美標(biāo)地區(qū)的工可階段公路路線方案比選要領(lǐng)分析

王　巖

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司　武漢　430063)

美標(biāo)地區(qū)的工可階段公路路線方案比選要領(lǐng)分析

王巖

(中鐵第四勘察設(shè)計院集團有限公司武漢430063)

摘要隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內(nèi)設(shè)計院的海外公路項目逐漸增多。文中結(jié)合位于中美洲尼加拉瓜的公路工程項目，對美標(biāo)地區(qū)工可階段公路選線依據(jù)主要規(guī)范的選取、美標(biāo)公路規(guī)范的合理運用和美標(biāo)公路路線方案綜合比選要領(lǐng)進行了分析、論述。

關(guān)鍵詞美國公路標(biāo)準(zhǔn)路線設(shè)計方案比選線形指標(biāo)

目前世界上公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有美國國家公路及運輸協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)(AASHTO，簡稱美國標(biāo)準(zhǔn)、歐洲標(biāo)準(zhǔn)(Eurocode)、加拿大標(biāo)準(zhǔn)、澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)、日本標(biāo)準(zhǔn)、中國標(biāo)準(zhǔn)等，美國標(biāo)準(zhǔn)成為世界上應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)之一。隨著中國經(jīng)濟、技術(shù)的不斷進步，國內(nèi)設(shè)計院的海外項目越來越多，并且所接觸的項目多以前期的項目建議書階段和工程可行性研究為主。本文結(jié)合尼加拉瓜運河綜合開發(fā)公路項目的工可階段綜合選線設(shè)計經(jīng)驗對美國標(biāo)準(zhǔn)公路項目的路線方案綜合比選要領(lǐng)進行了分析、論述。

1對美標(biāo)規(guī)范的理解和合理運用

工程可行性研究階段主要任務(wù)為初步擬定路線方案走廊帶及工程規(guī)模，因此路線方案綜合比選的基礎(chǔ)是能合理運用美國標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進行路線線形設(shè)計。本節(jié)主要對美國標(biāo)準(zhǔn)公路路線設(shè)計理念和具體規(guī)范要求中與中國標(biāo)準(zhǔn)(以下簡稱《國標(biāo)》)不同，且具有借鑒意義的部分進行論述。

公路設(shè)計靈活性思想最先由美國提出，理念核心是實現(xiàn)“在公路建設(shè)的同時保護自然生態(tài)環(huán)境、景觀、人文歷史資源并為公眾提供安全、高效的交通運輸服務(wù)”[1]。公路路線設(shè)計是公路總體設(shè)計，公路線形指標(biāo)的均衡性、一致性、連續(xù)性及線形與環(huán)境景觀的協(xié)調(diào)性才是滿足汽車高速及安全行駛的保證。美標(biāo)的設(shè)計靈活性不能理解為對路線幾何指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)降低、而是在滿足道路安全性的前提下，靈活運用技術(shù)規(guī)范，選用與自然環(huán)境協(xié)調(diào)且經(jīng)濟合理的線形指標(biāo)。

美標(biāo)與國內(nèi)的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《公路路線設(shè)計規(guī)范》不同，美標(biāo)的公路路線設(shè)計主要依據(jù)《公路與城市道路幾何設(shè)計策略》為設(shè)計指南，設(shè)計人員在使用時有一定的靈活度，例如對于關(guān)鍵尺寸(包括車道寬度、視距、中央分隔帶的形式，曲線半徑等)設(shè)計給出了推薦的設(shè)計數(shù)值范圍和計算方法。下面對路線設(shè)計核心指標(biāo)的選取和計算進行簡要論述。

1.1　停車視距

停車視距是制動反應(yīng)距離與制動距離之和，公路路線設(shè)計需對全線進行視距驗算。見表1。

表1　最小停車視距美標(biāo)與國標(biāo)的對比表

由表1可見,美標(biāo)相對于國標(biāo)對停車視距的要求更為嚴(yán)格，并且區(qū)分上坡和下坡路段。美標(biāo)對于停車視距的驗算區(qū)分上下坡有利于精細化設(shè)計，對于上坡路段可采用較短的停車視距進行驗算，能進行更靈活的線形組合設(shè)計，使路線方案更為合理，并且美標(biāo)提供了停車視距的詳細計算過程和依據(jù)。國標(biāo)未提供上坡路段的停車視距，對上坡路段進行視距驗算只能采用一般值，且一般值較美標(biāo)上坡段停車視距值要小。綜上所述，設(shè)計者在美標(biāo)地區(qū)進行路線視距驗算時需區(qū)別國內(nèi)常規(guī)做法，嚴(yán)格按美標(biāo)執(zhí)行。

1.2　平面線形

美標(biāo)圓曲線最小半徑(Rmin)是根據(jù)設(shè)計速度所對應(yīng)的曲率極限值，最大超高和最大側(cè)摩擦系數(shù)確定[3]。Rmin的簡化計算公式如下。

式中:Rmin為圓曲線最小半徑，m；v為設(shè)計車速，km/h;emax為最大超高，%；fmax為最大側(cè)摩擦系數(shù)。

美標(biāo)對e和f值提供了5種計算方法，并提供了計算所得的設(shè)計車速所對應(yīng)的圓曲線最小半徑表。美標(biāo)對緩和曲線的規(guī)定也和圓曲線類似，此處不再敘述。

經(jīng)過以上美標(biāo)對停車視距和平面線形規(guī)定的簡單論述，可得出以下結(jié)論：美國規(guī)范注重每個指標(biāo)確定的過程，鼓勵設(shè)計者結(jié)合項目的自身特點靈活選取指標(biāo)，不同于國標(biāo)僅提供線形指標(biāo)的最小值和一般值。結(jié)合尼加拉瓜運河綜合開發(fā)公路項目的設(shè)計經(jīng)驗，美標(biāo)地區(qū)路線設(shè)計過程與國內(nèi)項目不盡相同，設(shè)計中具體步驟如下：①全面學(xué)習(xí)美國公路標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，總結(jié)美國規(guī)范和國內(nèi)規(guī)范關(guān)于指標(biāo)選取的主要差異；②結(jié)合項目實際情況確定主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；③利用美國規(guī)范提供的計算要求分別計算出本項目各項技術(shù)指標(biāo)；④在1∶10 000地形圖初步確定路線平縱面線形；⑤進行多個路線方案的綜合比選后確定路線推薦方案和比較方案。

2美標(biāo)地區(qū)工可階段路線方案綜合比選

美標(biāo)地區(qū)公路設(shè)計理念和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的確定方法決定了其公路路線方案比選方法和國內(nèi)項目的不同。美標(biāo)地區(qū)公路路線方案需要首先考慮環(huán)境因素，環(huán)評報告通常由國際第三方咨詢機構(gòu)完成，并決定了路線方案的可行性。路線線形指標(biāo)選取較為靈活，不追求高指標(biāo)，注重指標(biāo)的連續(xù)性。投資估算的比較需考慮全壽命周期成本，不能只考慮項目建設(shè)總投資。下面以尼加拉瓜運河綜合開發(fā)公路項目中的馬拉瓜至里瓦斯公路工程的路線方案比選為例進行論述。

泛美公路馬拉瓜至里瓦斯段公路工程是尼加拉瓜運河綜合開發(fā)公路子項目的一部分，為尼加拉瓜國家南北干線公路。經(jīng)過現(xiàn)場踏勘和研究后，在工可階段提出了2個路線方案，分別為東線和西線方案。

東線方案沿4號公路，從馬拉瓜出發(fā)，經(jīng)馬薩亞，到達格拉納達后轉(zhuǎn)向西南，最后于楠代梅并入泛美公路，終于里瓦斯，路線全長88.607 km。東線方案繞避了山區(qū)，海拔在54～316 m之間，地形起伏相對西線方案小。

西線方案起于馬拉瓜，沿2號公路到達Monte Tabor(此路段62號公路與泛美公路共線)，沿山脊線經(jīng)埃爾克魯塞羅至楠代梅，沿泛美公路終于里瓦斯。路線全長82.324 km，海拔59～932 m。2號公路馬拉瓜至CalleSuroeste段現(xiàn)狀同為雙向4車道，改造工程量較小。東線方案和西線方案具體優(yōu)缺點見表2。

表2　方案優(yōu)缺點分析比較表

經(jīng)過方案比選，本項目推薦東線方案。通過本項目可見美標(biāo)地區(qū)公路路線方案綜合比選主要考慮環(huán)境因素、安全因素、社會研究影響、全壽命周期成本等因素。

3結(jié)語

本文結(jié)合了尼加拉瓜運河綜合開發(fā)公路工程項目在工可階段的路線方案設(shè)計經(jīng)驗，首先對美標(biāo)地區(qū)公路路線設(shè)計所需的規(guī)范進行了總結(jié)和概括，再將美國規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)對比國內(nèi)規(guī)范進行了分析，并提出了美標(biāo)地區(qū)的路線設(shè)計具體步驟，最后結(jié)合美標(biāo)地區(qū)公路項目實例，對美標(biāo)地區(qū)路線方案綜合比選的要領(lǐng)進行了論述。本文對海外公路項目的前期設(shè)計工作有一定的借鑒意義，但每個項目都有各自的特點，設(shè)計者需因地制宜，充分考慮現(xiàn)場實際情況才能進行更為合理的路線方案綜合比選。

參考文獻

[1]MARTINOVICH S, STEUDLE K, HANKS J, et al.A policy on geometric design of highways and streets[S].6th ed.AASHO,2011.

[2]JTG D20-2006公路路線設(shè)計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2006.

[3]BELLEQUE K, BERCICH P,BLUNT H,et al. A guide to achieving flexibility in highway design[S].AASHO,2004.

收稿日期：2015-02-12

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.033