山區(qū)低等級(jí)公路平面線(xiàn)形的改善

顏 暉

（六安市公路管理局舒城分局，安徽 舒城 231300）

1 改建前的路況及地理環(huán)境簡(jiǎn)介

105國(guó)道安徽舒城五顯至姚河段長(zhǎng)34 km，綿延于皖西南的山嶺重丘區(qū)，道路形成于20世紀(jì)50年代，由沿線(xiàn)地方政府發(fā)動(dòng)民工建勤完成，基本上是利用原有的山間簡(jiǎn)易公路略加改造而成。路基平均寬度7 m，路面平均寬度6 m。平曲線(xiàn)最小半徑不到20 m，最大縱坡達(dá)10.6%。無(wú)緩和曲線(xiàn)、無(wú)超高、加寬等必要的處理。至于平縱線(xiàn)形組合及視距等要求更是無(wú)從談起。隨著交通量持續(xù)增長(zhǎng)、車(chē)速的日益加快及人們對(duì)行車(chē)舒適度的要求不斷提高，這樣的路線(xiàn)線(xiàn)形根本不能滿(mǎn)足要求。

該路段所處的山區(qū)地形復(fù)雜、山高坡陡、溝深谷窄，路線(xiàn)平縱橫3方面都受到約束：在地質(zhì)方面，土層薄、巖層厚、地質(zhì)構(gòu)造變化多，影響線(xiàn)位布設(shè)；在氣候方面，暴雨多、山洪急、溪流水位變化幅度大；人居方面，該路段經(jīng)過(guò)5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，民房大多沿路貼路而建，諸多的不利因素使得路基的拓寬、線(xiàn)形的改善成為改建工作的難點(diǎn)，這也是山區(qū)道路改建普遍存在的問(wèn)題。

2 改建方案

2.1 改建標(biāo)準(zhǔn)

設(shè)計(jì)速度40 km/h（位于地形、地質(zhì)等自然件復(fù)雜的山區(qū)），路基寬12 m，路面寬9 m。橋梁拓寬至與路基同寬。

2.2 改建原則

結(jié)合該路段的實(shí)際情況，考慮到資金、占地、拆遷、水利等因素，對(duì)平面線(xiàn)形的改善，我們必須本著以下幾個(gè)主導(dǎo)思想進(jìn)行工作：

（1）盡量利用老路基進(jìn)行拓寬，不做大的改線(xiàn)，減少占地面積，尤其是耕地面積。

（2）盡可能不占河道、不改河道，不破壞已有的水利設(shè)施，滿(mǎn)足山區(qū)汛期泄洪的需要。

（3）盡量減少拆遷不屬于違章建筑的民宅，尤其是建成時(shí)間較短的樓房。

（4）大中橋只要技術(shù)狀況良好、滿(mǎn)足洪水水位要求都盡量予以利用，只做加寬處理。

（5）改建公路，當(dāng)利用現(xiàn)有公路的局部路段受條件限制時(shí)，對(duì)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)《標(biāo)準(zhǔn)》）中的個(gè)別技術(shù)指標(biāo)，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，可做合理變動(dòng)，適當(dāng)降低要求。

（6）當(dāng)幾種方案的技術(shù)條件相差無(wú)幾時(shí)，以經(jīng)濟(jì)者優(yōu)先。

2.3 改建實(shí)例

2.3.1 受橋位影響的線(xiàn)形改善

該路段原有的橋梁全部與河流正交，路隨橋走，加之兩側(cè)地形、地物的影響，橋頭的轉(zhuǎn)角都過(guò)大，交點(diǎn)到橋頭的直線(xiàn)距離又過(guò)短，平曲線(xiàn)半徑普遍達(dá)不到要求。根據(jù)實(shí)際情況，我們做了不同的處理。主要方法是在加寬路基的允許范圍內(nèi)盡量減小轉(zhuǎn)角，增大交點(diǎn)至橋頭的直線(xiàn)距離，還可在允許的范圍內(nèi)適當(dāng)降低技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以達(dá)到要求。如果這幾方面都不能達(dá)到目的，而橋又必須利用不宜改線(xiàn)時(shí)，可在橋頭作類(lèi)似平面交叉處理。

以K50＋250～K50＋600段（大河沿橋南側(cè)橋頭，改建前樁號(hào)）為例，JD11處（見(jiàn)圖1）：原彎道是一個(gè)不規(guī)則曲線(xiàn)，先在橋頭有一個(gè)短直線(xiàn)構(gòu)成的小偏角 4°36′19″，接著是一個(gè)偏角為65°9′18″，半徑為相當(dāng)于35 m的不規(guī)則圓曲線(xiàn)。從交點(diǎn)到橋頭的直線(xiàn)距離只有44.6 m。不僅曲線(xiàn)半徑過(guò)小，沒(méi)有緩和段而且有部分應(yīng)屬曲線(xiàn)的范圍落在了直線(xiàn)橋梁上，給行車(chē)造成很大的安全隱患。大河沿橋長(zhǎng)145 m，技術(shù)狀況為二級(jí)。這樣的大橋原則上必須加以利用。且彎道后的直線(xiàn)段路基左側(cè)為耕地，右側(cè)為河道，如進(jìn)行橋頭改線(xiàn)，則勢(shì)必穿過(guò)居民集中地，造成大量拆遷，所以原路基也不宜廢棄。經(jīng)過(guò)反復(fù)比較，我們采用了這樣的方法：

圖1

先確定橋梁加寬方案，按路線(xiàn)線(xiàn)形改善的趨勢(shì)和便于加寬施工的原則，確定在上游單側(cè)加寬，這樣從橋頭到JD11的路段也應(yīng)在路左單側(cè)加寬，把過(guò)了JD11后的路段定在路右單側(cè)加寬，這樣原有的兩個(gè)轉(zhuǎn)角合并成一個(gè)新大轉(zhuǎn)角66°37′23″。這樣，轉(zhuǎn)角雖然沒(méi)有減小，但交點(diǎn)到橋頭的直線(xiàn)距離增加到了52.68 m，當(dāng)采用半徑R＝60 m，緩和曲線(xiàn)長(zhǎng)L＝35 m時(shí)，經(jīng)計(jì)算切線(xiàn)長(zhǎng)T＝57.49 m。這樣從直緩點(diǎn)（ZH）起仍有4.81 m的緩和曲線(xiàn)落在橋上。考慮到這是利用老路進(jìn)行改建，極限最小半徑可以降至50 m，此時(shí)切線(xiàn)長(zhǎng)也減小至51.03 m，這樣就不必在橋頭做曲線(xiàn)處理。既不占用河道又有利于橋梁加寬的設(shè)計(jì)與施工。

2.3.2 曲線(xiàn)間的直線(xiàn)距離達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的線(xiàn)形改善

從行車(chē)順適的角度出發(fā)，當(dāng)計(jì)算行車(chē)速度≤40 km/h時(shí)，同向曲線(xiàn)間的最小直線(xiàn)長(zhǎng)度（以 m計(jì)）以不小于計(jì)算行車(chē)速度（km/h）的數(shù)值的6倍為宜；反向曲線(xiàn)間的最小長(zhǎng)度（以m計(jì)）以不小于計(jì)算行車(chē)速度（km/h）的數(shù)值的2倍為宜。而在山嶺重丘區(qū)的特殊困難地段，同向曲線(xiàn)間的最小直線(xiàn)長(zhǎng)度（以m計(jì)）可降至計(jì)算行車(chē)速度（km/h）的2.5倍。

由于地形復(fù)雜，路段中的連續(xù)彎道很普遍，曲線(xiàn)間的直線(xiàn)距離基本都達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，且以反向曲線(xiàn)間的直線(xiàn)距離過(guò)短尤為平繁。這種情況對(duì)行車(chē)極為不利，如加上較大的縱坡，則往往是交通事故的易發(fā)地段。我們因地制宜，采取了以下3種解決方法。第一：將兩個(gè)彎道合并成一個(gè)彎道；第二：縮短交點(diǎn)間直線(xiàn)段的長(zhǎng)度，讓兩個(gè)平曲線(xiàn)直接相連；第三：將相鄰的兩個(gè)交點(diǎn)分別向不同的方向延伸，增加交點(diǎn)間的直線(xiàn)長(zhǎng)度。前兩種方法較多地用于兩個(gè)同向曲線(xiàn)間，如果利用這種方法對(duì)兩個(gè)反向曲線(xiàn)進(jìn)行改善，第一種方法一般都伴有小范圍的改線(xiàn)；第二種方法要使兩個(gè)反向曲線(xiàn)直接相連，根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，平曲線(xiàn)的半徑必須達(dá)到不設(shè)超高的最小半徑，即600 m，對(duì)于地形復(fù)雜多變的山區(qū)道路，采用600 m的大半徑幾乎是不可能的；第三種方法對(duì)同向及反向曲線(xiàn)都適用，更適合用于兩反向曲線(xiàn)的改善，此種情況下對(duì)兩交點(diǎn)間的直線(xiàn)，可以通過(guò)在原路中線(xiàn)的不同側(cè)加寬，改變?cè)械姆轿唤?，同時(shí)減小相鄰兩交點(diǎn)的轉(zhuǎn)角，改善線(xiàn)形，使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

以K42＋410～K42＋840段（改建前樁號(hào)）為例（見(jiàn)圖2）：滑水河橋的兩岸，原交點(diǎn)（JD2）處的曲線(xiàn)與交點(diǎn)（JD2′）處的曲線(xiàn)間的直線(xiàn)距離為41 m，即為滑水河橋的長(zhǎng)度。遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到2倍的計(jì)算行車(chē)速度80 m的要求?；訕蛳凳皹?，建于50年代，設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低，主拱圈已出現(xiàn)較大的裂縫，兩側(cè)橋臺(tái)也有不同程度的損壞，屬危橋，必須拆除重建。原交點(diǎn)（JD3）與交點(diǎn)（JD2）的距離為315.8 m，此處的彎道半徑為48 m，也達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。

如果增大JD2與JD2′兩處彎道半徑，使兩反向曲線(xiàn)直接相連，那么新建的滑水河橋必然是包含兩個(gè)反向曲線(xiàn)的曲線(xiàn)橋，這會(huì)給橋梁的設(shè)計(jì)與施工帶來(lái)不小的麻煩。如果增加JD2與JD2′之間直線(xiàn)段的長(zhǎng)度，僅把交點(diǎn)間的直線(xiàn)向兩端延伸，會(huì)增大兩個(gè)轉(zhuǎn)角，顯然是不可取的。只有在向兩端延伸的同時(shí)改變交點(diǎn)間直線(xiàn)的方位角，減小兩個(gè)轉(zhuǎn)角，在同樣標(biāo)準(zhǔn)的最小半徑下縮短曲線(xiàn)長(zhǎng)增加直線(xiàn)長(zhǎng)。這樣，新建的滑水河橋位應(yīng)在老橋的上游（即路右），而上游的河道明顯寬于下游，又是改正交為斜交，這樣就會(huì)大大增加新建橋梁的工程量，增加造價(jià)，也會(huì)使拓寬的路基占用路右側(cè)河道，影響山區(qū)雨季的泄洪，對(duì)路基本身也不利。而且很可能會(huì)造成JD2′與JD3兩個(gè)平曲線(xiàn)之間的直線(xiàn)距離過(guò)短。

考慮到滑水河橋下游的河道較窄，原路基左側(cè)又是一處荒廢的坡地，落差不大且沒(méi)有植被，我們采取小范圍的改線(xiàn)，讓JD2直接與JD3相連，減少一個(gè)轉(zhuǎn)角。那么新建的滑水河橋，雖然與河道斜交，但在下游，不會(huì)明顯增加工程量（新橋斜長(zhǎng)50 m，老橋長(zhǎng)41 m），避免占用河道。交點(diǎn)JD3處的轉(zhuǎn)角也由原來(lái)的 75°01′52″減小至 62°56′02″，當(dāng)采用極限最小半徑 60 m時(shí)，經(jīng)計(jì)算JD2與JD3處兩個(gè)同向曲線(xiàn)間的直線(xiàn)距離為252 m（大于6倍的計(jì)算行車(chē)速度240 m）。

圖2

2.3.3 小轉(zhuǎn)角的不規(guī)則線(xiàn)形改善

公路的平面線(xiàn)形應(yīng)該是以直線(xiàn)、圓曲線(xiàn)、緩和曲線(xiàn)等組成的規(guī)則線(xiàn)形。而該路段中的小轉(zhuǎn)角基本未設(shè)置曲線(xiàn)，是以折線(xiàn)取而代之，這種折線(xiàn)不利于行車(chē)。當(dāng)公轉(zhuǎn)角非常小時(shí)（等于或小于7 °），曲線(xiàn)長(zhǎng)將被看成比實(shí)際的小，易使駕駛員對(duì)公路產(chǎn)生急彎的錯(cuò)覺(jué)。這種傾向在轉(zhuǎn)角越小時(shí)越明顯。對(duì)于這種小轉(zhuǎn)角，如果不能取直，就要采用較長(zhǎng)的平曲線(xiàn)，保證外距有一定的長(zhǎng)度，使之產(chǎn)生公路是順適轉(zhuǎn)彎的感覺(jué)。

《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：當(dāng)路線(xiàn)轉(zhuǎn)角等于或小于 7 °時(shí)，山嶺重丘區(qū)的二級(jí)公路應(yīng)設(shè)置長(zhǎng)度不小于500/θ的平曲線(xiàn)，受地形及其他特殊情況限制時(shí)，平曲線(xiàn)長(zhǎng)度可減至70 m。

圖3

以K47＋430～K47＋600段為例：JD6處（見(jiàn)圖3），轉(zhuǎn)角α＝6°51′47″，小于7 °。為了充分利用老路基，我們采用最小平曲線(xiàn)長(zhǎng)度70 m為控制指標(biāo)。因?yàn)椴迦刖徍颓€(xiàn)，圓曲線(xiàn)的中心角將減小，減小后的中心角為α－2β（β＝L/2R，L為曲線(xiàn)長(zhǎng)，R為半徑），而一段緩和曲線(xiàn)的最小長(zhǎng)度L＝35 m，所以，這時(shí)圓曲線(xiàn)的長(zhǎng)度為0。圓曲線(xiàn)的中心角也為0（即α－2β＝0）。此時(shí)兩段緩和曲線(xiàn)在彎道中央直接相連，形成一條連續(xù)的緩和曲線(xiàn)?？偳€(xiàn)長(zhǎng)70 m，達(dá)到路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文只是根據(jù)G105（原S317線(xiàn)）舒城五顯至姚河段的實(shí)際改建情況，介紹了山區(qū)低等級(jí)道路平面線(xiàn)形改善的幾種方法。不同路段所處的地理位置不同、地形地貌不同，改建標(biāo)準(zhǔn)及現(xiàn)有路況都是千差萬(wàn)別的，要本著從實(shí)際出發(fā)的原則綜合考慮，反復(fù)比較，以期用最簡(jiǎn)便的方法和最小的投資在滿(mǎn)足技術(shù)規(guī)范的前提下得到最大的回報(bào)。