西非地區(qū)公路路線設(shè)計探討

李 敏

(中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710075)

0 引 言

科特迪瓦位于非洲西部，處于西非國家的中部，東接加納，西與利比里亞和幾內(nèi)亞交界，北同馬里和布基納法索為鄰，南臨大西洋幾內(nèi)亞灣，海岸線長約500 km，國土面積322463 km2。

1 工程概況

本項(xiàng)目位于科特迪瓦西北部的Denguélé區(qū)，由兩條主線及三條連接線組成，主線基本沿A7國道、B319省道舊路走向，其中A7國道連接奧迭內(nèi)市與馬里邊境，B319省道連接奧迭內(nèi)與幾內(nèi)亞邊境。本項(xiàng)目是馬里、幾內(nèi)亞連接科國北方的中西部與西南部地區(qū)的交通要道，是西非共同體(CEDEAO)公路網(wǎng)的重要部分，是馬里和幾內(nèi)亞等國家通往科特迪瓦出?？诘闹匾ǖ?。本項(xiàng)目的建設(shè)為馬里、幾內(nèi)亞到圣佩德羅港提供了一條暢通的道路并縮短了運(yùn)輸距離，也給其它相鄰國家進(jìn)入科國生產(chǎn)大區(qū)提供了便利條件，有助于西非共同體內(nèi)部人員流動和物資運(yùn)輸。

由圣佩德羅港至馬里邊境的道路，除本項(xiàng)目的奧迭內(nèi)到馬里邊境路段外，圣佩德羅到奧迭內(nèi)段均已鋪設(shè)瀝青路面，由于現(xiàn)狀道路沒有完整的路面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致近年道路路況逐漸惡化，日常通行困難，雨季無法通行，安全事故時有發(fā)生，嚴(yán)重影響了道路的通行能力和使用功能，阻礙了區(qū)域發(fā)展。因此科特迪瓦政府迫切希望對現(xiàn)有道路進(jìn)行整治，修建一條雙車道瀝青路面道路，并在國家公路網(wǎng)的總體發(fā)展政策下，將本項(xiàng)目規(guī)劃為優(yōu)先實(shí)施工程。

2 科特迪瓦設(shè)計規(guī)范體系

科特迪瓦為法蘭西共同體成員國，目前國內(nèi)工程項(xiàng)目建設(shè)依托法標(biāo)體系，本項(xiàng)目路線設(shè)計主要參照依據(jù)為：法國交通和旅游設(shè)施部SETRA1994年8月出版的《法國干線公路規(guī)劃(ARP)》。

3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

3.1 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的選擇

《法國干線公路規(guī)劃(ARP)》根據(jù)平面線位和延伸輪廓線的技術(shù)特性對公路進(jìn)行等級劃分。其技術(shù)特性的差異主要體現(xiàn)在市區(qū)外短途路段的動態(tài)舒適性方面。即同一條道路在受地形的限制條件下，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的幾何尺寸模擬后對同級別公路的不同速度進(jìn)行選擇。

對于R型公路，進(jìn)行以下等級區(qū)分。

(1)等級R60，適合起伏地勢，通常是成本和舒適性最佳折中方案(涉及到動態(tài)舒適性方面)。

(2)等級R80，適合較平緩的地勢，是較常使用的方案。

對于T型公路，進(jìn)行以下等級區(qū)分：

(1)等級T80，適合起伏地勢，通常能夠同時滿足該類型公路舒適性和成本控制的要求。

(2)等級T100，適合較平緩的地勢，是較常使用的方案。

對現(xiàn)有公路進(jìn)行規(guī)劃和改造，對目標(biāo)公路類型的限定是嚴(yán)格的，但對等級的要求是相對寬松，可以在遵循其安全規(guī)定的范圍內(nèi)作相應(yīng)的調(diào)整。等級的定義在某些情況下可以做出相應(yīng)的變動。安全規(guī)定特別是公路平面線位的安全性指標(biāo)要求必須得到嚴(yán)格的遵守。

3.2 路線指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)選用

《法國干線公路規(guī)劃(ARP)》中明確要求公路設(shè)計應(yīng)能保證良好的安全性和舒適性。

駕駛?cè)说氖孢m性要求應(yīng)高于平縱面指標(biāo)，如果設(shè)計者按照規(guī)范要求的最小速度來選取速度曲線。這樣就導(dǎo)致必須按照公路類型來確定最小半徑。

一方面，經(jīng)常使用大半徑曲線會導(dǎo)致諸多不利情況；比如，會限制安全超車能力，會促使司機(jī)連續(xù)高速行車，不利于安全，尤其不利于交叉道口和某些難行車地點(diǎn)的安全。

另一方面，在條件受限制情況下，設(shè)計者為遵守與規(guī)劃線路連貫性有關(guān)的強(qiáng)制性規(guī)定而忽略運(yùn)行速度的連續(xù)性，會導(dǎo)致小半徑曲線產(chǎn)生安全問題。

(1)曲線和連線的連貫性

對于新建公路來說，規(guī)劃線路是由直線、圓曲線和回旋線構(gòu)成的；回旋線只能用于直線與環(huán)形曲線或兩條方向相反的環(huán)形曲線之間的連接。

同向曲線間直線段長度應(yīng)不小于大半徑曲線V85速度3 s行程長度；為了簡便起見，在通常情況下可以取L=75 m，它與3 s和90 km/h是一致的。

新建公路禁止以下曲線形式：

①不同半徑相近的圓弧形組成的曲線；

②由一個或多個回旋曲線(即所謂的“OVE型”或“C型”曲線)的弧形連接的同方向環(huán)形曲線或其它連接曲線構(gòu)成的曲線；

③由兩條直線連接的兩個回旋曲線的弧構(gòu)成的曲線(即所謂的“尖峰曲線”)。

以上平面線形會導(dǎo)致駕駛員反映不及時，從而降低新建道路的安全性。

針對困難路段，可以采用“S型”曲線。當(dāng)這兩個環(huán)形曲線未采用平順連接(非傾斜曲線)時，就必須預(yù)備一條50 m長的直線插入兩條曲線的連接線中。

(2)路線平面半徑

各種類型公路上能夠帶來安全和舒適的半徑規(guī)定值見表1。

表1 平曲線設(shè)置表

新建公路應(yīng)滿足如下要求：

①避免大半徑連接的線形；

②條件允許時，優(yōu)先選用直線線形，并交替運(yùn)用平均曲線(大于圓曲線最小半徑，小于不設(shè)超高最小半徑)；交叉道口和良好條件下超車能見區(qū)域的定位時，直線運(yùn)用不宜少于50%；

③在大于1 km大直線段的端頭及長大縱坡路線端頭，不宜使用半徑小于300 m的曲線；在直線段(0.5～1 km)較短段落的端部，不宜使用半徑小于200 m的曲線；

④當(dāng)曲線相互連接時，其半徑R1和R2應(yīng)該滿足下列條件：0.67

⑤不宜采用卵形、C形和尖峰形曲線。

(3)回旋線

公路直線段與半徑R小于不設(shè)超高圓曲線最小半徑連接處，應(yīng)設(shè)置回旋線；在條件受限制情況下，可以采用如表2規(guī)定長度的較小值。

表2 回旋線設(shè)置表

對于引入圓曲線半徑小于其不設(shè)超高圓曲線最小半徑，建議采用表3長度。

表3 回旋線設(shè)置表

3.3 超高

當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑小于40 m的時候，彎道上的超高取值6%。對于轉(zhuǎn)彎半徑在40 m和250 m之間，彎道上的超高由1/R的插值來決定，而250 m長的轉(zhuǎn)彎半徑對應(yīng)的彎道上的超高則為2.5%。對于長度在250 m和400 m之間的轉(zhuǎn)彎半徑，彎道上的超高應(yīng)為2.5%。當(dāng)轉(zhuǎn)彎半徑超過了400 m，則需要根據(jù)具體情況參考以下超高設(shè)置值；

表4 不設(shè)超高的圓曲線最下半徑

表5 R60類型的公路超高設(shè)置表

表6 R80或T80類型的公路超高設(shè)置表

3.4 加寬

在曲率半徑小于200 m的曲線情況下，在轉(zhuǎn)彎處要進(jìn)行路面加寬。這種加寬通常是有好處的，采用50/R循環(huán)車道，R表示半徑(m)。

在起伏不平路段，附加寬度的規(guī)定可以減為25/R。在條件受限制的情況下，也可以借助載重卡車的回旋圖來確定附加寬度。

3.5 縱斷面

縱斷面是由以其坡度(上坡或下坡)為特性的直線要素和以其半徑為特性的環(huán)形連接所構(gòu)成的。

出于動力學(xué)舒適、尤其是視覺舒適的考慮，縱斷面的幾何參數(shù)應(yīng)滿足表7所示的規(guī)定特性。

表7 最大縱坡表

在凸角上，這些最小值不足以永遠(yuǎn)保證安全能見度條件，還要取決于速度，這些條件會導(dǎo)致在凸角上采用高于上表所示的半徑值。

比如，在R60型公路上，V85的實(shí)際速度為90 km/h，而能見度要求則導(dǎo)致使用大約3 300 m的凸角半徑。

此外，在轉(zhuǎn)彎處、交叉道口、交換道等特殊地點(diǎn)，能見度要求導(dǎo)致采用高于上表所示與常見斷面相關(guān)的最小值。

為了保證路面上和縱向排水工程中的徑流水的排泄暢通，宜采用下列最小縱向坡度：

(1)在有薄冰、路面橫向坡度小于0.5%的地區(qū)內(nèi)：0.5%；

(2)在路塹的縱斷面上，縱向排水工程的下游附近入土不太深時：至少0.2%；

(3)為降水預(yù)備的回填斷面上：至少0.2%。

3.6 視距

隨速度V85變化的剎車距離見表8。

表8 最大縱坡表

4 本項(xiàng)目設(shè)計指標(biāo)采用情況

根據(jù)擬建項(xiàng)目的使用任務(wù)、性質(zhì)和功能，結(jié)合現(xiàn)有APD資料、沿線地形條件、車輛構(gòu)成、駕駛習(xí)慣以及業(yè)主接受程度等因素，綜合考慮區(qū)域其它公路網(wǎng)的銜接和服務(wù)水平的協(xié)調(diào)，本項(xiàng)目按《法國干線公路規(guī)劃(ARP)》中雙向兩車道標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，具體設(shè)計原理及論述研究如下。

奧迭內(nèi)至馬里邊境段(OM段))設(shè)計時速為100 km/h，橫斷面寬度為10.4 m；Kimbirila Sud至幾內(nèi)亞邊境段(KG段)設(shè)計速度為100 km/h，橫斷面寬度為10.4 m；連接線(B1-KS，B2-SK，B3-MK)設(shè)計時速為80 km/h，橫斷面寬度為9.0 m。

本項(xiàng)目公路設(shè)計等級為T100及R80，由于現(xiàn)有道路現(xiàn)狀不能達(dá)到所要求的服務(wù)水平及行車安全要求，為提高道路服務(wù)水平，改善行車安全，增大通行能力，需重新設(shè)計本項(xiàng)目平縱面幾何要素。

平面：為滿足T100、R80等級下的行車要求，保證駕駛的舒適度和安全性，路線平面指標(biāo)應(yīng)滿足表9要求。

表9 路線平面指標(biāo)表

根據(jù)設(shè)計速度，當(dāng)曲線半徑較小時，采用設(shè)有超高的圓曲線半徑時，需設(shè)置回旋線。

回旋線的長度取決于所選擇的曲線半徑和采用的設(shè)計速度。

回旋線長度L采用如下公式計算

L=min(6R0.4；67.0 m)

(1)

結(jié)合本項(xiàng)目路線平面現(xiàn)狀，依據(jù)主線及連接線對于平面指標(biāo)的要求，對舊路不滿足規(guī)范路段增大半徑，改善行車條件，同時盡量減少對沿線農(nóng)作物用地的影響，對于舊有橋梁路段，無法利用的考慮將線位偏移，新建構(gòu)造物。

縱斷面：為滿足T100或R80等級下行車舒適度及行車安全。本項(xiàng)目縱斷面的幾何參數(shù)需滿足表10中的極限值。

表10 路線縱面指標(biāo)表

5 總 結(jié)

通過對《法國干線公路規(guī)劃(ARP)》的分析，并與國內(nèi)設(shè)計思路進(jìn)行對比，研究結(jié)論主要如下。

(1)西非法語區(qū)高等級公路建設(shè)目前尚處于成長階段，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對法標(biāo)依重較多，實(shí)際設(shè)計中，除對規(guī)范的完全執(zhí)行外，科特迪瓦監(jiān)理對填挖平衡嚴(yán)格要求，即考慮項(xiàng)目計價方最小的方案往往會成為最優(yōu)方案。

(2)路線平面設(shè)計中，科特迪瓦監(jiān)理要求構(gòu)造物布設(shè)盡量位于直線段，以方便施工，對于沿線構(gòu)造物嚴(yán)格控制數(shù)量，以降低工程量。

(3)由于項(xiàng)目處于廣闊的丘陵地帶，縱面設(shè)計時縱坡應(yīng)均勻、平緩。在滿足規(guī)范的前提下，應(yīng)盡量采用平緩的縱坡，保證行車的安全性與舒適性。同時道路所處區(qū)域降雨較多，為保證道路安全，滿足涵洞處控制標(biāo)高等要求，在APD縱面基礎(chǔ)上進(jìn)行了調(diào)整，在減少雨水對道路影響的同時，盡可能有效降低工程規(guī)模。

(4)隨著西非地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展，法國標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計原理已不能完全適應(yīng)其實(shí)際需要。勘察設(shè)計階段需要與現(xiàn)場監(jiān)理就項(xiàng)目特點(diǎn)結(jié)合國內(nèi)豐富設(shè)計理念，提出優(yōu)化的思路，以使公路服務(wù)水平向著更高層次進(jìn)步。