公路線(xiàn)路選型與路線(xiàn)設(shè)計(jì)思路分析

文/張飛、侯青

1 前言

線(xiàn)路選型要從多個(gè)方面進(jìn)行考慮，并遵循很多原則與方法，因?yàn)檫@些都會(huì)給線(xiàn)路選擇產(chǎn)生直接的影響。在確定了公路路線(xiàn)的大體走勢(shì)之后，要結(jié)合施工地點(diǎn)的地質(zhì)狀態(tài)、環(huán)境條件、區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面因素，選擇最為科學(xué)合理的路線(xiàn)形式，做好線(xiàn)路斷面的設(shè)計(jì)，為道路、橋梁、隧道等工程的建設(shè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 山區(qū)公路線(xiàn)路選型原則

2.1 線(xiàn)路安全性

確保線(xiàn)路安全性是線(xiàn)路選型的基本原則。該方面的原則主要是保證公路項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)達(dá)到穩(wěn)定性與安全性，充分保護(hù)車(chē)輛行駛的安全性。從實(shí)際情況分析，在路線(xiàn)選擇中應(yīng)該防止不良地質(zhì)災(zāi)害的影響，比如泥石流、地震、滑坡等災(zāi)害發(fā)生率較高的區(qū)域，同時(shí)還要防止其設(shè)置在軟弱地基與活動(dòng)斷裂帶中[1]。如果不能有效規(guī)避上述危險(xiǎn)區(qū)域，則需要選擇合理措施進(jìn)行災(zāi)害防治和處理，以確保道路交通運(yùn)行達(dá)到安全性的標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 經(jīng)濟(jì)效益化

在公路建設(shè)施工中，由于資金投入量較大，因此經(jīng)濟(jì)性也是公路建設(shè)施工與維護(hù)管理的重要因素，且其關(guān)系到道路的使用壽命。因?yàn)樯絽^(qū)地帶的交通運(yùn)行量相對(duì)比較少，地形條件復(fù)雜，投入資金較多，所以穿越區(qū)域進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)時(shí)對(duì)于施工技術(shù)的要求非常高。在路線(xiàn)選擇中，需要綜合分析造價(jià)方面的因素。一方面，線(xiàn)路設(shè)計(jì)應(yīng)該給當(dāng)?shù)氐穆糜螛I(yè)、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等帶來(lái)一定的發(fā)展，以此產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益；另一方面應(yīng)積極促進(jìn)公路周邊、城市的發(fā)展，形成經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶。

2.3 生態(tài)環(huán)保

公路建設(shè)屬于大型工程項(xiàng)目，會(huì)對(duì)周邊自然生態(tài)環(huán)境造成很大的影響。從實(shí)際情況來(lái)看，我們需要綜合分析路線(xiàn)規(guī)劃對(duì)于人文景觀、生態(tài)環(huán)保方面的損壞影響，充分保護(hù)當(dāng)?shù)氐娜宋臍v史文化，避免給生態(tài)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響；而對(duì)于周邊環(huán)境來(lái)說(shuō)，我們則需要盡量避免產(chǎn)生嚴(yán)重影響，減少開(kāi)挖施工量，保護(hù)地形地貌免被破壞；對(duì)于已經(jīng)形成的路基結(jié)構(gòu)開(kāi)挖施工，則需要進(jìn)行后續(xù)的恢復(fù)保護(hù)，特別是損壞的植被、樹(shù)木等，應(yīng)該及時(shí)恢復(fù)，保證不會(huì)給周邊的自然環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的負(fù)面影響[2]。

2.4 因地制宜

在公路的路線(xiàn)設(shè)計(jì)中，需要從安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面出發(fā)，遵循因地制宜的原則，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件和自然生態(tài)環(huán)境，進(jìn)行全面的線(xiàn)路優(yōu)化設(shè)計(jì)，保證其可以適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境，這對(duì)于當(dāng)?shù)氐娜姘l(fā)展能夠起到一定的促進(jìn)作用。將地形、地質(zhì)選線(xiàn)作為案例進(jìn)行分析，按照山區(qū)環(huán)境的特性，公路應(yīng)達(dá)到線(xiàn)路運(yùn)行通暢性的要求，保證斷面設(shè)計(jì)科學(xué)合理，同時(shí)充分利用地形變化趨勢(shì)，比如山區(qū)地帶設(shè)計(jì)為曲線(xiàn)的形式，融入緩和曲線(xiàn)設(shè)計(jì)理念，使其與環(huán)境形成整體。在地質(zhì)選線(xiàn)的過(guò)程中，相關(guān)人員要考慮到當(dāng)?shù)氐乃臈l件和地質(zhì)狀態(tài)，消除不確定性影響因素，以此促進(jìn)施工順利進(jìn)行，提高運(yùn)營(yíng)效果，滿(mǎn)足線(xiàn)路長(zhǎng)期運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)[3]。

3 山區(qū)公路的線(xiàn)路設(shè)計(jì)方法

3.1 平面線(xiàn)形設(shè)計(jì)

公路中車(chē)輛行駛在曲線(xiàn)的位置上，會(huì)產(chǎn)生車(chē)輛的平動(dòng)與徑向轉(zhuǎn)動(dòng)。這種平曲線(xiàn)的線(xiàn)路形式，在車(chē)輛駕駛時(shí)可以平穩(wěn)地過(guò)渡；但如果線(xiàn)路設(shè)計(jì)存在突變的形式，就會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛不會(huì)快速反應(yīng)發(fā)生變化，進(jìn)而造成交通事故的發(fā)生。因此，一方面平曲線(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該采取最小曲率半徑設(shè)計(jì)，另一方面平曲線(xiàn)需要和緩和曲線(xiàn)連接過(guò)渡，保證交通通行的順暢性。從有關(guān)數(shù)據(jù)分析，在平曲線(xiàn)的曲率半徑不足400m 或者曲率半徑較大且長(zhǎng)度超過(guò)100m 的情況下，發(fā)生交通事故的概率會(huì)大幅增加。

3.2 縱面線(xiàn)形設(shè)計(jì)

豎曲線(xiàn)和車(chē)輛行駛的安全性存在直接關(guān)系，且主要是坡長(zhǎng)、坡度變化的變坡點(diǎn)曲率、車(chē)輛視距等方面。因此，相關(guān)人員可以在設(shè)計(jì)中選擇合適的技術(shù)參數(shù)。車(chē)輛在豎曲線(xiàn)上行駛時(shí)，車(chē)輛會(huì)存在平動(dòng)與法向轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式。從研究理論分析，車(chē)輛在通過(guò)縱坡道的情況下，車(chē)速會(huì)在不知不覺(jué)中增大，進(jìn)而容易誘發(fā)交通事故。下面表1 即為目前的不同速度設(shè)計(jì)下的最小半徑與最小長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn)。如果明確了道路行駛速度，那么在公路的豎曲線(xiàn)長(zhǎng)度與半徑的設(shè)計(jì)過(guò)程中則都要按照某限值進(jìn)行；如果不能達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，則會(huì)導(dǎo)致駕駛員無(wú)法適應(yīng)該線(xiàn)路變化，進(jìn)而產(chǎn)生安全隱患[4]。

表1 不同設(shè)計(jì)速度下豎曲線(xiàn)的小長(zhǎng)度以及半徑

此外，坡度和坡長(zhǎng)對(duì)于車(chē)輛行駛安全也會(huì)有直接的影響。如果道路的坡度變換比較大，則會(huì)出現(xiàn)車(chē)輛穩(wěn)定性下降的情況，同時(shí)駕駛?cè)藛T也會(huì)出現(xiàn)視覺(jué)偏差，且在單一坡度容易出現(xiàn)駕駛疲勞，所以應(yīng)該適當(dāng)采用多種坡度組合的方式。從實(shí)際應(yīng)用分析，道路設(shè)計(jì)中，-2%～3%的坡度能夠達(dá)到安全的標(biāo)準(zhǔn)，如果坡度比較小，駕駛?cè)藛T對(duì)于車(chē)速的判斷就會(huì)存在明顯偏差。德國(guó)在公路設(shè)計(jì)中，認(rèn)為-2%～2%的坡度范圍效果最好，且縱坡發(fā)生安全事故數(shù)據(jù)分析，上坡事故點(diǎn)多數(shù)都是在上坡的上凸點(diǎn)與坡頂之后連接部分。

3.3 交叉設(shè)計(jì)

山區(qū)公路在選線(xiàn)時(shí)，其交叉設(shè)計(jì)問(wèn)題主要是以下幾個(gè)方面：

3.3.1 交叉范圍小。因?yàn)樯絽^(qū)地形條件較為特殊，所以在線(xiàn)路交叉口的設(shè)計(jì)中并不會(huì)存在拓展比較大的面積。

3.3.2 道路坡度大。坡度過(guò)大會(huì)出現(xiàn)行駛穩(wěn)定性下降的問(wèn)題，道路行駛舒適度不足，進(jìn)而導(dǎo)致交通事故的發(fā)生。

3.3.3 交叉口視距不足。視距如果比較小就容易誘發(fā)交通事故，尤其是路線(xiàn)交匯的位置上，撞車(chē)事故時(shí)有發(fā)生。因此，山區(qū)公路在進(jìn)行線(xiàn)路選型設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該從坡度、視距、速度等方面出發(fā)，確定最為科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案。如果路線(xiàn)交叉范圍并不能達(dá)到運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，則需要調(diào)整線(xiàn)路，實(shí)現(xiàn)線(xiàn)路的優(yōu)化設(shè)計(jì)；交叉線(xiàn)路視距如果不能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，則需要將障礙物移除或者選擇其他的交叉設(shè)置方法，做好視距的調(diào)整處理[5]。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

某山區(qū)公路項(xiàng)目總長(zhǎng)度為77.678km，整個(gè)地區(qū)的巖溶發(fā)育程度比較好，且沿線(xiàn)范圍內(nèi)雨霧天氣的發(fā)生率比較高，整個(gè)線(xiàn)路范圍內(nèi)海拔高度范圍為150～1540m，設(shè)計(jì)最低點(diǎn)為235m，設(shè)計(jì)最高點(diǎn)為885m，路線(xiàn)相對(duì)高差為650m。從勘查數(shù)據(jù)分析，該線(xiàn)路設(shè)計(jì)中可以選擇多個(gè)橋梁與隧道進(jìn)行控制，分析當(dāng)?shù)氐匦螚l件、地質(zhì)狀態(tài)、旅游業(yè)與農(nóng)業(yè)發(fā)展形勢(shì)等方面，確定合適的線(xiàn)路設(shè)計(jì)圖，然后確定最為合理的線(xiàn)形設(shè)計(jì)方案。

4.2 線(xiàn)路設(shè)計(jì)

根據(jù)上述選線(xiàn)基本原則，在該線(xiàn)路設(shè)計(jì)中進(jìn)行平縱線(xiàn)設(shè)計(jì)與交叉口設(shè)計(jì)，可以滿(mǎn)足當(dāng)?shù)氐慕煌ㄟ\(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.1 線(xiàn)形設(shè)計(jì)

在本次公路的線(xiàn)形設(shè)計(jì)中，需要最大限度內(nèi)應(yīng)用直線(xiàn)的線(xiàn)形方式。因?yàn)檎麄€(gè)地區(qū)的地形條件比較特殊，總計(jì)需要布置平曲線(xiàn)有37 處，且全部都是大于圓曲線(xiàn)一般值的形式，能夠達(dá)到整個(gè)線(xiàn)路的運(yùn)行需要。從實(shí)際情況分析，該項(xiàng)目的最小緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)度為150m，最大縱坡為4.5%，最小平曲線(xiàn)的半徑為720m。

4.2.2 線(xiàn)形適宜性評(píng)價(jià)

為了保證該公路項(xiàng)目的運(yùn)行達(dá)到安全性的標(biāo)準(zhǔn)，需要充分考慮到環(huán)保性與線(xiàn)形幾何要素方面，同時(shí)做好該線(xiàn)路內(nèi)平縱指標(biāo)的全面分析和研究。通過(guò)分析該線(xiàn)路內(nèi)的運(yùn)行速度方面，可以有效改善線(xiàn)形的幾何要素指標(biāo)，保證各項(xiàng)參數(shù)都在可控范圍內(nèi)，且整個(gè)線(xiàn)路的運(yùn)行能夠達(dá)到安全性與標(biāo)準(zhǔn)化的要求。從國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)規(guī)定分析發(fā)現(xiàn)，在平曲線(xiàn)半徑不足1km和縱坡坡度超過(guò)3% 時(shí)可以作為一個(gè)獨(dú)立的道路單元，而其他的路線(xiàn)內(nèi)車(chē)輛行駛也都可以勻速行駛。根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，同時(shí)結(jié)合《公路項(xiàng)目安全性評(píng)價(jià)指南》中的相應(yīng)條款，在推薦設(shè)計(jì)方案中做好不同方向、不同車(chē)輛型號(hào)的試驗(yàn)，以此了解運(yùn)行速度是否合理。通過(guò)分析后可以發(fā)現(xiàn)該公路工程的線(xiàn)形連續(xù)性、一致性與銜接性全部達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)要求，表示該公路的線(xiàn)形設(shè)計(jì)比較好，銜接順暢，滿(mǎn)足安全運(yùn)行的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

線(xiàn)路設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容，本文以山區(qū)公路的實(shí)際案例為出發(fā)點(diǎn)，確定線(xiàn)形設(shè)計(jì)的基本原則。實(shí)踐可知，在線(xiàn)路選型以及路線(xiàn)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，掌握相應(yīng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和要點(diǎn)，可以保證線(xiàn)形設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化的要求，進(jìn)而達(dá)到交通運(yùn)行安全性、可靠性的標(biāo)準(zhǔn)。