公路線形設(shè)計(jì)中常見問題的解決辦法

林平

廈門中平公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司（361000）

公路線形設(shè)計(jì)中常見問題的解決辦法

林平

廈門中平公路勘察設(shè)計(jì)院有限公司（361000）

結(jié)合廈門市灌口中路公路線形設(shè)計(jì)實(shí)例，分析公路線行設(shè)計(jì)的常見問題。提出問題的解決辦法。方案比選應(yīng)從實(shí)地出發(fā)，以便使公路更加實(shí)用和效益更大化。

公路；線形設(shè)計(jì)；方案比選

1 項(xiàng)目概況

廈門市灌口中路（三南路～圣巖路段）起點(diǎn)擬定于灌口鎮(zhèn)新亭村北側(cè)的現(xiàn)狀灌口中路與支七路平交口位置，順接現(xiàn)狀灌口中路，終點(diǎn)擬定于圣巖路與天水路交叉口位置，順接現(xiàn)狀圣巖路。路線由西向東，經(jīng)洪茂村北側(cè)，大東山村南側(cè)，至河南山，隨后路線從河南山北側(cè)繞行向東經(jīng)坂山村南側(cè)至后溪尾村旁碧溪位置，向東北方向設(shè)置高架橋跨越碧溪、中洲路，與孫霞路重合從城內(nèi)村和侖上村之間穿過，隨后路線繞侖上村北側(cè)向東，高架橋上跨仁德路、天水路后至圣巖路，到達(dá)路線終點(diǎn)。路線全長7.076 314 km。按照規(guī)劃，灌口中路的道路等級(jí)為城市主干道（暢通路），設(shè)計(jì)時(shí)速為60 km/h，全長為7.076 km。其中交叉口跨線橋3座,橋長共1 255 m;縱四路至圣巖路段高架橋一座，橋長2 604 m。按照規(guī)劃，在孫霞路位置設(shè)置上下行匝道一對。

2 公路線形設(shè)計(jì)定義

公路線形包括公路平面線形和公路縱斷面線形。公路平面線形是公路線路在平面上的投影，公路縱斷面線形是公路線路空間位置在立面上的投影。根據(jù)公路線路所處的地形、水文、地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)符合各種行車條件的公路平面線形和縱斷面線形的工作，即為公路線形設(shè)計(jì)。公路線形對行車速度、行車安全和舒適性的影響極大。因此，公路工程技術(shù)對公路線形制定了一系列技術(shù)指標(biāo)。

3 城市公路線形設(shè)計(jì)的基本原則

考慮沿途的土地利用類型。當(dāng)進(jìn)行城鎮(zhèn)地區(qū)干線公路的線形設(shè)計(jì)時(shí)，要考慮路線經(jīng)過的文化區(qū)和日常生活區(qū)。當(dāng)干線公路割斷沿途的居民區(qū)時(shí)，必然會(huì)給居民造成生活和習(xí)慣上的不便，還影響到安全，甚至不能發(fā)揮干線公路本身的性能。

考慮文物保護(hù)。文物是不可再生資源，當(dāng)干線公路途徑文物保護(hù)區(qū)時(shí)，應(yīng)充分考慮文物的重要性，保護(hù)好重要文物。

要考慮與既有城市公路網(wǎng)的關(guān)系，選定不形成多路交叉和變形交叉的線形。

從保證安全和提高通行能力的角度出發(fā)，應(yīng)避免在立體交叉的端部或道口、城市高速道路的駛出駛?cè)朐训赖慕?，設(shè)置平面交叉的線形。

當(dāng)設(shè)計(jì)城市公路時(shí)，為了保證行車的安全和順適，必須盡量使各種線形要素達(dá)到均衡，設(shè)計(jì)車速便是使各項(xiàng)線形要素達(dá)到均衡的一個(gè)指標(biāo)。

4 特殊路段設(shè)計(jì)

橋梁、隧道、立交橋等設(shè)施都是城市公路的組成部分，應(yīng)當(dāng)和路基一起構(gòu)成一條平順而連續(xù)的線形，才有利于汽車快速安全行駛。但是，橋梁由于受設(shè)計(jì)洪水位和橋下通航凈空的限制，橋面設(shè)計(jì)標(biāo)高可能高于橋頭引線路基標(biāo)高，這就造成縱斷面不平順；隧道由于受地形限制和為了縮短洞長、減少投資，可能使縱坡過大、引線連接不平順；洞內(nèi)坡大，會(huì)使汽車排放有害氣體增多；洞內(nèi)濕度大，會(huì)降低路面抗滑能力；這都不利于行車安全。特殊路段縱坡必須滿以下幾點(diǎn)要求：

橋梁及其引道的平、縱、橫技術(shù)指標(biāo)應(yīng)與路線總體布設(shè)相協(xié)調(diào)。橋上縱坡不宜大于4%，橋頭引道縱坡不宜大于5%。在交通繁忙處，橋上縱坡和橋頭引道縱坡均不得大于3%。橋頭兩端引道線形應(yīng)與橋上線形相配合。

隧道內(nèi)的縱坡應(yīng)小于3%；但短于100 m的隧道不受此限。城市公路、一級(jí)城市公路的中、短隧道，當(dāng)條件受限制時(shí)，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證后最大縱坡可適當(dāng)放大，但不宜大于4%。

隧道洞口的連接線應(yīng)與隧道線形相協(xié)調(diào)。隧道兩端洞口連接線的縱坡應(yīng)有一段距離與隧道縱坡保持一致。

檢查設(shè)計(jì)是否滿足上述標(biāo)準(zhǔn)要求,并使橋、隧道及其兩端引線之平、縱線形盡可能平順，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，使之視眼開闊、視線誘導(dǎo)良好。

4.1 三南路跨線橋段路線比選案例

路線K0+137.506～K0+821.707三南路跨線橋段位于洪茂村北側(cè)，有一現(xiàn)狀廟宇。正線線位為避開現(xiàn)狀廟宇，采用1 200 m半徑向北偏移，再1 000 m半徑向南偏移的S型曲線，橋頭引道縱坡控制在4%?？缇€橋線形復(fù)雜不順暢，因此，設(shè)計(jì)時(shí)增加比選線位。

比選線位（如圖1）采用前后直線，中間1 000 m轉(zhuǎn)彎半徑的三單元曲線，線形簡單順暢，有利于主線跨線橋行車安全，但需遷移現(xiàn)狀廟宇。

正線方案為避開廟宇采取的措施如下：

線形采用S型曲線；

中分帶寬由標(biāo)準(zhǔn)段4 m壓縮至2 m；

廟宇位置增加擋墻收縮坡腳。

圖1 三南路跨線橋段比選線位圖

由于路線偏移量較小，推薦方案和比較方案路線長度相當(dāng)，工程量相當(dāng)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相當(dāng)。比較方案需拆遷廟宇81 m2,增加拆遷費(fèi)用，但可提高路線技術(shù)指標(biāo)。

綜合以上分析，比較方案需遷移廟宇，但該廟宇年代悠久，是歷史文物，因此，設(shè)計(jì)時(shí)推薦采用正線方案。

4.2 坂山村南側(cè)段路線比選案例

路線K3+123.802～K4+340.72板山村南側(cè)段，正線線位為規(guī)劃線位，采用同向曲線夾一直線線形，直線長330 m，線形較差。灌口中路原規(guī)劃為主干道等級(jí)，設(shè)計(jì)速度50 km/h，后因規(guī)劃調(diào)整，道路等級(jí)提升為主干道暢通路，設(shè)計(jì)速度也提升為60 km/ h?！冻鞘械缆仿肪€規(guī)范》規(guī)定，同向圓曲線間最小直線長度不宜小于設(shè)計(jì)速度數(shù)值的6倍，因此，本段正線路線略微不滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)時(shí)增加比選線位。

比選線位（如圖2）取消直線段，采用五單元線形，半徑分別為1 100 m和550 m，前、中、后緩和段長均為150 m。和正線相比，比選線位線形好，但道路南側(cè)為一軟件園三期用地，比選線位需占用軟件園三期用地面積較多，不利于軟件園三期開發(fā)建設(shè)。

由于路線偏移量較小，推薦方案和比較方案路線長度相當(dāng)，工程量相當(dāng)，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相當(dāng)。比較方案需占用軟件園三期用地約3萬m2，不利于軟件園三期開發(fā)，但可提高路線技術(shù)指標(biāo)。

正線方案雖未完全滿足設(shè)計(jì)規(guī)范,但規(guī)范用詞為稍有選擇范疇，表明可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，因此，設(shè)計(jì)時(shí)推薦采用正線方案。

圖2 坂山村南側(cè)段段比選線位圖

5 公路線形設(shè)計(jì)中存在的問題

5.1 線形一致性差，設(shè)計(jì)要素不相容

我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范是根據(jù)設(shè)計(jì)車速確定線形的。但這存在以下不足：第一，根據(jù)規(guī)定的設(shè)計(jì)車速所做的設(shè)計(jì)不一定能保證線形標(biāo)準(zhǔn)一致。第二，根據(jù)規(guī)定的設(shè)計(jì)車速所做的設(shè)計(jì)不一定能保證設(shè)計(jì)要素之間相容。第三，設(shè)計(jì)車速和運(yùn)行車速之間存在差別。特別是在山區(qū)公路設(shè)計(jì)中，若未將縱面與平面線形要素結(jié)合考慮，運(yùn)行車輛就可能出現(xiàn)不安全因素。我國標(biāo)準(zhǔn)雖提出了一些運(yùn)行車速的設(shè)計(jì)概念，如長直線盡頭或大半徑曲線連續(xù)延長之后不宜采用小半徑曲線、連續(xù)曲線指標(biāo)應(yīng)均勻等，但技術(shù)指標(biāo)還是以采用固定設(shè)計(jì)車速為前提。

5.2 標(biāo)準(zhǔn)一限到底，呆板執(zhí)行規(guī)范

當(dāng)前，我國在公路標(biāo)準(zhǔn)及指標(biāo)運(yùn)用方面應(yīng)多考慮地區(qū)間的差異，不應(yīng)一限到底。此外，標(biāo)準(zhǔn)中路基寬度與車速存在明確的對應(yīng)關(guān)系，從功能上看兩者雖相互聯(lián)系但各有側(cè)重，并不具有明確的依賴性。路基寬度與車速對應(yīng)的規(guī)定可能限制了更合理的設(shè)計(jì)，易造成設(shè)計(jì)人員對規(guī)范的錯(cuò)誤理解，難與地形協(xié)調(diào)。

5.3 安全研究與線形設(shè)計(jì)脫節(jié)

目前，我國公路安全問題的研究仍停留在“事后型”階段，離防患于未然還相差甚遠(yuǎn)。為了避免事故多發(fā)路段的重復(fù)出現(xiàn)，應(yīng)通過對公路歷年交通事故統(tǒng)計(jì)資料的前后對比分析，得出各種不同特征的主要線形的安全特性。此外，我國規(guī)范是通過規(guī)定指標(biāo)下限值來確保行車安全，而國外則同時(shí)規(guī)定指標(biāo)的上限值和下限值，這樣可更大程度地保證線形連續(xù)。

6 減少公路線形問題的對策

6.1 設(shè)計(jì)應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化審定

目前，對公路設(shè)計(jì)尤其是橋梁工程設(shè)計(jì)缺乏嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)化審定，經(jīng)常出現(xiàn)在同一工程建設(shè)項(xiàng)目中不同標(biāo)段的相同參數(shù)橋梁而工程設(shè)計(jì)截然不同的情況，這在下部結(jié)構(gòu)立柱（或墩）工程中尤為突出。雖然施工單位購買了大量的定型模板，卻達(dá)不到一定的周轉(zhuǎn)次數(shù)，從而增加了施工成本，造成了物資的浪費(fèi)。

6.2 設(shè)計(jì)應(yīng)加強(qiáng)勘察工作

應(yīng)加大地質(zhì)勘探頻率，在公路結(jié)構(gòu)物施工中所發(fā)生的工程變更，基本上是因?yàn)榛娱_挖后地基承載力不足。如某公路09標(biāo)段的結(jié)構(gòu)物就因地基承載力不足,致使80%以上的工程都發(fā)生了變更,增加了成本?？梢姡刭|(zhì)勘探的頻率和準(zhǔn)確度對工程的重要性。