、最大縱坡、最小縱坡、豎曲線半徑、合成坡度及坡長限制等多種因素。

根據(jù)設(shè)計(jì)速度來確定合理的坡度，設(shè)計(jì)速度越高，所需的坡度就越小，最大縱坡是公路縱斷面上允許的最大坡度。其受車輛性能、設(shè)計(jì)速度、交通量、地形和排水條件等因素的制約，新疆地區(qū)由于地形復(fù)雜，最大縱坡的選擇應(yīng)充分考慮地形特點(diǎn)和車輛的實(shí)際行駛能力，最小縱坡有助于防止積水，保持路面的干燥和行車安全。豎曲線半徑影響行車的舒適性和安全性，豎曲線半徑的選擇應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)速度、坡度變化率和地形條件等因素確定，在新疆地區(qū)，由于地形多變，豎曲線半徑的設(shè)置應(yīng)充分考慮地形特點(diǎn)和行車安全要求。

（3）橫斷面設(shè)計(jì)

新疆農(nóng)村公路橫斷面設(shè)計(jì)的參數(shù)選擇應(yīng)綜合考慮設(shè)計(jì)速度、交通流量、地形條件、氣候條件、排水需求、安全要求以及綠化需求等因素。

車道寬度是橫斷面設(shè)計(jì)中最基本的參數(shù)之一，其直接影響車輛的行駛安全和通行效率。新疆農(nóng)村公路的車道寬度應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)速度、交通流量、車輛類型以及預(yù)期的交通增長來確定，通常，車道寬度應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最小值，并根據(jù)需要適當(dāng)加寬。

邊溝和排水溝是公路橫斷面中用于排水的設(shè)施，其尺寸和布局應(yīng)根據(jù)地形、氣候、土壤條件以及排水需求來確定，在新疆地區(qū)，由于氣候干燥，排水設(shè)施的設(shè)置應(yīng)特別注重防止水侵蝕和保證排水暢通。

4 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料分析

路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)重點(diǎn)詳見圖4所示；

4.1 新疆農(nóng)村公路路面結(jié)構(gòu)影響因素分析

（1）土基特性：土基作為路面結(jié)構(gòu)的支撐體，其特性對路面結(jié)構(gòu)的整體強(qiáng)度和剛度具有影響。土基的應(yīng)力、應(yīng)變特性、材料性質(zhì)、變形性能等都直接影響路面的使用壽命和性能，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，需要對土基進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查和分析，確保其滿足路面結(jié)構(gòu)的承載要求。

（2）行車荷載：行車荷載是路面結(jié)構(gòu)承受的主要外部作用力。不同類型的車輛、不同的交通流量和行駛速度都會對路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同的影響，重載車輛的增多會加劇路面結(jié)構(gòu)的破損和磨損，在設(shè)計(jì)時需考慮交通量的增長和重載車輛的影響，確保路面結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性。

（3）環(huán)境因素：環(huán)境因素如氣候、降雨、溫度等都會對路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。新疆地區(qū)的氣候干燥、溫差大等特點(diǎn)會對路面材料的性能和壽命產(chǎn)生影響，溫差變化會導(dǎo)致路面材料的收縮和膨脹，從而產(chǎn)生裂縫和破損，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時，需要考慮氣候因素的影響，選擇適合當(dāng)?shù)貧夂虻穆访娌牧虾徒Y(jié)構(gòu)形式。

（4）材料特性：不同類型的材料具有不同的力學(xué)性能和耐久性。瀝青路面的抗滑性、耐磨性、抗老化性能等都與瀝青材料的質(zhì)量有關(guān)，在選擇路面材料時，需要綜合考慮其性能，包括經(jīng)濟(jì)性和適用性等因素。

（5）設(shè)計(jì)和施工水平：路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和施工水平也是影響路面性能的重要因素。合理的設(shè)計(jì)能夠確保路面結(jié)構(gòu)滿足施工要求，而施工質(zhì)量的控制則能夠保證設(shè)計(jì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，在新疆地區(qū)，由于農(nóng)村公路的建設(shè)資金和技術(shù)水平有限，設(shè)計(jì)和施工水平可能存在一定的問題，這也是導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)性能不佳的原因之一。

4.2 新疆農(nóng)村公路典型路面結(jié)構(gòu)及材料調(diào)查分析

對新疆地區(qū)農(nóng)村公路的路面結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行全面調(diào)查，這包括瀝青路面、水泥混凝土路面等不同類型的路面結(jié)構(gòu)，通過現(xiàn)場勘查、資料收集等方式，了解各種路面結(jié)構(gòu)的分布、使用狀況和性能表現(xiàn)。

對路面結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵材料，如瀝青、水泥、骨料等進(jìn)行分析，通過實(shí)驗(yàn)室檢測和化學(xué)成分分析，評估材料的性能和質(zhì)量，以及其對路面結(jié)構(gòu)性能的影響。

考慮新疆地區(qū)特殊的氣候條件、交通狀況等因素，分析其對路面結(jié)構(gòu)和材料的影響。例如，干燥的氣候可能對路面材料的耐久性提出更高要求，而重載交通則可能加劇路面的磨損和破壞。

基于調(diào)查和分析結(jié)果，對新疆農(nóng)村公路典型路面結(jié)構(gòu)的性能進(jìn)行評估。這包括路面的平整度、抗滑性、耐磨性、耐久性等方面，通過性能評估，可以了解當(dāng)前路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，為后續(xù)的改進(jìn)和維護(hù)提供依據(jù)，選擇具有代表性的農(nóng)村公路路段作為案例研究對象，深入分析其路面結(jié)構(gòu)和材料的實(shí)際應(yīng)用情況。

5 結(jié)論

經(jīng)過研究當(dāng)前自然區(qū)劃下的新疆公路設(shè)計(jì)，可以得出如下結(jié)論：新疆地域遼闊，地形地貌多樣，這要求公路設(shè)計(jì)必須充分適應(yīng)其獨(dú)特的自然環(huán)境。公路設(shè)計(jì)不僅要追求交通的便捷性，更要注重生態(tài)的平衡和環(huán)境的保護(hù)，在新疆的公路設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮地形適應(yīng)性、新疆農(nóng)村公路典型路面結(jié)構(gòu)及材料分析以及路面結(jié)構(gòu)選材，以具體分析結(jié)果完善及滿足新疆公路的設(shè)計(jì)要求。

參考文獻(xiàn)

[1]譚化富.山區(qū)低等級公路設(shè)計(jì)困難及設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].運(yùn)輸經(jīng)理世界，2024（6）：20-22.

[2]劉曉東.沙漠地區(qū)公路設(shè)計(jì)要點(diǎn)探討[J].石材，2023（7）：33-35.