公路路線設(shè)計(jì)指標(biāo)的靈活運(yùn)用

張 宇

(江蘇省交通科學(xué)研究院股份有限公司)

1 概 述

公路是由平面、縱斷面和橫斷面組成的三維空間實(shí)體。公路線形設(shè)計(jì)指標(biāo)眾多，主要有平面設(shè)計(jì)指標(biāo)、縱斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)和橫斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)。公路橫斷面設(shè)計(jì)要素主要有行車道寬度、路肩寬度、中間帶寬度等，當(dāng)公路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度確定后，根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01－2003)，公路橫斷面設(shè)計(jì)要素值相對(duì)固定，靈活運(yùn)用的余地不大。由于不同的項(xiàng)目地形、地貌及沿線控制因素均不同，因此公路平面設(shè)計(jì)指標(biāo)和縱斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)靈活多變，公路線形設(shè)計(jì)中需要靈活掌握平面設(shè)計(jì)指標(biāo)和縱斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)。公路平面設(shè)計(jì)要素有直線、圓曲線、緩和曲線，平面設(shè)計(jì)指標(biāo)主要有:直線長(zhǎng)度、圓曲線半徑、圓曲線長(zhǎng)度、緩和曲線長(zhǎng)度等;縱斷面設(shè)計(jì)要素有直線和豎曲線，縱斷面設(shè)計(jì)指標(biāo)有:縱坡坡度、坡長(zhǎng)、豎曲線半徑、豎曲線長(zhǎng)度等。要想設(shè)計(jì)出一條線形順暢、平縱組合合理、工程規(guī)模小與環(huán)境相協(xié)調(diào)的道路，需結(jié)合公路沿線控制因素和路線設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，靈活選擇設(shè)計(jì)指標(biāo)，并合理組合。

公路路線設(shè)計(jì)指標(biāo)的優(yōu)劣直接影響公路的安全性、道路美學(xué)、生態(tài)景觀和工程規(guī)模等，對(duì)工程造價(jià)和工程投資也有較大影響。雖然公路標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)設(shè)計(jì)指標(biāo)的取值有相應(yīng)的規(guī)定，但是由于規(guī)范是全國(guó)性的綱領(lǐng)性法規(guī)，它只具有一般性和普遍性的指導(dǎo)意義，在具體設(shè)計(jì)指標(biāo)的選擇上有很大的靈活性，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)和具體情況靈活運(yùn)用。特別是山區(qū)公路由于地形多變、地質(zhì)情況復(fù)雜，如果設(shè)計(jì)指標(biāo)偏高，易造成公路大填、大挖，如果高路堤和深路塹較多，將嚴(yán)重影響公路沿線景觀和生態(tài)環(huán)境，也增加了工程投資;但是如果設(shè)計(jì)指標(biāo)偏低，過(guò)于遷就地形而設(shè)置較小的圓曲線半徑或較大的縱坡，又會(huì)影響行車安全性和道路通行能力，增加燃油消耗。因此在具體的項(xiàng)目設(shè)計(jì)中需要靈活掌握路線設(shè)計(jì)指標(biāo)。

2 設(shè)計(jì)指標(biāo)靈活運(yùn)用的原則

按照設(shè)計(jì)指標(biāo)的重要性，公路設(shè)計(jì)指標(biāo)分為主要指標(biāo)、次要指標(biāo)和好中求好設(shè)計(jì)指標(biāo)。公路設(shè)計(jì)者需在深刻理解規(guī)范條文的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用設(shè)計(jì)指標(biāo)，其基本原則是:主要指標(biāo)強(qiáng)制執(zhí)行、次要指標(biāo)靈活掌握、好中求好指標(biāo)可以適當(dāng)突破。主要指標(biāo)主要是指涉及行車安全性的指標(biāo)，如最小圓曲線半徑、最大縱坡、視距等，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行或從嚴(yán)掌握;次要指標(biāo)一般是在滿足安全的基礎(chǔ)上，從美學(xué)等角度提出的，如緩和曲線參數(shù)等，一般情況下也應(yīng)盡量遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求，但當(dāng)采用規(guī)范要求指標(biāo)將在能源、環(huán)境、生態(tài)、造價(jià)等方面付出較大代價(jià)時(shí)，則可以靈活運(yùn)用，好中求好指標(biāo)可以適當(dāng)突破，如同向曲線間最小直線長(zhǎng)度等。

3 設(shè)計(jì)指標(biāo)的運(yùn)用

公路線形是為滿足公路功能服務(wù)的，公路線形設(shè)計(jì)指標(biāo)的選擇必須保證汽車行駛安全、舒適和經(jīng)濟(jì)，同時(shí)需要考慮線形與地形、地質(zhì)、景觀等邊界條件相協(xié)調(diào)，在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)上具有合理性，這也是公路線形設(shè)計(jì)必須滿足的基本條件。

3.1 平面指標(biāo)

(1)直線

①最大直線長(zhǎng)度

過(guò)長(zhǎng)的直線易使駕駛員感到單調(diào)、疲乏，于是產(chǎn)生盡快駛出直線的急躁情緒，導(dǎo)致加速行駛，這樣很容易導(dǎo)致交通事故的發(fā)生，所以在運(yùn)用長(zhǎng)直線時(shí)必須持謹(jǐn)慎態(tài)度，需要對(duì)直線的長(zhǎng)度應(yīng)加以限制。

最大直線長(zhǎng)度與駕駛員心里承受能力有關(guān)。由于每個(gè)駕駛員心里承受能力不同，不同的道路，沿線地形和地物情況不一樣，對(duì)駕駛員心里的改善程度也不同，因此最大直線長(zhǎng)度很難有明確的標(biāo)準(zhǔn)。但是目前世界各國(guó)大部分都有一個(gè)建議的參考值，我規(guī)定為20V(V 為設(shè)計(jì)速度，下同)，該指標(biāo)屬于次要指標(biāo)，一般情況下盡量遵守標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。

②同向曲線間最小直線長(zhǎng)度

同向曲線間最小直線長(zhǎng)度過(guò)短時(shí)，容易引起錯(cuò)覺(jué)，視覺(jué)上忽略其存在，把兩個(gè)曲線看成一個(gè)曲線，影響線形視覺(jué)效果。該指標(biāo)屬于次要指標(biāo)，可根據(jù)具體情況而定。對(duì)于山區(qū)公路地形起伏較大路段，如果同向曲線間直線長(zhǎng)度滿足6V，線形可能難以與地形相結(jié)合，會(huì)增加工程規(guī)模，此時(shí)可適當(dāng)降低指標(biāo)，有些省區(qū)增提出4.5V 和3V 的建議值。另外，當(dāng)?shù)缆穬?nèi)側(cè)有山丘或樹(shù)木遮擋時(shí)，能避免兩個(gè)圓曲線同時(shí)進(jìn)入駕駛?cè)艘曇?，消除視覺(jué)上的差異時(shí)，為了降低工程規(guī)模，也可適當(dāng)降低指標(biāo)。

③反向曲線間最小直線長(zhǎng)度

反向曲線間設(shè)置直線，為駕駛?cè)朔聪虿僮魈峁┝司徍蛥^(qū)段。但是當(dāng)直線長(zhǎng)度較短時(shí)，破壞了線形的連續(xù)、均衡和美觀，因此盡量設(shè)置較長(zhǎng)的直線長(zhǎng)度，《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20—2006)規(guī)定反向曲線間最小直線長(zhǎng)度以不小于設(shè)計(jì)速度2 倍為宜。如果車輛運(yùn)行速度較高、兩圓曲線半徑值差別較大時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)置不小于2V 的直線長(zhǎng)度。當(dāng)平曲線指標(biāo)比較均衡、運(yùn)行速度不高時(shí)可將曲線徑向銜接，組成S 形曲線。該指標(biāo)為次要指標(biāo)，可根據(jù)具體情況靈活運(yùn)用。

(2)圓曲線

圓曲線半徑取多大合適，這個(gè)問(wèn)題很難給出固定的答案。由于地形、地貌的差別，同一設(shè)計(jì)速度選用的圓曲線半徑值也不盡相同。此外圓曲線半徑還與平縱組合情況有關(guān)，不宜孤立地評(píng)價(jià)一個(gè)曲線，應(yīng)綜合考慮前后線形的連續(xù)均衡，具體情況具體分析。規(guī)范中給出“一般最小半徑”作為一般情況下應(yīng)采用半徑值，實(shí)際應(yīng)用中普遍認(rèn)為該數(shù)值偏小。實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般取2% ～4%超高對(duì)應(yīng)的半徑值，最好取2%超高對(duì)應(yīng)的半徑值。圓曲線半徑不宜過(guò)小，圓曲線極限最小半徑為主要指標(biāo)，不宜突破。

表1 2%超高對(duì)應(yīng)的半徑值

(3)緩和曲線

緩和曲線參數(shù)的取值一般按《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20－2006)執(zhí)行。當(dāng)R 小于100 m 時(shí)，A 宜大于或等于R;當(dāng)R 接近于100 m 時(shí)，A 宜等于R;當(dāng)R 較大或接近于3 000 m時(shí)，A 宜等于R/3;當(dāng)R 大于3 000 m 時(shí)，A 宜小于R/3。

當(dāng)緩和曲線參數(shù)確定后，需驗(yàn)算緩和曲線長(zhǎng)度是否大于規(guī)范規(guī)定的最小值，同時(shí)應(yīng)滿足超高過(guò)渡段長(zhǎng)度的需求，如果不滿足超高過(guò)渡所需的長(zhǎng)度要求，則應(yīng)增大緩和曲線參數(shù)，確保緩和曲線長(zhǎng)度滿足超高過(guò)渡的需求。最小緩和曲線長(zhǎng)度為主要指標(biāo)，設(shè)計(jì)中不應(yīng)突破。

3.2 縱斷面指標(biāo)

(1)縱坡

公路最大縱坡值綜合考慮了貨車的爬坡能力、公路通行能力、下坡制動(dòng)安全性、油耗、工程投資等因素，對(duì)貨車比重較高路段，最大縱坡值和最大坡長(zhǎng)值均為主要指標(biāo)，不應(yīng)突破，并應(yīng)盡量采用平緩的縱坡。對(duì)于以行駛小客車為主的公路，當(dāng)采用較大縱坡可以明顯降低工程造價(jià)時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證可在規(guī)定最大縱坡的基礎(chǔ)上增加1%。

(2)豎曲線

設(shè)置凸形豎曲線主要是為了緩和沖擊和保證行車視距，凹形豎曲線主要為了緩和沖擊和滿足汽車前燈照射范圍的最小值，因此豎曲線半徑盡可能大些好。實(shí)際設(shè)計(jì)中，一般采用豎曲線半徑一般值，條件允許時(shí)盡量采用滿足視覺(jué)所需的豎曲線半徑值。

3.3 線形組合

公路線形組合設(shè)計(jì)主要考慮以下幾點(diǎn)。

(1)線形指標(biāo)的突然變化容易引起交通事故，線形組合設(shè)計(jì)應(yīng)保持線形在視覺(jué)上的連續(xù)性和均衡性，線形指標(biāo)的過(guò)渡要平順，不宜突變，避免長(zhǎng)直線盡頭接小半徑圓曲線的不利組合。

(2)保證汽車行駛動(dòng)力學(xué)要求和路面排水要求。

(3)考慮與沿線地形、地勢(shì)和自然人文環(huán)境的均衡協(xié)調(diào)。線形設(shè)計(jì)應(yīng)與沿線地形地貌相結(jié)合，在保證安全的前提下，甚至可以為了結(jié)合地形而采用較低的線形指標(biāo)。提倡避免高邊坡而采用短橋隧或半路半橋方案，減少道路對(duì)自然環(huán)境的破壞。

3.4 視距

為保證公路的安全，在公路的全長(zhǎng)上必須保證有足夠的視距。對(duì)向雙車道公路，根據(jù)該公路的設(shè)計(jì)速度，每隔適當(dāng)?shù)拈g隔要保證超車視距要求。對(duì)于高等級(jí)公路，必須需要滿足停車視距要求。視距為主要指標(biāo)，不可突破。

高速公路互通式立交分流鼻之前應(yīng)保證判斷出口所需的識(shí)別視距，《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20－2006)規(guī)定識(shí)別視距應(yīng)大于下表規(guī)定值，條件受限時(shí)，識(shí)別視距應(yīng)大于1.25 倍主線停車視距。

表2 主線分流鼻識(shí)別視距

平原區(qū)高速公路單喇叭互通分流鼻大多位于主線上跨被交道橋梁之前，如果滿足上表規(guī)定識(shí)別視距，主線上跨橋凸型豎曲線半徑取值較大，導(dǎo)致主線上跨橋規(guī)模增加較多，為了降低主線上跨橋規(guī)模，平原區(qū)高速公路互通分流鼻識(shí)別視距一般取1.25 倍主線停車視距。

4 總 結(jié)

線形設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)最基本的內(nèi)容，一般設(shè)計(jì)人員在線形設(shè)計(jì)時(shí)所選用的平縱線形指標(biāo)很容易滿足規(guī)范要求，但不是所有滿足規(guī)范要求的線形設(shè)計(jì)就是安全、經(jīng)濟(jì)的，應(yīng)該從“以人為本”的設(shè)計(jì)新理念出發(fā)，因地制宜，靈活地選用平縱線形指標(biāo)，才能設(shè)計(jì)出線形均衡、工程造價(jià)低、對(duì)環(huán)境破壞少的公路。

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［3］張廷揩，張金水.道路勘測(cè)設(shè)計(jì)［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2002.

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［6］霍明.山區(qū)高速公路勘察設(shè)計(jì)指南［M］.北京:人民交通出版社，2003.

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