公路隧道設(shè)計(jì)中平縱線形設(shè)計(jì)的運(yùn)用研究

冉光海

(銅仁市公路勘察設(shè)計(jì)院)

1 山區(qū)公路隧道建設(shè)及安全事故

1.1 山區(qū)公路隧道建設(shè)現(xiàn)狀

我國在城市區(qū)域高速公路建設(shè)，包括平原地區(qū)及微丘區(qū)域的高速公路及公路隧道建設(shè)。相對(duì)而言，建設(shè)技術(shù)比較成熟穩(wěn)定，而山區(qū)化公路及公路隧道建設(shè)仍處于起步階段，很多技術(shù)指標(biāo)僅參考城市區(qū)域高速公路及隧道建設(shè)的技術(shù)理論及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。因此，山區(qū)公路隧道建設(shè)技術(shù)指標(biāo)及理論研究還處于不成熟、不完善的階段，大量的山區(qū)公路隧道建設(shè)技術(shù)工作的有效運(yùn)用指標(biāo)及施工技術(shù)方法亟待得到更加深化的研究。

1.2 山區(qū)公路隧道建設(shè)安全事故

隨著山區(qū)高速公路隧道建設(shè)規(guī)模不斷地?cái)U(kuò)大，由山區(qū)公路隧道組成的隧道群路段不斷得到擴(kuò)充，由此引發(fā)的公路隧道的群路段的交通事故層出不窮，比如山區(qū)公路隧道設(shè)計(jì)技術(shù)存在漏洞;自然天氣條件;道路行駛條件;隧道內(nèi)部條件;隧道的保養(yǎng)與維護(hù)先等等。因此，這已成為一個(gè)亟待解決的重要問題。

2 平縱線形設(shè)計(jì)

2.1 公路隧道的平面線形設(shè)計(jì)

公路隧道的平面線形設(shè)計(jì)通常按照直線隧道來設(shè)計(jì)，這基于以下幾個(gè)方面的考慮:(1)公路隧道的直線設(shè)計(jì)線路流暢，便于風(fēng)速的通過而使隧道內(nèi)的通風(fēng)能力加強(qiáng)。(2)隧道公路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、路面效果及公路隧道的排水量也比較好。但是在實(shí)際公路隧道的設(shè)計(jì)中，一些區(qū)域的地理位置、地質(zhì)情況不同，往往很難將公路隧道的直線設(shè)計(jì)理念簡單實(shí)現(xiàn)，因此，無可置否地選擇平曲相結(jié)合的設(shè)計(jì)理念。在對(duì)公路隧道進(jìn)行平面線形設(shè)計(jì)時(shí)，在嚴(yán)格按照技術(shù)指標(biāo)要求下，應(yīng)與實(shí)際地形相符合，應(yīng)注重平曲線的靈活變化，結(jié)合周邊的地形、地貌，從審美觀角度將自然環(huán)境與設(shè)計(jì)技術(shù)完美結(jié)合，使駕駛員行車視野不會(huì)因?yàn)橹苓叚h(huán)境單調(diào)而引起駕駛疲勞。公路隧道的平面線形設(shè)計(jì)應(yīng)具備連續(xù)性的特點(diǎn)，隧道內(nèi)的平曲線的半徑應(yīng)以駕駛員駕駛安全為首要準(zhǔn)則?？紤]到駕駛員通過公路隧道時(shí)，由于隧道內(nèi)部墻壁效應(yīng)以及行車的視線距離相對(duì)于隧道外受到一定限制的客觀因素，應(yīng)禁止與小半徑的曲線連接，否則在隧道內(nèi)會(huì)產(chǎn)生比較大的公路隧道路面超高幅度的橫坡，對(duì)隧道內(nèi)的整體結(jié)構(gòu)造成影響。而且當(dāng)隧道內(nèi)的路面超高幅度的橫坡超過一定限度時(shí)，就會(huì)使行車視角產(chǎn)生盲區(qū)，影響駕駛員的行車安全。因此，公路隧道內(nèi)設(shè)計(jì)平曲線連接時(shí)，應(yīng)采用較大半徑的平曲線設(shè)計(jì)。反向曲線及同向曲線之前，應(yīng)該置入足夠長度的直線，以避免小偏角曲線的出現(xiàn)。如果小半徑的曲線不可避免，應(yīng)該置入足夠長度的曲線，同時(shí)要考慮到與縱面線形的有機(jī)結(jié)合。

2.2 公路隧道的縱斷面線形設(shè)計(jì)

公路隧道的縱斷面線形設(shè)計(jì)主要隧道縱坡坡長及坡率的選擇。公路隧道的坡度及坡長主要受周圍自然環(huán)境、隧道內(nèi)通風(fēng)速度與效果、排水量的大小、駕駛行車安全及洞內(nèi)衛(wèi)生條件等因素的影響，選擇隧道縱坡小為適宜。對(duì)于一定長度范圍內(nèi)的山區(qū)公路隧道，車輛單向行駛產(chǎn)生的風(fēng)速及隧道自然風(fēng)力可以淡化隧道內(nèi)的有害氣體和煙霧，提高我國車輛環(huán)保發(fā)展的速度，由車輛排放的廢氣的濃度、有害度在逐年下降。因此，可以在一定程度范圍內(nèi)降低縱坡條件限制。但是縱坡加大一定會(huì)影響到隧道內(nèi)部的空氣質(zhì)量，所以應(yīng)該嚴(yán)格控制好縱坡的長度，否則必將會(huì)影響到車輛行駛安全以及排水能力。因此，要對(duì)過大、過長的縱坡進(jìn)行科學(xué)、合理的運(yùn)用。隧道縱坡坡長的設(shè)計(jì)也要注意到行車視線安全方面的因素，在短距離公路隧道避免縱坡的坡線凹凸反復(fù)的情況發(fā)生，以避免駕駛員出現(xiàn)波浪式視覺狀態(tài)，造成不必要的安全駕駛隱患;避免駕駛員只能看到較近及遠(yuǎn)處的公路視線，不能看到凹下去的路面，而感覺到駕駛行車的恐慌。在公路隧道的縱斷面線性設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮公路隧道的平面線形設(shè)計(jì)，做到完整結(jié)合，以達(dá)到完美的整體效果。

2.3 公路隧道洞口平、縱線的設(shè)計(jì)

隧道的洞口兩側(cè)的平、縱面線形成與進(jìn)洞口曲線設(shè)計(jì)應(yīng)該科學(xué)適用，避免隧道的洞口洞外設(shè)計(jì)過高過長的坡度，而進(jìn)洞口的曲線半徑較小;避免隧道的洞口洞內(nèi)設(shè)計(jì)過高過長的坡度，而出洞口的曲線半徑較水，使駕駛行車人員造成視覺的落差，而產(chǎn)生緊張感，影響行車的安全。因此，隧道洞口路段應(yīng)采用直線段或者說同一半徑的平曲線的設(shè)計(jì)，以避免行車人員在視覺上沖擊及地心力的影響下而無法調(diào)整好方向盤的現(xiàn)象，保持車輛正常行駛安全緩沖?！豆匪淼涝O(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)平曲線線形的設(shè)計(jì)作出了較為明確的規(guī)定，隧道洞口與隧道內(nèi)洞口平曲線線形、縱面線形在一定距離內(nèi)保持相一致，以確保公路停車車距的要求。但一些公路隧道設(shè)計(jì)專業(yè)人員對(duì)平曲線線形、縱面線形相一致的要求與自身理解存在較大的差距，使公路隧道洞口的平、縱線設(shè)計(jì)產(chǎn)生了許多行車安全隱患。

3 公路隧道的平、縱線的設(shè)計(jì)對(duì)交通行駛安全的評(píng)價(jià)

公路隧道的平、縱線的設(shè)計(jì)水平及能力直接影響到行車駕駛?cè)藛T的交通行駛安全。通過交通方面提供的公路隧道事故數(shù)據(jù)的大量對(duì)比分析，公路隧道的平曲線設(shè)計(jì)是駕駛員一般最容易出現(xiàn)交通事故的主要因素，車輛行車駕駛員容易在進(jìn)入及駛出公路隧道平曲線路面時(shí)產(chǎn)生判斷錯(cuò)誤導(dǎo)致事故的發(fā)生。車輛行進(jìn)在公路隧道曲線路面時(shí)，行駛速度會(huì)降低，發(fā)生錯(cuò)誤判斷產(chǎn)生事故的可能性就會(huì)越大。換句話說，行駛的速度差越大，交通事故概率就越高越嚴(yán)重。一些雙排行駛車道的公路隧道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，存在一些坡度高、小半徑的平曲線路面，導(dǎo)致曲線路面的事故高發(fā)。另一方面，公路隧道的縱線坡度設(shè)計(jì)效果也直接影響到交通行駛?cè)藛T的安全。在公路隧道的縱線坡度設(shè)計(jì)中設(shè)置過渡曲線而置入豎曲線，而豎曲線的半徑的大小也導(dǎo)致行車事故發(fā)生，主要表現(xiàn)在:(1)小半徑豎曲線容易產(chǎn)生車輛視覺差，使視距感不連貫，使駕駛員喪失方向感。(2)凹凸曲線使視距不足，使駕駛員產(chǎn)生懸空錯(cuò)覺，喪失方向感。(3)地殼離心力的作用，豎曲線縮減了車輛與路面附著力摩擦指標(biāo)，影響到駕駛員的人身安全。

4 公路隧道線形組合設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方法

4.1 車輛行駛可能運(yùn)行速度

車輛行駛可能運(yùn)行速度是通過建立橫向地加速度、縱向地加速度和豎方向地加速度的運(yùn)行指標(biāo)模型的方法對(duì)道路的平縱橫設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行分別評(píng)價(jià)。在現(xiàn)行設(shè)計(jì)方法基礎(chǔ)上增加車輛行駛可能運(yùn)行速度的預(yù)測，用來檢測與修改公路隧道平、縱線形指標(biāo)初步設(shè)計(jì)方案的可行性，為其他公路隧道設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)提供依據(jù)。

4.2 車輛行駛理論性運(yùn)行速度

車輛理論運(yùn)行速度的公路線形設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)方法，提出了量化的公路線形安全評(píng)價(jià)綜合指標(biāo)模型及相關(guān)線形安全指標(biāo)。在考慮人員、車輛、道路等各種影響因素對(duì)行駛車輛速度的作用下，通過上述模型及指標(biāo)對(duì)各種評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行整理、規(guī)范及補(bǔ)充，并對(duì)公路隧道線形設(shè)計(jì)起到一定的指導(dǎo)意義，為公路隧道線形的安全性、連續(xù)性設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。

5 結(jié)束語

目前，我國在公路隧道設(shè)計(jì)中平縱線形設(shè)計(jì)的運(yùn)用研究依然處于初步探索研究階段，未來需要通過不斷實(shí)踐探索，使安全性、實(shí)用性的公路隧道平縱線形設(shè)計(jì)理念更有效地廣泛推廣。

［1］王恒.公路路線方案合理性研究［D］.西安:長安大學(xué)，2006.

［2］閆子艦.高速公路線路方案優(yōu)選方法研究及實(shí)證分析［D］.武漢:武漢大學(xué)，2005.

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