現(xiàn)行自然區(qū)劃下新疆公路設(shè)計(jì)參數(shù)研究

葛俊雷

摘 要：本文分析了新疆地形地貌特征、新疆綠洲分布規(guī)律和水文植被特點(diǎn)，并將新疆農(nóng)村公路發(fā)展現(xiàn)狀和主要設(shè)計(jì)指標(biāo)加以分析，結(jié)合新疆農(nóng)村公路交通組成及地質(zhì)條件，給出不同交通量等級和路基強(qiáng)度的路面結(jié)構(gòu)組合，對新疆公路的建設(shè)有重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：自然區(qū)域;新疆;公路設(shè)計(jì)

0 引言

由于新疆按照我國地勢劃分屬于三級地區(qū)，海拔僅次于西藏，在特殊的地理位置及自然力作用下，形成了很多獨(dú)具特色的地理環(huán)境和我國獨(dú)一無二的氣候分布。加之農(nóng)村公路處于建設(shè)期，對于特殊路段的路基路面病害未得到足夠重視，現(xiàn)有農(nóng)業(yè)模式的轉(zhuǎn)變，農(nóng)村交通量等級的變化，在設(shè)計(jì)階段沒有充分考慮，使得新建農(nóng)村公路出現(xiàn)了早期損壞，造成資金的浪費(fèi)。因此，研究新疆自然區(qū)農(nóng)村公路路基路面設(shè)計(jì)指標(biāo)，從設(shè)計(jì)思想上對綠洲區(qū)農(nóng)村公路提出可以優(yōu)化的設(shè)計(jì)思路。

1 自然區(qū)劃下新疆公路設(shè)計(jì)

1.1 新疆地區(qū)自然條件分析

由于新疆所處獨(dú)特的地理位置和地形地貌，使得新疆自然降水量很少，主要原因是遠(yuǎn)處內(nèi)陸，再加之昆侖山和阿勒泰山山體高大，將印度洋和北冰洋的水汽阻擋在山體外側(cè)，無法進(jìn)入盆地內(nèi)陸。但在靠近山體部位水分較多，多是部分水汽飄過山體或是山體上存留的永久冰雪。特別是天山山脈南北麓，農(nóng)業(yè)及生活生產(chǎn)用水主要依賴于天山常年冰雪。正是這些來自山體雪線以上和外來水汽，共同形成了新疆綠洲、河流以及草原。同時，新疆的高海拔山區(qū)存在部分常年低溫地區(qū)，這里年蒸發(fā)量小，而且有常年凍土存在，為植被生長提供了良好自然環(huán)境，分布有茂密的原始森林和高山草甸。認(rèn)識新疆綠洲、荒漠地區(qū)特殊的自然條件，了解其路基路面需要考慮的特殊環(huán)境因素，從而提出適合新疆綠洲地區(qū)農(nóng)村公路路基路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

1.2 新疆地區(qū)自然區(qū)公路設(shè)計(jì)指標(biāo)

我區(qū)與內(nèi)地省份農(nóng)村公路建設(shè)的主要區(qū)別在于新疆地域遼闊，農(nóng)業(yè)主要植根于塊塊綠洲，牧業(yè)主要繁盛于深山坡地，也就是說，新疆進(jìn)行農(nóng)村公路建設(shè)，需要建設(shè)的道路比較長，需要修筑的路線比較難，需要投入的建設(shè)資金比較多，新疆農(nóng)村公路建設(shè)還需加大投資力度，還要有長足進(jìn)步才能適應(yīng)新疆農(nóng)村區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

新疆農(nóng)業(yè)近幾年已發(fā)生巨大改變，農(nóng)業(yè)有過去的密集勞動型逐步發(fā)展為現(xiàn)在的機(jī)械化，因此大型農(nóng)業(yè)機(jī)械和大型動力牽引農(nóng)業(yè)車輛在農(nóng)村越來越普及，以方便及適應(yīng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。針對新疆綠洲區(qū)特殊的地形地貌，在農(nóng)村公路設(shè)計(jì)時必須結(jié)合實(shí)際情況對平面線形、縱斷面和橫斷面合理設(shè)計(jì)，在執(zhí)行國家規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的同時也要因地制宜，保證直線、曲線、緩和曲線、豎曲線、縱坡與坡長之間的合理設(shè)計(jì)。

農(nóng)村公路建設(shè)項(xiàng)目堅(jiān)持原路線線形基本不變的總原則，更要按照滿足功能，充分利用舊路要求，正確運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對公路的平，縱，橫三方面進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)，做到平面順適，縱坡均衡，橫面合理。但新疆綠洲區(qū)土壤地質(zhì)條件特殊，土質(zhì)主要為粉質(zhì)土、黏土、粉質(zhì)黏土和新疆最常見的礫石土，還有在處理技術(shù)上要求更為高的凍土、鹽漬土和膨脹土。因此，在平、縱、橫設(shè)計(jì)時，要對特殊土質(zhì)路段進(jìn)行重視，采取不同的路基處理方式以保證路面結(jié)構(gòu)的使用壽命。

1.3 新疆農(nóng)村公路設(shè)計(jì)要求

（1）通過新疆綠洲區(qū)農(nóng)用車輛調(diào)查及分析新疆農(nóng)業(yè)發(fā)展趨勢，新疆農(nóng)業(yè)正向機(jī)械化、自動化發(fā)展，同時農(nóng)用車輛、機(jī)械也在向大型化轉(zhuǎn)變，在主要農(nóng)業(yè)區(qū)新疆農(nóng)村公路的交通量和軸載都在發(fā)生巨大改變，新建農(nóng)村公路必須以單軸雙輪組標(biāo)準(zhǔn)軸載（BZZ-100）進(jìn)行設(shè)計(jì)。

（2）新疆擁有大量級配優(yōu)良的天然砂礫，這為路基建設(shè)提供了良好的材料，在新疆綠洲區(qū)可提高路基強(qiáng)度。同時，根據(jù)不同荷載的作用深度，可知隨荷載的增大，對路面結(jié)構(gòu)的要求越高，隨荷載的增加，路面結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度需要提高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也要增強(qiáng)。

（3）在農(nóng)村道路路面結(jié)構(gòu)調(diào)查中，省外農(nóng)村道路的路面結(jié)構(gòu)根據(jù)道路使用性能和用途，縣道基本鋪裝了瀝青面層，鄉(xiāng)、村道路以剛性路面為主。而通過對新疆南、北疆各地州的農(nóng)村道路調(diào)查，農(nóng)村道路路面結(jié)構(gòu)形式與高等級路面結(jié)構(gòu)雷同，均是呈“瀝青混凝土+水泥穩(wěn)定砂礫基層+天然砂礫墊層”的組合形式，這與新疆特殊的氣候、土質(zhì)條件和取材有關(guān)。

（4）根據(jù)新疆綠洲區(qū)的路基強(qiáng)度和交通量等級，對新疆綠洲農(nóng)村公路三級（縣通鄉(xiāng)）、三級（鄉(xiāng)通鄉(xiāng)）、四級（鄉(xiāng)通村）、四級（村通村）進(jìn)行了路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)，可滿足不同農(nóng)村公路需求的建設(shè)要求。

1.4 新疆農(nóng)村公路設(shè)計(jì)參數(shù)

（1）平面線形設(shè)計(jì)。從建設(shè)費(fèi)用上分析，直線為兩點(diǎn)之間最短距離，公路線形選取直線可減少兩點(diǎn)之間距離，從而減少建設(shè)成本。農(nóng)村公路不同于高速公路或一級、二級公路，受農(nóng)田、地形等因素影響，直線段要保證行車安全。

在路線設(shè)計(jì)中，圓曲線起到至關(guān)重要的作用，起到避免長直線駕駛而產(chǎn)生疲勞和保證道路線形順暢，提高道路的服務(wù)功能。在地形地貌優(yōu)良地段可適當(dāng)增大圓曲線半徑，保證車輛的高速行駛。但圓曲線的設(shè)置主要考慮車輛在圓曲線上行駛的平衡性，由于車輛在轉(zhuǎn)彎過程中，受到車速與圓曲線半徑形成的離心作用，因此，在圓曲線設(shè)計(jì)時，以車輛平衡性能設(shè)置圓曲線半徑。

三級以上公路在直線向圓曲線轉(zhuǎn)變或是在方向上轉(zhuǎn)向相同但轉(zhuǎn)向半徑存在很大差距的兩圓曲線之間需添加一段曲率平滑過渡的曲線，即緩和曲線。而四級道路可不考慮緩和曲線，但要求在沒有超高設(shè)計(jì)的圓曲線最小半徑徑向連接處，應(yīng)做超高、加寬處理以起到緩和曲線的功能。由于緩和曲線良好的性質(zhì)，農(nóng)村道路視情況而定，考慮行駛車速較低，一般車速在大于 30 km/h 時應(yīng)做緩和曲線，在 30 km/h 以下就可忽略。

（2）縱斷面設(shè)計(jì)。道路縱斷面是沿道路中線切開，能夠反映道路隨地形高低垂直變化趨勢的剖面圖，由道路的縱坡和豎曲線兩要素組合而成。根據(jù)規(guī)范要求，對于新建農(nóng)村道路縱斷面高程，應(yīng)采用路基邊緣處的標(biāo)高，在設(shè)置加寬、超高路段為設(shè)置加寬、超高前該處的邊緣標(biāo)高。對于改建的縱斷面標(biāo)高，采用路基邊緣處的標(biāo)高和視情況選取道路中央分隔帶的中線及位于行車道中線處的標(biāo)高。

（3）縱坡設(shè)計(jì)?？v坡的設(shè)計(jì)是綜合考慮車輛爬坡性能、行車舒適性、道路線形美學(xué)的綜合指標(biāo)?？v坡設(shè)計(jì)時坡度不宜太大，太大車輛的爬坡能力有限，造成人身財(cái)產(chǎn)安全事故。在縱坡設(shè)計(jì)時也不宜變換頻繁，在頻繁的上、下坡交替過程中駕車人和乘車人會因變坡點(diǎn)過多而連續(xù)處于超重、失重狀態(tài)，影響行車舒適性。因此，交通部頒布的《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTG B01-2003）依據(jù)道路線形、行車速度、車輛動力性能、道路等級等因素，綜合考慮給出了縱坡設(shè)計(jì)時的最大坡度與坡長和最小坡度與坡長。對于農(nóng)村公路而言，道路上多為農(nóng)用車輛，可結(jié)合實(shí)際情況適當(dāng)?shù)脑龃罂v坡設(shè)計(jì)指標(biāo)。

（4）橫斷面設(shè)計(jì)。農(nóng)村道路橫斷面設(shè)計(jì)要素指標(biāo)主要考慮行車道寬度和路肩寬度，在我國規(guī)范中規(guī)定三級公路為將各種車輛折算成小客車年平均日交通量在 2 000～6 000 輛的雙車道，四級公路為將各種車輛折算成小客車年平均日交通量在 2 000 輛以下的雙車道或?qū)⒏鞣N車輛折算成小客車年平均日交通量在 400 輛以下的單車道，因此路基橫斷面設(shè)計(jì)要素如圖2所示。

2 總結(jié)

將新疆農(nóng)村公路發(fā)展現(xiàn)狀和主要設(shè)計(jì)指標(biāo)加以分析，結(jié)合新疆農(nóng)村公路交通組成及地質(zhì)條件，給出不同交通量等級和路基強(qiáng)度的路面結(jié)構(gòu)組合，對新疆農(nóng)村公路的建設(shè)有重要指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]曾夢瀾.土基回彈模量對半剛性基層瀝青路面極限軸載的影響[J].湘潭大學(xué)自然科學(xué)報(bào)，2015，37（3）：21-26.

[2]汪玉洋.木壘縣景區(qū)公路改建工程路面設(shè)計(jì)[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化，2014，42（18）：34-36.

[3]張光海.北方濱海地區(qū)瀝青路面損傷機(jī)理及使用壽命研究[D].大連：大連理工大學(xué)，2013：78-86.