公路路線改建設(shè)計的技術(shù)建議研討

楊鵬飛

(黃岡市公路規(guī)劃勘測設(shè)計院)

1 某公路改建工程線路設(shè)計的背景概況

某全長224.5 km 的公路工程，以《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》和《公路線路設(shè)計規(guī)范》為依據(jù)，擬通過改建施工，將公路的速度標(biāo)準(zhǔn)提升到80 km/h，同時保證整段線路的所有工程指標(biāo)，都在100 km/h 的行車標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。在設(shè)計過程中，對設(shè)計速度的檢查工作，由相關(guān)部門執(zhí)行，同時用80 km/h 和100 km/h 兩種標(biāo)準(zhǔn)進行安全評價，其中主要的技術(shù)指標(biāo)如下。

(1)平曲線最小半徑:右線434 m，左線416 m，設(shè)計速度80 km/h 時的一般值400 m，極限值250 m;設(shè)計速度100 km/h時的一般值700 m，極限值400 m。

(2)直線最大長度:采用值15/9 處，設(shè)計速度80 km/h時推薦值在1 600 m 以內(nèi);設(shè)計速度100 km/h 時推薦值在2 000 m以內(nèi)。

(3)同向平曲線間最短直線:采用值473 m，設(shè)計速度80 km/h時推薦值480 m;設(shè)計速度100 km/h 時推薦值600 m。

(4)反向平曲線間最短直線:采用值160 m，設(shè)計速度80 km/h時推薦值160 m;設(shè)計速度100 km/h 時推薦值200 m。

(5)最大縱坡及坡長:采用值4.5/515% /m，設(shè)計速度80 km/h時推薦值5/700% /m;設(shè)計速度100 km/h 時推薦值4/800% /m。

(6)最短坡長:采用值250 m，設(shè)計速度80 km/h 時推薦值200 m;設(shè)計速度100 km/h 時推薦值250 m。

(7)凸型豎曲線最小半徑:采用值5 000 m，設(shè)計速度80 km/h時一般值4 500 m，極限值3 000 m;設(shè)計速度100 km/h時一般值10 000 m，極限值6 500 m。

(8)凹型豎曲線最小半徑:采用值3 100 m，設(shè)計速度80 km/h時一般值3 000 m，極限值2 000 m;設(shè)計速度100 km/h時一般值4 500 m，極限值3 000 m。

(9)停車間距:采用值1 100 m，設(shè)計速度80 km/h 時推薦值1 100 m;設(shè)計速度100 km/h 時推薦值160 m。

2 案例公路改建工程線路設(shè)計的技術(shù)建議

基于以上案例公路改建工程線路設(shè)計的背景概況，在對該工程的線路進行設(shè)計時，需要從平面線形設(shè)計、縱斷面設(shè)計、平縱結(jié)合設(shè)計、視距設(shè)計等方面展開研討，具體的技術(shù)建議如下。

2.1 平面線形設(shè)計

根據(jù)上文的技術(shù)指標(biāo)，繪制出右線和左線的平曲線半徑分布圖，以明確工程圓曲線的半徑選用范圍，按照規(guī)范設(shè)計速度100 km/h 時極限值的規(guī)定，將圓曲線半徑的最小值控制為415.3 m，其余路段的平面線形指標(biāo)，基本都大于600 m，所占線路比例為94%左右，這些路段的安全系數(shù)均達標(biāo)，僅需要重點分析圓曲線半徑在600 m以內(nèi)位置的行車安全性和最大安全行駛速度。首先是基于行車速度協(xié)調(diào)和司機舒適感的視角，羅列出圓曲線半徑、橫向力系數(shù)、超高I值、舒適性速度、預(yù)測性速度等的參數(shù)，作為分析小平曲線半徑與行車安全保障關(guān)系的依據(jù)。其次是平曲的組合，考慮到公路所處位置屬于山嶺重丘地形，應(yīng)該在劃分出交點號后，定值交點樁號，然后分別明確各個交點樁號的轉(zhuǎn)角值、半徑、曲線類型、半徑比和相關(guān)結(jié)論等，經(jīng)分析，相鄰卵形曲線半徑比以0.2～0.8 為佳;S 型曲線半徑比以2 為佳;連續(xù)路段半徑比在1.5 以內(nèi)為佳。通過對曲線半徑比的調(diào)整，確保曲線的均衡變化控制在合理的范圍內(nèi)。再次是長直線路段，其中80 km/h 設(shè)計速度時的長度控制在1.6 km 以內(nèi)，100 km/h時控制在2.0 km 以內(nèi)，但本工程的長直線路段長度，總共有9 個位置在2 km 以上，而且受到山區(qū)本身地形特征的限制，這種超過2.0 km 的長直線長度，可能會影響行車時司機的車距目測，尤其是在隧道路段，需要將隧道內(nèi)外50 m 標(biāo)線，換成震動標(biāo)線，并增加輪廓誘導(dǎo)，這樣就能夠提醒司機反光和越線，避免司機對車道邊緣的錯誤判斷。最后是短直線路段，按照設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)，同向曲線之間的最小直線和反向曲線之間的最小直線長度，分別為6 倍行車速度和2 倍行車速度，其中80 km/h 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的最小長度，分別為460 m 和140 m;100 km/h 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)時的最小長度，分別為580 m 和180 m。其中超過100 km/h 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)路段之間的短直線，應(yīng)該設(shè)置提醒作用的交通標(biāo)準(zhǔn)，以便及時提醒司機控制好行駛速度，確保行車的安全。

2.2 縱斷面設(shè)計

縱斷面的設(shè)計，工程分為坡度設(shè)計、坡長設(shè)計、長下坡設(shè)計三方面內(nèi)容，按照80 km/h 的設(shè)計速度，本工程的縱坡坡度最大不能超過4.5%，但實際上，本工程有最大坡長1 100 m的路段坡度為3%，最大坡長900 m 的路段坡度為4%，最大坡長700 m 的路段坡度為5%，因此，為避免連續(xù)長大下坡路段的安全事故，在綜合汽車上坡動力性能因素的基礎(chǔ)上，重點設(shè)計長大下坡的安全性，通過縱面的設(shè)計，減少路線縱坡對行車速度的影響，尤其是在連續(xù)上坡位置，有效避免車輛之間的速度差，大大提高了路段的通行能力。除此之外，針對長下坡路段，應(yīng)該考慮車輛的連續(xù)剎車制動因素，車輛在連續(xù)剎車制動時，制動器的溫度會逐漸上升，使得制動性能減弱，甚至可能出現(xiàn)失控，并引發(fā)交通事故，從側(cè)面要求根據(jù)公路路線坡長，控制好平均坡度，譬如本工程的左線和右線，坡長6.5 km 的平均坡度為2.81%，坡長6.8 km 的平均速度為2.49%，坡長6.6 km 的平均速度為2.69%，坡長13.8 km 的平均速度為2.35%，坡長6.5 km 的平均速度為2.36%。另外，還要在安全措施中納入避險車道的設(shè)計，供以出現(xiàn)制動失效后車輛的強制減速避險。

2.3 平縱結(jié)合設(shè)計

在平面設(shè)計和縱斷面設(shè)計的基礎(chǔ)上，分別明確固定指標(biāo)的最小值，但以上設(shè)計僅針對單一的受限指標(biāo)，即未能針對平縱疊加的情況，對于后者，安全隱患的發(fā)生概率更高。本工程中的平縱線形受限因素在兩種或兩種以上的，主要有四種情況，這四種情況下的平縱結(jié)合設(shè)計方法分別為:首先是彎坡組合路段，該路段的坡度在2.6%～3.7%之間，平曲線半徑為792 m，而對于平曲線后接半徑600 m 的路段，呈S 形曲線，在下坡和小半徑組合，行車的危險系數(shù)可能會提升，因此需要設(shè)置視線誘導(dǎo)設(shè)施，以避免在90 km/h 行駛速度時出現(xiàn)交通事故;其次是大縱坡路段，路段坡度－3.8%，屬于半徑840 m 的平曲線路段，設(shè)計時的速度預(yù)測值為95 km/h，建議設(shè)計時鋪裝路面薄層;再次是陡坡急彎路段，坡度為－4.0%和－3.5%，路段平曲線分別為800 m 和850 m，要求在急彎的位置，增設(shè)視線誘導(dǎo)設(shè)施，并在路面鋪裝薄層;最后是連續(xù)曲線路段，該路段有三種以上的曲線半徑，其坡度在3.5%左右，要求分別控制好小客車行駛速度和貨車行駛速度，尤其是曲線入口位置，應(yīng)提前設(shè)置“建議速度”和“連續(xù)彎道”的組合提醒標(biāo)志，以及在豎曲線位置，設(shè)置視線誘導(dǎo)裝置，提醒駕駛員按照規(guī)定的速度行車。本工程的平縱結(jié)合設(shè)計，最大縱坡坡度、橫坡坡度、合成坡度分別為4.5%、3%和5.4%，在規(guī)定10.5%規(guī)定坡度以內(nèi)，基本可判定平縱結(jié)合設(shè)計符合合成坡度的要求。

2.4 視距設(shè)計

首先是貨車停車視距，貨車停時的視高位2 m，橫凈距為8.875 m，根據(jù)行駛速度計算，半徑300 m 的可提供視距為146 m，以75 km/h 的行駛速度、0.17 縱向摩阻系數(shù)、－0.005坡度計算，需要設(shè)計122 m 視距，其視距差值為24 m，而半徑200 的可提供視距為120 m，同樣以75 km/h 的行駛速度、0.17縱向摩阻系數(shù)、－0.005 坡度計算，需要設(shè)計122 m 視距，其視距差值為－2 m。由此可見貨車75 km/h 行駛速度時的視覺，可作為視距設(shè)計的衡量標(biāo)準(zhǔn)，但需要通過設(shè)計審核，以確保設(shè)計視距能夠滿足安全行車需求。再次是中央分隔帶視距，主要通過植樹綠化的方式，控制內(nèi)側(cè)車道行車時的視距影響，中央分隔帶的標(biāo)準(zhǔn)橫凈距為2.625 m，其中600 m半徑的可提供視距為112 m，而500 m 半徑的可提供視距為103 m，在本工程中，總共有5 個位置的中央隔離帶視距不符合要求，應(yīng)該在對這5 個位置的地標(biāo)線進行針對性設(shè)計之后，壓縮硬路肩的寬度，以增大中央分隔帶的橫凈距，這樣就能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計速度時的視距要求。再次是豎直線視距設(shè)計，鑒于工程在線形設(shè)計時，某些路段的半徑取值太小，而導(dǎo)致凸型豎曲線的通視距離不足，在此分別按照100 km/h的設(shè)計速度和80 km/h 的設(shè)計速度確定停車視距，前者停車視距為160 m，凸型豎曲線極限最小半徑為6 500 m，后者停車視距為110 m，凸型豎曲線極限最小半徑為3 000 m。另外，通過現(xiàn)場的勘察和地質(zhì)分析，基于工程經(jīng)濟性和行車安全性的視角，對于未能達到理想通視視距的路段，可增設(shè)“限速80”、“視距不良、慢行”等醒目標(biāo)志，這樣就能夠在一定程度上解決行車視距不良的問題，并以45 m 為單位距離，設(shè)計3 道振動型減速標(biāo)線和振動標(biāo)線。

3 結(jié)束語

綜上所述，公路改建工程線路設(shè)計，平曲線最小半徑、直線最大長度、同向平曲線間最短直線、反向平曲線間最短直線、最大縱坡及坡長、最短坡長、凸型豎曲線最小半徑、凹型豎曲線最小半徑、停車間距均為設(shè)計的主要指標(biāo)，路線設(shè)計時，應(yīng)該按照這些技術(shù)指標(biāo)，分別平面線形、縱斷面、平縱結(jié)合、視距等設(shè)計工作。

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