淺談山嶺區(qū)低等級改建公路縱斷面設(shè)計

王愉龍

(陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

當(dāng)前是我國“十二五”建設(shè)重要時期，按照交通運輸部“十二五”發(fā)展規(guī)劃，大力發(fā)展西部地區(qū)農(nóng)村公路建設(shè)是交通部門面臨的一個重點工作內(nèi)容。待建設(shè)的農(nóng)村公路大多地處相對貧困的山嶺地區(qū)，目前主要的建設(shè)思路是利用當(dāng)?shù)匾延械呐f路，提高平、縱斷面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并加以拓寬，再鋪筑適應(yīng)的路面。而山嶺區(qū)已有舊路大部分建設(shè)于20世紀(jì)60、70年代，主要是由當(dāng)?shù)厝罕娙斯そǔ?，路線線形指標(biāo)特別是縱斷面指標(biāo)往往非常低。由于山嶺區(qū)農(nóng)村公路建設(shè)資金籌集困難，為了降低工程造價，在公路改建時希望盡可能利用舊有道路，而山嶺區(qū)地形復(fù)雜、高差大，展線比較困難，這樣一來，路線縱斷面設(shè)計就成為設(shè)計成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。公路的縱斷線形設(shè)計直接關(guān)系到建設(shè)項目的路線長短、工程量大小、公路總投資的大小、施工工期的長短和公路建成后的運輸成本?？v斷設(shè)計主要包括縱坡、坡長、平均縱坡、合成坡度、豎曲線和平縱線形組合等方面。

1縱坡

1.1 最大縱坡

最大縱坡是各級公路容許采用的最大坡度值，《公路路線設(shè)計規(guī)范》(以下簡稱《規(guī)范》)規(guī)定的最大縱坡主要是從車輛的爬坡性能、油耗以及公路通行能力的角度考慮。在山嶺區(qū)農(nóng)村公路改建設(shè)計時，經(jīng)常會出現(xiàn)已有舊路某段的縱坡值超過《規(guī)范》規(guī)定的最大值的情況，如果直接按照《規(guī)范》要求進行設(shè)計，必然會造成工程量增加很多，特別是由此產(chǎn)生的防護支擋工程量會大幅增加，使工程投資大大超出預(yù)算。對于這個問題，可分為幾種情況分別加以處理。第一，舊路縱坡超過規(guī)定值很多，但該段縱坡坡長較短，且路線橫斷方向坡度平緩，此時縱坡的取值只要在《規(guī)范》規(guī)定的極限值以內(nèi)即可，因為由此產(chǎn)生的工程量不會很大。第二，舊路縱坡超過規(guī)定值很多，且該段縱坡坡長較短，但是路線在此段橫斷方向坡度較陡，此時如果直接按第一種方法做，會使填挖方量和支擋工程量大幅增加，因此，可以根據(jù)實際情況，考慮適當(dāng)突破《規(guī)范》限制。比如根據(jù)工可研報告的交通分析，項目所在地區(qū)當(dāng)前一段時間內(nèi)，主要以小型車輛為主，則可以在部分路段突破規(guī)范所規(guī)定的極限坡度，這樣可以很顯著地減小工程量，同時降低工程造價。第三，舊路縱坡超過規(guī)定值，而且該段縱坡較長，這時就應(yīng)考慮進行方案比選，從平面上另行選線，延長路線，從而達到降低縱坡的目的。

1.2 最小縱坡

最小縱坡在山嶺區(qū)改建公路建設(shè)中，出現(xiàn)的情況不多，但是設(shè)計時也不能忽視，比如在長路塹中，若縱坡小于《規(guī)范》規(guī)定的最小縱坡值，將會給路面排水帶來很大困難，從而在公路建成后影響公路的穩(wěn)定性和耐久性，同時在冬季，由于路面積水結(jié)冰，還會造成行車的安全隱患。

2 坡長

2.1 最大坡長

最大坡長限制是指汽車在坡道上行駛時，車速下降到最低容許速度時所行駛的距離。縱坡越陡，坡長越長，對行車的影響越大。在山嶺區(qū)改建公路設(shè)計時，要嚴(yán)格控制最大坡長，避免出現(xiàn)大于規(guī)定長度的縱坡。如果舊路本身坡長很大，則設(shè)計時可以考慮在該段長縱坡中間加設(shè)一段長度合適的緩和坡段，并使緩和坡段前后兩段縱坡值錯開，這樣可能會增加一定工程量，但從公路長期運營的角度考慮仍是比較經(jīng)濟且更安全的。如果緩和坡段設(shè)置困難，則仍應(yīng)考慮采用方案比選的措施，延長路線長度，降低縱坡，從而使對應(yīng)的允許坡長值變大。要注意的是越嶺線不能設(shè)置反坡，以免使相鄰坡段縱坡更大，而導(dǎo)致允許的坡長更短的情況出現(xiàn)。

2.2 最小坡長

最小坡長的限制主要是從汽車行駛的平順性要求考慮。如果條件允許，最小坡長應(yīng)大于設(shè)計行車速度行駛9～15 s的行程為宜。如果路線所處地形情況復(fù)雜，則為避免形成搓板路，應(yīng)控制最小坡長大于規(guī)范規(guī)定的極限最小坡長。

2.3 組合縱坡

組合縱坡是山嶺區(qū)公路縱斷面設(shè)計時容易忽視的問題，當(dāng)連續(xù)陡坡由幾個不同受限坡度值的坡段組合而成時，應(yīng)按不同坡度的坡長限制折算確定，以保證縱坡坡長不超限，如連續(xù)陡坡組合后超出規(guī)定值，則應(yīng)加設(shè)緩和坡段，并保證連續(xù)陡坡中各坡段最短坡長大于規(guī)范規(guī)定最小坡長。

3 平均縱坡

在山嶺區(qū)改建公路設(shè)計時，除了要注意縱坡與坡長外，還要注意路段的平均縱坡?！兑?guī)范》規(guī)定二、三、四級公路越嶺路線連續(xù)上坡(或下坡)路段，相對高差為200～500 m時，平均縱坡不應(yīng)大于5.5%;相對高差大于500 m時，平均縱坡不應(yīng)大于5%。并注意任意連續(xù)3 km路段的平均縱坡不宜大于5.5% 。

4 合成坡度

對于山嶺區(qū)改建公路設(shè)計，路線的合成坡度也是設(shè)計中不可忽視的問題。當(dāng)陡坡與小半徑平曲線相重疊時，在條件許可的情況下，以采用較小的合成坡度為宜。特別是在冬季路面有積雪、結(jié)冰地區(qū)、自然橫坡較陡峻的傍山路段及非汽車交通量比率高的路段的合成坡度必須小于8%。當(dāng)設(shè)計中合成縱坡超出上述規(guī)定時，由于山嶺區(qū)公路設(shè)計行車速度較低，而且非汽車交通量比例高，由于離心力而產(chǎn)生的傾覆可能性較小，所以可以考慮適當(dāng)降低路線橫坡，從而降低合成坡度。

5 豎曲線

規(guī)范中豎曲線極限最小半徑是緩和行車沖擊和保證行車視距所必須的豎曲線半徑的最小值，該值只有在地形受限制迫不得已時采用;通常為了使行車有較好的舒適條件，設(shè)計時多采用大于極限最小半徑1.5～2.0倍，該值即為豎曲線半徑一般最小值;如果從視覺觀點考慮，當(dāng)條件允許時，豎曲線半徑通常選用規(guī)范所列一般最小值的1.5～4.0倍，但要考慮豎曲線長度帶來的影響，避免相鄰豎曲線重合或者較大豎曲線包含了小半徑平曲線。相鄰豎曲線銜接時還應(yīng)注意：兩同向凹形豎曲線間如果直線坡段不長，應(yīng)合并為單曲線或復(fù)曲線形式的豎曲線，避免出現(xiàn)斷背曲線;兩反向豎曲線間最好設(shè)置一段直線坡段，直線坡段的長度一般不小于設(shè)計速度的3 s行程。