延寧公路吉春站至大媽連站段路線的初步設(shè)計(jì)

王銀波

(黑龍江省公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 紙上定線和路線方案的確定

1.1 定線

根據(jù)給定的起終點(diǎn)，分析其航空(直線)距離和所需的展線長(zhǎng)度，選擇合適的中間控制點(diǎn)。在路線各種可能的走向中，初步擬定可行的路線方案，(如果有可行的局部路線方案，應(yīng)進(jìn)行比較確定)，然后進(jìn)行紙上定線。

(1)在1∶2 000的小比例尺地形圖上在起，終控制點(diǎn)間研究路線的總體布局，找出中間控制點(diǎn)。根據(jù)相鄰控制點(diǎn)間的地形.地貌.地質(zhì).農(nóng)田等分布情況，選擇地勢(shì)平緩山坡順直的地帶，擬定路線各種可行方案。

對(duì)于山嶺重丘地形，定線時(shí)應(yīng)以縱坡度為主導(dǎo);對(duì)于平原微丘區(qū)域(即地形平坦)地面自然坡度較小，縱坡度不受控制的地帶，選線以路線平面線形為主導(dǎo)。最終合理確定出公路中線的位置(定出交點(diǎn))。

(2)山嶺區(qū)地形的選線步驟。

①試坡:定均坡線。

在山嶺重丘地帶，根據(jù)等高線間距和所選定的平均縱坡(視路線高差大小，一般5‰～5.5%之間)按計(jì)算得等高線間平均長(zhǎng)度a(a=等高距/平均縱坡)進(jìn)行試坡(用分規(guī)卡等高線)，將各點(diǎn)連成折線，即均坡線。

②定導(dǎo)向線。

分析這條均坡線對(duì)地形、地物等艱苦工程和不良地質(zhì)的避讓情況。如有不合理之處，應(yīng)選擇出須避讓的中間控制點(diǎn)，調(diào)整平均縱坡。重新試坡。經(jīng)過(guò)調(diào)整后得出的折線，稱為導(dǎo)向線。

③平向試線。

穿直線:按照“照顧多數(shù)，保證重點(diǎn)”的原則綜合考慮平面線形設(shè)計(jì)的要求，穿線交點(diǎn)，初定路線導(dǎo)線(初定出交點(diǎn))。

敷設(shè)曲線:按照路中線計(jì)劃通過(guò)部位選取且注明各彎道的圓曲線的長(zhǎng)度。平面試線中要考慮平、縱配合，滿足線形設(shè)計(jì)和《標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定和要求，綜合分析地形，地物等情況，穿出直線并選定曲線半徑。

④修正導(dǎo)向線。

縱斷面控制:在平面試線的基礎(chǔ)上點(diǎn)繪縱斷面地形線，(可用分規(guī)直接在圖紙上量距，確定地面標(biāo)高)，進(jìn)行初步縱坡設(shè)計(jì)，并根據(jù)縱坡設(shè)計(jì)情況修正平面線形。

橫斷面較核:根據(jù)初步縱坡設(shè)計(jì)，計(jì)算出路基填挖高度，繪出工程困難地段的路基橫斷面圖(如地面橫坡陡或工程地質(zhì)不良地段等)，根據(jù)路基橫斷面的情況修平面線形。

⑤定線。

經(jīng)過(guò)幾次修正后，最終確定出滿足《標(biāo)準(zhǔn)》要求，平縱線型都比較合理的路線導(dǎo)線，最終定出交點(diǎn)位置(一般由交點(diǎn)坐標(biāo)控制)。

1.2 路線方案的比選

對(duì)于路線局部方案，應(yīng)分別進(jìn)行定線設(shè)計(jì)，經(jīng)論證比較定出推薦方案，路線方案、比較選擇主要考慮下列因素:(1)路線長(zhǎng)度;(2)平、縱面線形指針的高低及配合情況;(3)占地面積;(4)工程數(shù)量(路基土石工程數(shù)量，橋梁涵洞，工程數(shù)量)等。

2 路線平面設(shè)計(jì)

根據(jù)路線幾何線形設(shè)計(jì)要求，確定路線平面線形各要素及其他們之間的配合;線形應(yīng)與地形.地物相適應(yīng)，與道路所經(jīng)地帶的地形、地物、環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)，而且減少工程數(shù)量，節(jié)省投資。

2.1 直線

本路屬新建路段，為節(jié)約材料，降低造價(jià)，提高路基的使用質(zhì)量，山嶺重丘區(qū)應(yīng)采用包線設(shè)計(jì)。

根據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ 011-97規(guī)定，直線的最大長(zhǎng)度應(yīng)有所限制，考慮司機(jī)的駕駛疲勞問(wèn)題。直線線形不宜過(guò)短，其最小長(zhǎng)度為:當(dāng)計(jì)算行車速度≥60 km/h時(shí)，同向曲線間最小直線長(zhǎng)度不小于行車速度的6倍為宜;反向曲線問(wèn)的最小直線長(zhǎng)度以不小于行車速度的2倍為宜。對(duì)于本路段，計(jì)算行車速度為40 km/h，則對(duì)上述要求不進(jìn)行嚴(yán)格體現(xiàn)。

2.2 曲線

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定:當(dāng)平曲線半徑小于250m，應(yīng)設(shè)置加寬;當(dāng)平曲線半徑小于不設(shè)超高的最小半徑600m，應(yīng)設(shè)置緩和曲線和超高，超高的橫坡度計(jì)算行車速度、半徑大小，結(jié)合路面類型，自然條件和車輛組成等情況確定。二級(jí)最大超高不應(yīng)大于8%，在積雪地區(qū)不宜大于6%。當(dāng)超高橫坡度的計(jì)算值小于路拱坡度時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)等于路拱坡度的超高值。

2.3 平曲線超高

當(dāng)圓曲線半徑小于《規(guī)范》規(guī)定的不設(shè)超高的圓曲線最小半徑時(shí)，應(yīng)在曲線上設(shè)置超高。其目的就是為讓汽車在曲線上行駛時(shí)能夠獲得一個(gè)指向曲線內(nèi)側(cè)的橫向分力，以克服離心力對(duì)行車的影響。超高的橫坡坡度按公路等級(jí)，計(jì)算行車速度、同曲線半徑、路面類型、自然條件和車輛組成等情況確定?！兑?guī)范》規(guī)定二級(jí)路最大超高不應(yīng)大于8%，在積雪地區(qū)不宜大于6%。當(dāng)超高橫坡度的計(jì)算值小于路拱坡度時(shí)，應(yīng)當(dāng)設(shè)等于路拱坡度的超高值。超高緩和段的起終點(diǎn)在設(shè)緩和曲線的情況下應(yīng)與緩和曲線重合;在地形困難地段，允許將超高，加寬緩和段的一部分插入圓曲線，但插入圓曲線內(nèi)的長(zhǎng)度不得超過(guò)超高，加寬緩和段的一半。

2.4 坐標(biāo)計(jì)算

完成路線平面設(shè)計(jì)以后，按照要求及時(shí)繪出各種圖紙及表格，填寫《直線、曲線及轉(zhuǎn)角表》，《逐樁坐標(biāo)表》。導(dǎo)線坐標(biāo)按導(dǎo)線測(cè)量的方法，首先計(jì)算各交點(diǎn)坐標(biāo)，依次推算各直線點(diǎn)坐標(biāo)，曲線坐標(biāo)按曲線坐標(biāo)公式計(jì)算。

對(duì)于曲線內(nèi)側(cè)受建筑物、樹(shù)木、路塹邊坡等限制較嚴(yán)的彎道應(yīng)進(jìn)行視距檢查，對(duì)于需要進(jìn)行工程處理來(lái)保持視距的彎道繪出視距包絡(luò)圖。

2.5 繪圖

根據(jù)路基橫斷面設(shè)計(jì)圖確定出公路用地范圍，相鄰兩點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)差，勾繪等高線。并在平面圖上標(biāo)明路線起終點(diǎn)里程，交點(diǎn)位置及編號(hào)，公里樁、百米樁、曲線主點(diǎn)位置、曲線要素表、坐標(biāo)網(wǎng)格等。并據(jù)此繪出公路用地圖，比例尺:縱向1∶2 000，橫向1∶1 000，圖上標(biāo)出百米樁左右兩側(cè)的用地范圍，連細(xì)實(shí)線，并注上占地寬度。

3 路線縱斷面設(shè)計(jì)

3.1 縱坡設(shè)計(jì)

確定設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定公路的最大縱坡，限制坡長(zhǎng)，縱坡折減，合成坡度等，并結(jié)合路線起終點(diǎn)。橋隧、交叉口、越嶺線埡口、沿溪線水位等控制點(diǎn)和簟濟(jì)點(diǎn)的高程，確定出公路路線縱斷面設(shè)計(jì)線。該設(shè)計(jì)線必須滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，又盡可能照顧平、縱面線形的協(xié)調(diào)。同時(shí)還是最經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)。

3.2 確定縱坡度，變坡點(diǎn)的位置

高程縱斷面設(shè)計(jì)線不宜太碎，應(yīng)保證最小坡長(zhǎng)要求，變坡點(diǎn)位置應(yīng)選擇在整50 m樁號(hào)上，變坡點(diǎn)高程精確到小數(shù)點(diǎn)后三位，中樁精度小數(shù)點(diǎn)后三位。坡度值為0.00%。

3.3 縱斷面圖的詳細(xì)設(shè)計(jì)

選取各變坡點(diǎn)處豎曲線半徑:計(jì)算各豎曲線要素。根據(jù)設(shè)計(jì)資料繪制出路線中樁點(diǎn)的地面線，并寫出縱斷面設(shè)計(jì)圖的地質(zhì)土壤情況，地面標(biāo)高里程樁號(hào)，橋涵位置，孔徑，結(jié)構(gòu)類型;水準(zhǔn)點(diǎn)的高程和位置坡度，填挖高度，與公路交叉的位置?？v坡設(shè)計(jì)應(yīng)考慮汽車的性能。有利于安全、提高車速、減少大氣污染。應(yīng)當(dāng)避免出現(xiàn)小于0.3%的不利于排水的縱坡度。

3.4 平、豎曲線的組合

(1)平、豎曲線應(yīng)相互重合，且平曲線應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線。

(2)平、豎曲線大小應(yīng)保持均衡。

(3)暗、明彎與凸、凹豎曲線的組合合理。

(4)有些平、豎曲線應(yīng)避免組合。

3.5 豎曲線設(shè)計(jì)

在縱坡變更處設(shè)豎曲線，4.5 km共設(shè)8個(gè)豎曲線，豎曲線采用拋物線形式。

由《規(guī)范》查得主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)?！兑?guī)范》規(guī)定，二級(jí)公路行車速度40 km/h凸、凹形豎曲線一般最小半徑為700 m，極限最小半徑為450 m;豎曲線最小長(zhǎng)度為35 m。另外，在進(jìn)行豎曲線線形設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮相鄰豎曲線的銜接問(wèn)題，對(duì)同向豎曲線，尤其同向凹形豎曲線，如果它們之間的直線地段不長(zhǎng)，應(yīng)合并為單曲線或復(fù)曲線形式的豎曲線，以免形成斷臂曲線;對(duì)反向豎曲線，最好中間設(shè)置一段直坡線。

3.6 標(biāo)高計(jì)算

在路線縱斷面圖上，需體現(xiàn)路線的標(biāo)高，這就需要進(jìn)行標(biāo)高計(jì)算，其計(jì)算公式如下:

豎曲線上點(diǎn)的設(shè)計(jì)標(biāo)高=切線高程+豎曲線改正值坡線標(biāo)高=變坡點(diǎn)標(biāo)高±x·i

式中:x為計(jì)算點(diǎn)到變坡點(diǎn)的距離;i為坡線的縱坡，%，其中升坡段為正;降坡段為負(fù)。

旋工標(biāo)高=設(shè)計(jì)高程×地面高程