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1、山区公路路线设计有关问题的探讨山区公路路线设计有关问题的探讨何宁 (铁岭市弘达公路工程监理处,辽宁 铁岭 112000)摘要:对山区公路路线设计中线形标准存在的问题和体会。 关键词:山区公路;路线设计在公路交通运输飞速发展的今天,如何根据车辆性能不断提高的特点,设计出适合现代交通车辆 快速行驶要求的公路,是摆在公路路线设计人员面前的一项重要课题。山区地形复杂,限制条件及影 响因素多,对路线设计人员更具有挑战性。本文根据作者在公路路线设计实践中一些粗浅体会,简单 阐述几点对山区公路路线设计的认识。1 设计标准的掌握 山区公路线形设计标准掌握的合理程度直接影响到工程安全、工程造价和环境破坏,也影响
2、了 行车安全和实际运营车速。线形设计中,平曲线指标是视距及行车安全的首要影响因素,而纵坡指标 是行车速度的主要影响因素。规范规定了各级公路的设计车速和相应线形设计控制指标,同时也规 定了各级公路的适应交通量,这就使线形指标的采用有了很大的选择范围。因此,设计人员必须对道 路性质、分段交通量、车型构成和沿线地形变化等有深入了解,以便依据地形、地质条件合理选用 线形指标。11 当远景交通量达到或接近本级公路下限时,宜根据地形选择道路平纵线形指标,而不宜强求采 用本级公路高限。否则,将造成不必要的投资增大和环境破坏。 12 即使两条公路在同一交通量水平,且有着相似的地形条件,指标选择时也应考虑交通量
3、中车型 构成和道路所处环境的不同要求而选择不同的标准。 13 如果一条公路沿线地形基本相同,为了在安全前提下保证形式速度的一致性,设计时在一定路 段内应注意所采用线形指标的均衡性和一致性,避免平面指标的突变。2 平面设计中的几个问题 21 设计方法 平原区地形条件单一,相关控制条件较少,采用的交点直线法能提高定线速度。山区地形条件复 杂,路线布设时限制条件很多,如采用交点直线法,定线效率低,线形往往显得呆板,与地形的符合性 差,平纵组合不佳,设计者的意图难以实现。山区公路平面定线时应与沿线地形结合,采用曲线定线 方法,使线位布设与沿线地形吻合,减少高填深挖,同时,也可保证一定路段内平面线形指标
4、的均衡。 现代道路勘测设计水平飞速发展, HEAD、纬地等现代道路设计软件极大提高了道路线形设计的效率。 在定线过程中,如能充分利用这些现代高科技手段快速调整路线,检验路线方案的合理性,设计者的 意图就能够被充分体现。 22 缓和曲线的灵活运用 在山区公路设计中,单纯使用直线和圆曲线的组合确定的平面线形很难与地形符合,而缓和曲线 的灵活使用可以避免直线和圆曲线的不足。采用曲线定线法时,相邻圆曲线之间夹直线长度往往不 能符合要求,而缓和曲线的灵活设置,可使曲线径向对接,线形圆顺;可以灵活调整曲线长度,避免短 直线的不足;能较好地与地形吻合,有效克服地形地物障碍。因此,对于山区公路来说,缓和曲线的
5、作 用不仅仅是为了满足超高需要,而应作为直线和圆曲线以外的另一个重要的线形要素。 23 最小夹直线长度的采用 规范对平曲线间最小夹直线长度作出了规定。山区公路设计中,对于反向曲线,通过圆曲线半径 和缓和曲线长度的调整,较易使曲线对接或满足间夹直线长度要求。但对同向曲线来说,强求曲线最小夹直线长度 6V 的要求,往往引起工程量的增大和环境的破坏。实际上, 2V 长度为对应设计车速 下 72 s 行程,可满足安全行驶的判断和操作时间需要。因考虑线形美观,要求避免断背曲线才提 出最小夹直线长度 6V 的要求。断背曲线常出现在明弯处,而山区公路大多为暗弯,只要沿线植被茂 密,避免大桥位于同向曲线夹直线
6、内,在驾驶者视觉范围内一般不会出现明显的断背现象。驾驶员是 依据所接受沿线的综合信息来调整其驾驶行为,而道路信息来源于线形、道路条件、交通组织、道 路交通标志标线、边坡防护形式及沿线地形、景观等。因此, 6V 最小夹直线长度的要求应视地形 条件而定,道路线形本身仅是影响行车安全和舒适的因素之一。当路线与周围地形、环境配合较好 时,道路总体环境本身就能起自然诱导作用,加之于缓和曲线的诱导作用,一般在行驶转弯方向判别 上不会有太大问题。安全问题不是完全由夹直线长度不足引起的,直线长度不是满足安全的唯一条 件,过分强调直线长度可能会以牺牲曲线半径、导致高填深挖、增大造价、破坏环境为代价。而且, 可能
7、会造成线形与环境的不协调,反而造成驾驶员心理不安和压力。另外,从空中俯视角度来评判道 路线形美观的做法在山区是不妥的,道路使用者的真实感觉才是对线形评判的依据。而这一感觉取 决于驾驶员视觉空间有限性、道路线形、线形与地形的协调性等。设计时,利用 HEAD、纬地道路设 计软件可以很方便从多角度检验线形是否连续美观。因此,山区公路设计时,同向曲线间夹直线长度 不能一味追求 6V 的要求,应视地形条件等确定,但满足 2V 夹直线长度对保证行车安全是必要的。 24 平面线形与桥梁协调问题 桥梁往往是影响和制约路线方案的关键,路线设计时对桥梁考虑不当会严重影响路线方案的合 理性。过去,在一定的社会经济和
8、技术条件下,公路选线时考虑桥位设计、施工的困难和造价问题, 习惯上要求路线布设服从于桥梁布设,使路线布设的自由度受到很大限制。山区公路路线方案设计 时,过多直线要求的制约,强求桥梁位于直线段,导致大量采用最小半径、极限半径与短直线的不良 组合,线形标准大大降低,与环境的协调性差,生态环境遭受破坏严重。随着社会经济的发展,桥梁技 术的不断进步,弯斜坡桥等的设计、施工已有较成熟经验,工程造价也未必成为项目首要控制因素, 这为山区公路路线设计提供了更大的自由度。而且,山区公路建设对环保的要求越来越高,特殊地形 地质条件下的防护工程不但造价很高,对生态环境的破坏相对严重,而且处理相对困难。近几年全国
9、山区公路建设的经验表明,从安全和环境保护的角度出发,在确保高标准线形的前提下,为减少对环 境的破坏,桥梁所占比例越来越高。因此,山区公路路线设计时,不应过多受桥梁制,而应从地形、地 质和环境等方面综合考虑。 25 关于山区公路超高值的选用 目前,有很多设计者认为在车速不断提高的情况下,对于山区公路超高值主张选用高值。随着车 辆性能的改善和小汽车增多,实际行车速度不断提高,超速车辆增加,考虑行驶的安全性,宜适当增大 超高值。因此,对于超高值的选用应从多方面考虑:当远景交通量很大,且小汽车比例很小时,道路平 均车速不高,超高值不宜过大;当远景交通量接近本级公路下限值,且中小型客车所占比例较大时,超
10、 车概率大,平均车速较高,为了行驶时舒适性的需求,可在满足行车安全前提下,适当考虑加大超高 值,但合成坡度、排水等仍须满足规范要求。3 纵面设计中的几个问题 31 关于坡长限制 我国规范对各级坡度坡长作出了限制,一般在山区公路纵面设计时,为了满足规范对坡长的限制,习 惯上将纵坡设置成台阶坡。实际上,台阶坡的设置未必适宜。台阶坡有时很难与地形符合,往往使平 纵组合不当,并造成工程量增加;变坡点增多,驾驶者需频繁换挡。而对于下坡车辆来说,设置过多的 变坡使行车舒适性降低;两端长陡坡间夹短的缓坡,再配上竖曲线以后,变坡点之间的直线坡段实际 上很短或几乎不存在,汽车在频繁换挡的情况下也未必能真正得到休
11、息。,如果对各路段都加以对应 坡度的坡长限制,而强行将纵坡设计成台阶坡,纵面线形未必能得到有效改善,而且,可能与地形不符,反 而会造成工程量增大。因此,建议交通量较小的公路,在地形特殊路段,对于 4%以下的纵坡段坡长限 制视具体情况适当放宽。 32 关于爬坡车道在公路设计中,爬坡车道的设计采用较少,规范中也只规定了一般原则。随着山区公路的发展, 这一问题日渐突出。山区公路纵面线形主要受越岭标高控制,当受地形条件制约,平面上无法利用有 利地形进行展线来克服高差,必须采用越岭线方案。当越岭线为连续长大纵坡,设计采用了最大纵坡,且 坡长远大于所对应的限制坡长,地形上有设置爬坡车道的条件时,可以考虑设
12、置爬坡车道。但是,一 般山区公路环保要求高,爬坡车道的设置由于开挖面的增大而影响环境,而且造价增加也可能很大, 因此,对于爬坡车道的设置应该进行方案的反复比较后慎重确定。考虑降低造价和减少对环境的影 响,如果连续上坡坡度和坡长不大,仅出现在某一较短的大半径平曲线或直线路段,车辆在本路段行 驶时间较短,强行超车和事故概率很小,也未必要设计爬坡车道。 33 关于竖曲线半径设置 凸曲线半径设置:山区公路中,由于受地形及工程量的制约,连续小半径短平曲线与连续大纵坡 小半径竖曲线的组合时常出现。这种情况下很容易做到平纵一一对应,很多设计者认为这是较理想 的平纵组合设计,但往往忽略了视距要求。由于受地形地
13、貌和茂密植被的影响,驾驶者的视觉空间较 小,当采用上述平纵组合时,本身平纵指标较低,难以判断前方路段去向,如出现纵面上的断背曲线, 对行驶安全更为不利。而这种情况下往往难以通过调整平曲线半径来解决。此时,宜在不过多增加 工程量的前提下适当加大凸曲线半径,以便增大视距,尽量保证在曲线上任何一点均可看清前方平曲 线的变化。 对于设计行车速度为 60km / h 和 40km / h 和 30km / h 的山区公路,常因受地形限制,采用较 大纵坡,或前后坡差较大。当选用较小半径凸曲线时,路线纵向可能无法满足 2 倍停车视距要求。因 此,在山区公路设计时,宜增大凸曲线半径,做好平纵组合设计,保证视觉
14、连续和行车安全。 凹曲线半径设置:一般凹曲线半径容易满足规范要求,但有时设计者为了追求凹凸曲线指标的均 衡,增大凹曲线半径。一方面,工程量增加。另一方面,由于纵坡较大,且起伏频繁,对于交通量大、 暴雨强度大的路段,如果凹曲线半径设置过大,可能由于排水困难而对行车安全不利。因此,设计中 不宜一味追求高指标而增大凹曲线半径。 34 关于平竖曲线个数比或一一对应关系 平竖曲线一一对应的组合当然是理想组合,但这是在一定平曲线指标条件下的组合对应关系,只 是平纵组合所期望的一个方面。保证路线线形指标的连续性,提供安全顺畅的行驶条件,使路线能与 地形和环境协调才是路线设计的总目标。撇开道路所处环境而单纯追
15、求平纵曲线的一一对应是不必 要,更不能以此作为评判路线平纵组合优劣的标准。如经过全景透视图检验,线形连续流畅,这样的 组合就是较理想的组合。4 结 语 路线设计本身就是一项综合性工作,对于山区公路来说,由于受复杂地形条件和环境保护要求的 限制,路线设计时所需考虑的影响因素更多,线形设计与各专项设计相互影响更大。现代高科技辅助 设计手段的运用也为线形设计和检验提供了更多的帮助,设计人员可以有更多的精力放在怎样使设 计更为经济合理、设计组合更为美观上，真正做到以人为本、安全第一、达到路线与周围景观环境 相协调的目的。参考文献: 1. 张雨化.公路勘测设计.北京:人民交通出版社,1998. 2. JTG B01-2003 公路工程技术标准.北京:人民交通出版社,2003. 3. JTG D20-2006 公路路线设计规范.北京:人民交通出版社,2006.
