公路縱斷面設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

劉靜波

(貴州省黔南州交通設(shè)計(jì)院)

1 縱斷面設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 山嶺重丘區(qū)條件下的標(biāo)高控制

所謂設(shè)計(jì)標(biāo)高的控制是指在縱坡設(shè)計(jì)時(shí)將路線安排走在哪一個(gè)高度上最為合適。

在山嶺重丘區(qū)，地面有一定的高差，除局部地段外路線在縱斷面上克服高差不很困難。因此，設(shè)計(jì)標(biāo)高的選定，主要由土石方平衡和降低工程造價(jià)所控制。在山嶺重丘區(qū)，地形變化頻繁，地面自然坡度大，布線有一定的困難。因此，設(shè)計(jì)標(biāo)高主要由縱坡度和坡長(zhǎng)控制，但也要從土石方平衡及路基防護(hù)工程經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，力求降低工程造價(jià)。沿溪(河)路段，為保證路基安全穩(wěn)定，路基一般應(yīng)高出規(guī)定洪水頻率的計(jì)算水位加雍水高、波浪侵襲高和0.5 m 以上。

1.2 山嶺重丘區(qū)條件下的縱坡設(shè)計(jì)

在山嶺重丘區(qū)進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，必須盡可能避免對(duì)地形比較復(fù)雜、地形起伏比較大的地區(qū)進(jìn)行。在沿河路段的縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，必須保證縱坡的平緩性，并且應(yīng)該對(duì)坡長(zhǎng)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。在高等級(jí)公路設(shè)計(jì)中，最好不對(duì)陡坡進(jìn)行利用。越嶺線不應(yīng)設(shè)置反坡，以免浪費(fèi)高程;公路沿線是山區(qū)時(shí)，在縱坡設(shè)計(jì)中要對(duì)沿線的地形進(jìn)行綜合考慮，在沒有其他辦法的情況下才能夠?qū)Ρ容^大的縱坡進(jìn)行利用。

1.3 轉(zhuǎn)坡點(diǎn)位置的確定

轉(zhuǎn)坡點(diǎn)是兩條相鄰設(shè)計(jì)縱坡線的交點(diǎn)，兩轉(zhuǎn)坡點(diǎn)之間的水平距離稱為坡長(zhǎng)。轉(zhuǎn)坡點(diǎn)位置的確定，直接影響到縱坡度的大小，坡長(zhǎng)，平、縱面組合，土石方填挖平衡和公路的使用質(zhì)量。因此，在確定轉(zhuǎn)坡點(diǎn)位置時(shí)，要對(duì)路線線形以及工程的開挖和填方工程進(jìn)行最為理想的設(shè)計(jì)，并且需要對(duì)工程中的縱坡值以及坡長(zhǎng)進(jìn)行合理的確定，同時(shí)需要對(duì)各個(gè)方面的因素進(jìn)行協(xié)調(diào)處理，使其相互配合。除上述之外，為了在相關(guān)計(jì)算中比較簡(jiǎn)便，所以通常會(huì)將轉(zhuǎn)坡點(diǎn)的位置設(shè)置在是樁號(hào)是整數(shù)地方。

2 案例分析

2.1 工程概況

S309 惠水七里沖至威遠(yuǎn)段公路(二級(jí)公路)兩階段施工圖設(shè)計(jì)。采用的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)如下表1。

表1 主要技術(shù)指標(biāo)表

續(xù)表1

2.2 縱坡設(shè)計(jì)

2.2.1 縱坡設(shè)計(jì)的步驟

(1)設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備。在設(shè)計(jì)圖紙上，需要根據(jù)指定的比例對(duì)工程的樁號(hào)以及標(biāo)高進(jìn)行確定，對(duì)路線進(jìn)行描繪。里程樁包括路線起點(diǎn)樁、終點(diǎn)樁、交點(diǎn)樁、公里樁、百米樁、整樁(50 m 加樁或20 m 加樁)、平曲線控制樁(如直緩或直圓、緩圓、曲中、圓緩、緩直或圓直、公切點(diǎn)等)，橋涵或直線控制樁、斷鏈樁等。

(2)標(biāo)注控制點(diǎn)。在公路工程中需要對(duì)工程的各個(gè)點(diǎn)設(shè)置標(biāo)高控制點(diǎn)，主要設(shè)置的地點(diǎn)包括公路的起點(diǎn)、終點(diǎn)、重要的涵洞、重要的橋梁等等。

(3)試坡。在已標(biāo)出“控制點(diǎn)”的縱斷面圖上，需要根據(jù)公路路線選擇的原則以及設(shè)計(jì)要求，并且根據(jù)沿線地形的變化，以上述所得出的標(biāo)高控制點(diǎn)為主要依據(jù)，進(jìn)行試坡。在確定試坡線之前，需要對(duì)多種方案進(jìn)行綜合比較分析，制定出最為合理的試坡線。

(4)調(diào)整。對(duì)照技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)檢查設(shè)計(jì)的最大縱坡、最小縱坡、坡長(zhǎng)限制等是否滿足規(guī)定，平、縱組合是否適當(dāng)?shù)?，若有問題應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。

(5)核對(duì)。選擇有控制意義的重點(diǎn)橫斷面，如高填深挖，作橫斷面設(shè)計(jì)圖，檢查是否出現(xiàn)填挖過大、坡腳落空或過遠(yuǎn)、擋土墻工程過大等情況，如果在核對(duì)中發(fā)現(xiàn)問題需要采取有效的措施對(duì)其進(jìn)行有效的處理。

(6)定坡。在對(duì)工程的標(biāo)高、邊坡點(diǎn)以及坡度值檢查核實(shí)并且確定無(wú)誤之后，就可以對(duì)其具體數(shù)值進(jìn)行確定。坡度值要求取到0.1%，變坡點(diǎn)一般要調(diào)整到10 m 的整樁號(hào)上。

(7)設(shè)置豎曲線。在公路路線轉(zhuǎn)折處，為了保證行車的平順，必須設(shè)置豎曲線，豎曲線的確定主要根據(jù)相關(guān)規(guī)范技術(shù)要求，對(duì)豎曲線的半徑進(jìn)行合理的確定，并且通過合理的計(jì)算得出豎曲線的各項(xiàng)要素。

(8)計(jì)算各樁號(hào)處的填挖值。根據(jù)該樁號(hào)處地面標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高確定。

2.2.2 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

(1)最大縱坡。本公路工程建設(shè)是在山嶺重丘區(qū)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范和要求并且結(jié)合公路工程的實(shí)際情況得出本工程最大縱坡為7%。

(2)最小縱坡。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)本工程處于山嶺重丘區(qū)，根據(jù)最小縱坡的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)以及工程實(shí)際情況，得出本工程最小縱坡設(shè)計(jì)為0.3%。

(3)合成坡度。合成縱坡主要通過計(jì)算取得，其計(jì)算公式

式中:I 為合成坡度，%;i 為路線設(shè)計(jì)縱坡坡度，%;ih為超高橫坡度或路拱橫坡度，%。

對(duì)于最大允許合成坡度，《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中考慮了汽車的行駛特性和實(shí)際排水的要求，規(guī)定最大允許合成坡度為10.0%。

2.3 豎曲線設(shè)計(jì)

縱斷面上相鄰兩條縱坡線相交的轉(zhuǎn)折處，為了保證在行車的過程中不會(huì)發(fā)生安全事故，保證行車的平順，必須設(shè)置一條曲線，這個(gè)曲線就被稱作豎曲線。在對(duì)豎曲線通常采用平曲線或二次拋物線兩種。但在設(shè)計(jì)和計(jì)算上拋物線更為方便，故一般采用二次拋物線的形式。

各級(jí)公路在縱坡變更處應(yīng)設(shè)置豎曲線，豎曲線可采用拋物線或圓曲線。該二級(jí)公路豎曲線半徑最小值為700 m。

2.3.1 豎曲線設(shè)計(jì)要滿足豎曲線最小半徑和最小長(zhǎng)度的要求

汽車行駛在豎曲線上，如果半徑太小，會(huì)阻擋司機(jī)的視線。為了行車的安全，對(duì)豎曲線的最小半徑或最小長(zhǎng)度應(yīng)加以限制。

凸形豎曲線:計(jì)算行車速度在40 km/h 時(shí):一般最小半徑為700 m;極限最小半徑為450 m;豎曲線最小長(zhǎng)度為35 m。

凹形豎曲線:計(jì)算行車速度在40 km/h 時(shí):一般最小半徑700 m;極限最小半徑450 m;豎曲線最小長(zhǎng)度為35 m。

2.3.2 豎曲線要素的確定

如圖1 為豎曲線要素圖。

圖1 豎曲線要素圖

曲線長(zhǎng)度計(jì)算式:L=Rω;

式中:ω 為坡度差，%;L 為曲線長(zhǎng)，m;T 為切線長(zhǎng)，m;E 為外距，m;x 為豎曲線上任意一點(diǎn)距起點(diǎn)或終點(diǎn)的水平距離;R為豎曲線半徑。

［1］李開正.郭濤.加鋪改造工程縱斷面設(shè)計(jì)［J］.山西建筑，2008，(17):67－68.

［2］馬俊東.城市道路平縱線形設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)［J］.山西建筑，2009，(23):45－46.