一級公路路線設(shè)計實例分析

劉淑艷

（寬城滿族自治縣交通運輸局，河北 寬城067600）

0 引言

隨著一級公路的不斷增多，公路交通安全的形式也愈加嚴峻。影響公路交通安全的因素有很多，其中比較重要的一個因素就是公路設(shè)計中存在的一些問題，這是引起交通安全事故的主要原因之一。在很多已開通的一級公路中，那些普遍存在的事故多發(fā)地段就已經(jīng)能夠說明這個問題。一級公路安全性評價為有效預(yù)防交通事故的發(fā)展提供了一個非常有效的手段，這體現(xiàn)了“安全、環(huán)保、舒適、和諧”的新理念，以此為指導(dǎo)進行我國的一級公路設(shè)計，能夠很好地提高一級公路的設(shè)計水平。公路路線設(shè)計直接影響到公路的行車安全性和舒適度。在進行公路路線設(shè)計時，應(yīng)確?？茖W合理的平面和縱斷面線形設(shè)計，這是交通安全的基本保障。圖1所示為公路的平面、縱斷面示意圖。

圖1 公路的平面、縱斷面示意圖

1 工程概況

某一級公路采用的是SBS 瀝青路面，其路線總長度為19.905km，按雙向六車道進行設(shè)計。設(shè)計時速為100km/h。本一級公路工程所在地區(qū)的主要地貌類型為沖湖積和湖沼積平原，地勢較為平坦。低山和丘陵往往容易發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)。路段內(nèi)配置有完善的交通安全、通信、監(jiān)控等管養(yǎng)設(shè)施。

2 路線平面線形設(shè)計

2.1 線形設(shè)計的一般原則

（1）平面線形應(yīng)與地形、地物相適應(yīng)，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)

當在地勢較為平坦的地區(qū)進行路線設(shè)計時，主要是以方向作為路線的主導(dǎo)因素，在平面線形三要素中以直線為主。而當在地勢起伏較大的山嶺重丘地區(qū)進行路線設(shè)計時，主要是以高程作為路線的主導(dǎo)，為了能夠與較大起伏變化的地勢相適應(yīng)，線形主要是以曲線為主。在進行線形設(shè)計時，對于直線、圓曲線以及緩和曲線的選擇和組合主要是根據(jù)地形地位等因素進行考慮，不能片面強調(diào)路線以直線或者曲線為主。

（2）保持平面線形的均衡與連貫

當進行路線線形設(shè)計時，應(yīng)從以下幾個方面出發(fā)做好平面線形的均衡與連貫。

①長直線盡頭不能接小半徑曲線。當在長直線路段和大半徑曲線路段，行車速度都將有所提高，但是如果將長直線與小半徑曲線連接在一起，小半徑曲線突然出現(xiàn)會導(dǎo)致車輛因減速不及時而發(fā)生安全事故。

②高、低標準之間要有過渡。在同一等級的道路中，由于地形的不同，在指標的采用上可能會有所不同，在同一條道路中，往往會根據(jù)路段的不同而設(shè)置不同的行車速度，采用不同的技術(shù)標準。因此按不同標準設(shè)計的路段之間應(yīng)有一定的過渡。

（3）平曲線應(yīng)有足夠的長度

當車輛在曲線路段上行駛時，如果曲線路段較短，車輛需要很快地轉(zhuǎn)動方向盤，在一級公路上如果發(fā)生這種情況是較為危險的。同時，如果緩和曲線的長度過短，在曲線段行駛時會使得離心加速度的變化率較小，這對于乘客而言，心理和生理上都會產(chǎn)生不舒適的感覺。當?shù)缆返霓D(zhuǎn)角很小時，曲線長度就顯得比實際短，這樣很容易給乘客造成錯覺。因此，道路中出現(xiàn)的平曲線路段應(yīng)有足夠的長度。

2.2 直線、曲線及緩和曲線的運用

（1）直線的運用

本工程中需要兩次跨越某大橋，因此在此段采用了大量的直線路段，同時采用不設(shè)超高的大曲率平曲線與之相連，平曲線的半徑分別設(shè)計為4 000m、6 000m 和8 000m，這樣使得該跨越大橋的路段基本上接近直線。

（2）曲線的運用

本工程中某一路段經(jīng)過城鄉(xiāng)結(jié)合部，沿線城鎮(zhèn)較多，居民較為集中，當進行該段路線布設(shè)時，主要需要考慮的因素包括規(guī)劃、村莊、鐵路、湖區(qū)等。在進行該路段平面線形設(shè)計時應(yīng)盡量考慮避讓的原則，不對沿線上的廠礦、高壓走廊等造成影響。其中設(shè)置平曲線半徑最小的為1 000m，為了使該平曲線路段能夠很好的進行過渡，在該平曲線路段之后反向接上一段半徑為1 350m 的平曲線，緊接著在反向接上一段半徑為1 800m 的平曲線，從而形成連續(xù)S形曲線的平面線形。

（3）緩和曲線的長度

當運用緩和曲線時，對于其長度的取值應(yīng)綜合考慮駕駛員操作、汽車動力學、美學等方面的因素。在本工程中全線內(nèi)較多路段采用了半徑小于4 000m 的不設(shè)超高的平曲線，其半徑主要有四種，分別為1 000m、1 350m、1 800m 以及2 500m。表1所示為四種半徑的緩和曲線參數(shù)和緩和曲線長度。

表1 緩和曲線半徑、參數(shù)以及長度

3 路線縱斷面線形設(shè)計

路線的縱斷面的主要組成部分為直線和豎曲線。在進行縱斷面線形設(shè)計時應(yīng)綜合考慮的因素包括公路等級、地形特征、縱坡大小長短以及豎曲線大小等。應(yīng)盡量將路線的縱斷面設(shè)計成坡度緩和同時較為平順的形式，這樣不僅能夠確保車輛行駛的安全性和舒適度，也能夠有效提高路線在視覺上的美觀效果，同時還有利于道路的排水，從而確保達到最佳的行車速度。

3.1 縱坡的選定

當一級公路的平面線形選定之后，接著應(yīng)進行路線縱斷面線形的設(shè)計，即所謂的拉坡。首先進行試坡。試坡時應(yīng)確?？v斷面與平面線形的良好配合，盡量確?？v斷面的邊坡點與平曲線的中點相對應(yīng)。但是在平原地區(qū)進行平縱面的對應(yīng)配合是具有一定難度的，如果強行對應(yīng)配合，很有可能會出現(xiàn)較多的彎道和長坡，從而引起工程造價的增加。本工程的平面指標較高，平曲線也較長，因此本工程的路線縱斷面設(shè)計的坡長較長。當進行本工程縱斷面設(shè)計時，一般的坡長取為700～900m，而坡長最大的路段達到1 650m，最短的則為450m。前后坡長之間應(yīng)有一定均勻的過渡，避免出現(xiàn)較大的坡長差值。長短坡長之間的過渡可參考平面過渡的方式。

當進行縱坡設(shè)計時，經(jīng)常會遇到縱坡坡度小于0.3%（接近水平）的問題，在這個坡度下會引起路面排水不良的問題，當在雨天行車時，容易出現(xiàn)濺水起霧，影響行車安全。同時，當路面上的積水達到一定的深度之后，車輛在行駛時在其輪胎與路面間會形成一層“水膜”，這層水膜會引起車輪與路面之間摩擦系數(shù)降低，從而增大安全事故產(chǎn)生的可能性。一般一級公路的縱坡坡度應(yīng)滿足大于0.3%的要求。本工程路段內(nèi)設(shè)計的最大縱坡坡度為2.2%，最小縱坡坡度為0.3%，其余路段的縱坡坡度主要集中在2%左右。

3.2 豎曲線半徑的選用

當在縱坡邊坡處行車時，為了有效緩沖因運動量變化而產(chǎn)生的沖擊，應(yīng)插入豎曲線，這樣能夠確保足夠的視距。在進行豎曲線半徑計算時，應(yīng)確保半徑滿足緩沖區(qū)行駛的沖力所需的最小長度和滿足停車視距所需最小長度的共同要求。在一級公路線形設(shè)計中，確保平曲線半徑與豎曲線半徑之間的均衡性具有重要的意義。也就是說，路段內(nèi)的豎曲線半徑應(yīng)跟隨平曲線半徑的增大和加長而相應(yīng)地增大和加長。通常情況下，豎曲線半徑應(yīng)為平曲線半徑的6倍。

一個一級公路縱面線形設(shè)計方案的優(yōu)劣在很大程度上取決于豎曲線半徑的大小。如果豎曲線的長度較短，在汽車行駛過程中司機很容易出現(xiàn)不適，同時也會對視覺造成影響。因此，只要條件允許，應(yīng)盡量選擇較長的豎曲線。豎曲線半徑的選取應(yīng)滿足大于視覺所需的最小豎曲線半徑的要求。本工程的設(shè)計速度為100km/h，因此視覺所需的最小凸形和最小凹形豎曲線半徑分別為16 000m 和10 000m。良好的縱面線形應(yīng)滿足最小半徑的要求，這樣才能有效減少安全事故的發(fā)生。

本工程中路段內(nèi)設(shè)置的豎曲線的總長度為11.485km，在路線全長內(nèi)豎曲線占到了57.7%。最小凸形豎曲線的半徑為20 000m，滿足“大于16 000m”的要求，同時最小凹形豎曲線的半徑為20 000m，滿足“大于10 000m”的要求。為了確保均衡性，本工程中所設(shè)計的豎曲線半徑為平曲線半徑的10～30 倍。通過對本工程路段內(nèi)的平、縱、橫組合效果進行檢查，發(fā)現(xiàn)三者之間的協(xié)調(diào)性滿足要求，同時具有流暢的立體線形，視覺效果良好。

4 結(jié)語

公路路線設(shè)計直接影響到一級公路的行車安全性和舒適度。當前的公路路線設(shè)計中已經(jīng)融入了“安全、環(huán)保、舒適、和諧”的新理念。在設(shè)計公路路線時，確保科學合理的平面和縱斷面線形成為路線設(shè)計的重要前提。本文通過結(jié)合某一級公路工程設(shè)計實例，針對公路路線設(shè)計環(huán)節(jié)，從路線方案的選擇、路線平面的設(shè)計、橫斷面的設(shè)計等方面出發(fā)，總結(jié)出設(shè)計要點，以期為同行提供參考借鑒。

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