公路路線設(shè)計(jì)中平面指標(biāo)運(yùn)用問(wèn)題的研究

高明明

(甘肅恒路交通勘察設(shè)計(jì)院有限公司，甘肅 蘭州 730070)

1 公路線路設(shè)計(jì)中平面指標(biāo)運(yùn)用存在的問(wèn)題

1.1 路線平面設(shè)計(jì)過(guò)程中直線運(yùn)用的問(wèn)題

直線作為公路平面三大組成要素之一，在公路路線設(shè)計(jì)時(shí)使用率較高，直線具有以最短距離連接兩個(gè)控制點(diǎn)和線形容易選定的特點(diǎn)，能否合理使用直線是整個(gè)路線設(shè)計(jì)關(guān)鍵所在?！豆仿肪€設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20-2017)對(duì)直線的規(guī)定(1)直線的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)。(2)設(shè)計(jì)速度大于或等于60 km/h時(shí)，同向圓曲線間最小直線長(zhǎng)度以不小于6 V為宜，反向曲線間最小直線長(zhǎng)度以不小于2 V為宜”，路線設(shè)計(jì)過(guò)程中，如何把握規(guī)范中的要求，合理選取直線長(zhǎng)度成為路線設(shè)計(jì)主要問(wèn)題。由于最新的路線設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)直線長(zhǎng)度的取值沒(méi)有給出明確的規(guī)定，導(dǎo)致部分設(shè)計(jì)人員在直線的選用上套取以往經(jīng)驗(yàn)，直線最大長(zhǎng)度按20倍設(shè)計(jì)速度考慮，在平坦開(kāi)闊的地形按照20 V考慮最大直線長(zhǎng)度，將會(huì)出現(xiàn)刻意的彎道或小偏角，與實(shí)地地形不符；在山區(qū)地形很少遇到最大直線長(zhǎng)度，但是經(jīng)常會(huì)碰到同向曲線間直線不滿足6 V的情況，在這種情況下選擇按照6 V的直線長(zhǎng)度取值，將會(huì)導(dǎo)致工程規(guī)模增大，且對(duì)整體線形的連續(xù)性影響較大。如何選擇合理的直線長(zhǎng)度，確保路線的連續(xù)、均衡，降低工程量，成為路線設(shè)計(jì)中較為突出的問(wèn)題。

1.2 路線平面設(shè)計(jì)中曲線運(yùn)用的問(wèn)題

公路平面線形另外兩個(gè)線形要素分別為圓曲線、緩和曲線，曲線是路線設(shè)計(jì)中必不可少的要素，《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定“各級(jí)公路不論轉(zhuǎn)角大小，均應(yīng)敷設(shè)圓曲線”，平曲線的使用對(duì)路線連續(xù)性、均衡性有很大影響，平曲線指標(biāo)選擇的合理與否，直接影響整個(gè)路線整體水平。

路線平面設(shè)計(jì)中，曲線的敷設(shè)對(duì)路線適應(yīng)地形、減小工程量，降低工程造價(jià)具有顯著的效果，尤其是在山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)中，由于直線線形與地形很難適應(yīng)，曲線的優(yōu)勢(shì)將體現(xiàn)出來(lái)。近年來(lái)，部分國(guó)道服務(wù)功能發(fā)生改變，以服務(wù)地方、連通鄉(xiāng)鎮(zhèn)為主要功能，位于山區(qū)的國(guó)道基本按照二級(jí)公路進(jìn)行設(shè)計(jì)，因此，在平曲線指標(biāo)選取中，半徑按照一般值控制還是極限值控制，因?yàn)樯絽^(qū)公路在展線過(guò)程中需要與地形相適應(yīng)，曲線半徑的取值直接影響工程量，且與自然的適應(yīng)性也收到較大的影響。另外，部分項(xiàng)目在原有舊路上改擴(kuò)建，在改擴(kuò)建項(xiàng)目中對(duì)小轉(zhuǎn)角曲線如何處理，是直接改造還是繼續(xù)使用成為路線設(shè)計(jì)中的一個(gè)較為突出的問(wèn)題。

2 公路路線設(shè)計(jì)中平面指標(biāo)的選取

路線設(shè)計(jì)人員在路線平面指標(biāo)的選取上，應(yīng)該結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，根據(jù)實(shí)際地形條件選擇合適的平面線形指標(biāo)，結(jié)合上文存在的問(wèn)題及工程實(shí)例，對(duì)路線平面指標(biāo)選取的要點(diǎn)分析如下。

2.1 設(shè)計(jì)直線的選取

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定“路線長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)”，是基于直線在行車速度較高的情況下，更加容易使駕駛員感到單調(diào)、疲乏、容易導(dǎo)致出現(xiàn)超速行駛的狀態(tài)而提出的，一般按照20倍設(shè)計(jì)速度控制最大直線長(zhǎng)度。但是，在部分特殊的定性條件下，按照20倍設(shè)計(jì)速度控制顯然不現(xiàn)實(shí)。

例如：某公路位于甘肅省河西地區(qū)，二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度采用60 km/h，路線設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)了長(zhǎng)直線問(wèn)題。路線在牛尾巴山和旱峽兩個(gè)位置確定了控制點(diǎn)，在這兩個(gè)控制點(diǎn)中間為一百四十里戈壁，沿線平坦開(kāi)闊的戈壁地形，基本無(wú)其他控制因素，按照直線通過(guò)，直線長(zhǎng)度達(dá)到了26 km，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了20 V，在該路段是按照直線通過(guò)還是設(shè)計(jì)曲線通過(guò)，對(duì)該路段進(jìn)行了詳細(xì)的比較選擇。

方案A：以直線連接兩個(gè)控制點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：路線以直線通過(guò)一百四十里戈壁，與沒(méi)有變化的戈壁地形符合性較好。

缺點(diǎn)：直線長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，在需要增加相應(yīng)的設(shè)施減小長(zhǎng)直線造成的疲乏、單調(diào)、超速行駛的安全隱患。

方案B：增加小偏角平曲線

在一百四十里戈壁增加三處小于10°偏角的圓曲線，將直線分割。

優(yōu)點(diǎn)：直線最大長(zhǎng)度減小到5.6 km。

缺點(diǎn)：直線長(zhǎng)度依然遠(yuǎn)大于20 V；增加小偏角對(duì)行車安全性影響較大，在地形開(kāi)闊的戈壁地形，取消偏角圓曲線極容易被視為直線，造成安全隱患。

方案C：增加較大偏角圓曲線

在沿線人為增加幾處偏角較大的圓曲線，減小直線長(zhǎng)度。

優(yōu)點(diǎn)：可以減小直線長(zhǎng)度。

缺點(diǎn)：不能過(guò)多的增加圓曲線，直線長(zhǎng)度依然遠(yuǎn)大于20 V；增加大偏角圓曲線，路線長(zhǎng)度增長(zhǎng)。

經(jīng)過(guò)以上路線方案的比較，該路段所處地形屬于戈壁地形，沿線無(wú)控制因素，在路線指標(biāo)的選擇中，人為的增加圓曲線，雖然減小了直線長(zhǎng)度，但直線長(zhǎng)度依然遠(yuǎn)大于20 V，因此，在這種地形開(kāi)闊、無(wú)限制因素的路段，采用直線通過(guò)是較為合理的，在路線采用直線后，可以在沿線增加停車區(qū)、觀景平臺(tái)、驛站等旅游元素，將長(zhǎng)直線分割，減小長(zhǎng)時(shí)間單調(diào)景觀帶來(lái)的疲勞，同時(shí)，可以增加震蕩標(biāo)線等安全設(shè)施，提醒駕駛?cè)藛T注意安全。

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定“設(shè)計(jì)速度大于或等于60 km/h時(shí)，同向圓曲線間最小直線長(zhǎng)度以不小于6 V為宜，反向曲線間最小直線長(zhǎng)度以不小于2 V為宜”，在地形開(kāi)闊的路段，直線的最小長(zhǎng)度基本可以取到規(guī)范規(guī)定數(shù)值，但是在部分山區(qū)公路，受地形條件限制較大，因此在直線指標(biāo)選取中，盡可能達(dá)到規(guī)范為宜的數(shù)值，在部分受限路段，若達(dá)到要求長(zhǎng)度時(shí)，會(huì)增加拆遷或增加工程規(guī)模時(shí)，在避免出現(xiàn)“斷背曲線”的前提下，可選擇適當(dāng)減小直線長(zhǎng)度，同向直線長(zhǎng)度可按照4 V取值，反向曲線間直線長(zhǎng)度應(yīng)按照2 V取值，以便于后期拉坡時(shí)做到平縱組合。

2.2 路線平面設(shè)計(jì)中曲線的選取

公路路線設(shè)計(jì)中，曲線是必不可少的要素，曲線分為圓曲線、緩和曲線，在曲線的設(shè)計(jì)中，圓曲線半徑、緩和曲線的長(zhǎng)度等取值必須符合規(guī)范規(guī)定值。在山區(qū)公路路線設(shè)計(jì)中，受地形條件限制，部分路段曲線半徑取值上是滿足圓曲線最小半徑的一般值還是極限值，在實(shí)際項(xiàng)目中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際對(duì)曲線要素進(jìn)行合理選擇，使路線連續(xù)、均衡，盡量降低工程規(guī)模。

例如，某公路位于甘肅省中部地區(qū)，二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度采用60 km/h，沿線地貌類型總體屬黃土高原地貌，地形條件相對(duì)復(fù)雜，路線大部分為越嶺線，上下山路段占路線總長(zhǎng)的60%，在路線展線上山、下山路段，曲線半徑的取值需要與沿線地形相符，盡可能減小對(duì)自然環(huán)境的破壞。本項(xiàng)目下山段K347+400～K347+700段路線繞山梁布設(shè)，敷設(shè)了一個(gè)半徑為170 m的圓曲線沿半坡布設(shè)，該處曲線按照設(shè)計(jì)速度60 km/h對(duì)應(yīng)的圓曲線最小半徑極限值135 m控制，目的是減小挖深，若按照?qǐng)A曲線最小半徑的一般值200 m控制的話，在K347+700處，路線中樁挖深將比極限值170 m半徑中樁挖深高出20 m，對(duì)自然環(huán)境的破壞較大，本項(xiàng)目作為二級(jí)公路，在路線設(shè)計(jì)時(shí)，在行車安全的前提下，應(yīng)該盡可能的與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，減小工程對(duì)自然環(huán)境的破壞，因此，該段路線平面半徑按照極限值控制，增設(shè)視距平臺(tái)，前后增加交通安全設(shè)施，以保證路段內(nèi)行車安全，同時(shí)，可降低中樁挖方，減小對(duì)自然環(huán)境的破壞。

路線平面設(shè)計(jì)中，小轉(zhuǎn)角大半徑的圓曲線設(shè)置是在條件受限情況下不得已而設(shè)置的，小轉(zhuǎn)角大半徑圓曲線若曲線長(zhǎng)度不足，將出現(xiàn)路容扭折的現(xiàn)象，對(duì)小轉(zhuǎn)角圓曲線的設(shè)置在路線設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)慎重。尤其上文中提到的一百四十里戈壁路線，該路線均為新建，在設(shè)計(jì)時(shí)若為減小直線長(zhǎng)度而增加小偏角圓曲線，雖然圓曲線長(zhǎng)度可以取到規(guī)定的長(zhǎng)度，但是小轉(zhuǎn)角圓曲線在這種情況下安全隱患依然存在，在新建項(xiàng)目路線設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量避免。另外，現(xiàn)在很多二級(jí)公路項(xiàng)目是在原有公路基礎(chǔ)上提級(jí)改造，原有舊路存在的小轉(zhuǎn)角圓曲線，在改造中受限因素多，如原有道路兩側(cè)已建有大量房屋，改造空間受限，在這種情況下，可以維持小轉(zhuǎn)角圓曲線，但是圓曲線長(zhǎng)度應(yīng)取到規(guī)范規(guī)定值。

3 總 結(jié)

公路是一條三維空間的帶狀實(shí)體，屬于不可再生資源，路線一旦確定將無(wú)法改變。在路線設(shè)計(jì)中，對(duì)所有的路線指標(biāo)的選取應(yīng)該在滿足規(guī)范前提下，盡量結(jié)合地形條件，保證路線連續(xù)、均衡、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適。尤其是在地形條件不同的條件下，對(duì)路線指標(biāo)的選取不能一味的選取規(guī)范給定的適宜值，使得路線指標(biāo)與實(shí)地地形不符，并且破壞路線的連續(xù)性，雖然路線指標(biāo)取到一般規(guī)定值可以提高道路運(yùn)行的效率，但是在山區(qū)公路地形復(fù)雜，路線指標(biāo)的選取應(yīng)該考慮與地形的符合性，盡量減小工程量，保護(hù)自然環(huán)境。本文根據(jù)幾個(gè)實(shí)際項(xiàng)目中遇到路線指標(biāo)取值問(wèn)題，梳理了路線平面指標(biāo)的選取結(jié)果，供相關(guān)公路路線設(shè)計(jì)人員參考。