淺談山嶺區(qū)低等級(jí)改建公路縱斷面設(shè)計(jì)

王愉龍

(陜西交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院)

當(dāng)前是我國(guó)“十二五”建設(shè)重要時(shí)期，按照交通運(yùn)輸部“十二五”發(fā)展規(guī)劃，大力發(fā)展西部地區(qū)農(nóng)村公路建設(shè)是交通部門(mén)面臨的一個(gè)重點(diǎn)工作內(nèi)容。待建設(shè)的農(nóng)村公路大多地處相對(duì)貧困的山嶺地區(qū)，目前主要的建設(shè)思路是利用當(dāng)?shù)匾延械呐f路，提高平、縱斷面技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并加以拓寬，再鋪筑適應(yīng)的路面。而山嶺區(qū)已有舊路大部分建設(shè)于20世紀(jì)60、70年代，主要是由當(dāng)?shù)厝罕娙斯そǔ桑肪€線形指標(biāo)特別是縱斷面指標(biāo)往往非常低。由于山嶺區(qū)農(nóng)村公路建設(shè)資金籌集困難，為了降低工程造價(jià)，在公路改建時(shí)希望盡可能利用舊有道路，而山嶺區(qū)地形復(fù)雜、高差大，展線比較困難，這樣一來(lái)，路線縱斷面設(shè)計(jì)就成為設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。公路的縱斷線形設(shè)計(jì)直接關(guān)系到建設(shè)項(xiàng)目的路線長(zhǎng)短、工程量大小、公路總投資的大小、施工工期的長(zhǎng)短和公路建成后的運(yùn)輸成本。縱斷設(shè)計(jì)主要包括縱坡、坡長(zhǎng)、平均縱坡、合成坡度、豎曲線和平縱線形組合等方面。

1縱坡

1.1 最大縱坡

最大縱坡是各級(jí)公路容許采用的最大坡度值，《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)規(guī)定的最大縱坡主要是從車(chē)輛的爬坡性能、油耗以及公路通行能力的角度考慮。在山嶺區(qū)農(nóng)村公路改建設(shè)計(jì)時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)已有舊路某段的縱坡值超過(guò)《規(guī)范》規(guī)定的最大值的情況，如果直接按照《規(guī)范》要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，必然會(huì)造成工程量增加很多，特別是由此產(chǎn)生的防護(hù)支擋工程量會(huì)大幅增加，使工程投資大大超出預(yù)算。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，可分為幾種情況分別加以處理。第一，舊路縱坡超過(guò)規(guī)定值很多，但該段縱坡坡長(zhǎng)較短，且路線橫斷方向坡度平緩，此時(shí)縱坡的取值只要在《規(guī)范》規(guī)定的極限值以內(nèi)即可，因?yàn)橛纱水a(chǎn)生的工程量不會(huì)很大。第二，舊路縱坡超過(guò)規(guī)定值很多，且該段縱坡坡長(zhǎng)較短，但是路線在此段橫斷方向坡度較陡，此時(shí)如果直接按第一種方法做，會(huì)使填挖方量和支擋工程量大幅增加，因此，可以根據(jù)實(shí)際情況，考慮適當(dāng)突破《規(guī)范》限制。比如根據(jù)工可研報(bào)告的交通分析，項(xiàng)目所在地區(qū)當(dāng)前一段時(shí)間內(nèi)，主要以小型車(chē)輛為主，則可以在部分路段突破規(guī)范所規(guī)定的極限坡度，這樣可以很顯著地減小工程量，同時(shí)降低工程造價(jià)。第三，舊路縱坡超過(guò)規(guī)定值，而且該段縱坡較長(zhǎng)，這時(shí)就應(yīng)考慮進(jìn)行方案比選，從平面上另行選線，延長(zhǎng)路線，從而達(dá)到降低縱坡的目的。

1.2 最小縱坡

最小縱坡在山嶺區(qū)改建公路建設(shè)中，出現(xiàn)的情況不多，但是設(shè)計(jì)時(shí)也不能忽視，比如在長(zhǎng)路塹中，若縱坡小于《規(guī)范》規(guī)定的最小縱坡值，將會(huì)給路面排水帶來(lái)很大困難，從而在公路建成后影響公路的穩(wěn)定性和耐久性，同時(shí)在冬季，由于路面積水結(jié)冰，還會(huì)造成行車(chē)的安全隱患。

2 坡長(zhǎng)

2.1 最大坡長(zhǎng)

最大坡長(zhǎng)限制是指汽車(chē)在坡道上行駛時(shí)，車(chē)速下降到最低容許速度時(shí)所行駛的距離。縱坡越陡，坡長(zhǎng)越長(zhǎng)，對(duì)行車(chē)的影響越大。在山嶺區(qū)改建公路設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格控制最大坡長(zhǎng)，避免出現(xiàn)大于規(guī)定長(zhǎng)度的縱坡。如果舊路本身坡長(zhǎng)很大，則設(shè)計(jì)時(shí)可以考慮在該段長(zhǎng)縱坡中間加設(shè)一段長(zhǎng)度合適的緩和坡段，并使緩和坡段前后兩段縱坡值錯(cuò)開(kāi)，這樣可能會(huì)增加一定工程量，但從公路長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)的角度考慮仍是比較經(jīng)濟(jì)且更安全的。如果緩和坡段設(shè)置困難，則仍應(yīng)考慮采用方案比選的措施，延長(zhǎng)路線長(zhǎng)度，降低縱坡，從而使對(duì)應(yīng)的允許坡長(zhǎng)值變大。要注意的是越嶺線不能設(shè)置反坡，以免使相鄰坡段縱坡更大，而導(dǎo)致允許的坡長(zhǎng)更短的情況出現(xiàn)。

2.2 最小坡長(zhǎng)

最小坡長(zhǎng)的限制主要是從汽車(chē)行駛的平順性要求考慮。如果條件允許，最小坡長(zhǎng)應(yīng)大于設(shè)計(jì)行車(chē)速度行駛9～15 s的行程為宜。如果路線所處地形情況復(fù)雜，則為避免形成搓板路，應(yīng)控制最小坡長(zhǎng)大于規(guī)范規(guī)定的極限最小坡長(zhǎng)。

2.3 組合縱坡

組合縱坡是山嶺區(qū)公路縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)容易忽視的問(wèn)題，當(dāng)連續(xù)陡坡由幾個(gè)不同受限坡度值的坡段組合而成時(shí)，應(yīng)按不同坡度的坡長(zhǎng)限制折算確定，以保證縱坡坡長(zhǎng)不超限，如連續(xù)陡坡組合后超出規(guī)定值，則應(yīng)加設(shè)緩和坡段，并保證連續(xù)陡坡中各坡段最短坡長(zhǎng)大于規(guī)范規(guī)定最小坡長(zhǎng)。

3 平均縱坡

在山嶺區(qū)改建公路設(shè)計(jì)時(shí)，除了要注意縱坡與坡長(zhǎng)外，還要注意路段的平均縱坡。《規(guī)范》規(guī)定二、三、四級(jí)公路越嶺路線連續(xù)上坡(或下坡)路段，相對(duì)高差為200～500 m時(shí)，平均縱坡不應(yīng)大于5.5%;相對(duì)高差大于500 m時(shí)，平均縱坡不應(yīng)大于5%。并注意任意連續(xù)3 km路段的平均縱坡不宜大于5.5% 。

4 合成坡度

對(duì)于山嶺區(qū)改建公路設(shè)計(jì)，路線的合成坡度也是設(shè)計(jì)中不可忽視的問(wèn)題。當(dāng)陡坡與小半徑平曲線相重疊時(shí)，在條件許可的情況下，以采用較小的合成坡度為宜。特別是在冬季路面有積雪、結(jié)冰地區(qū)、自然橫坡較陡峻的傍山路段及非汽車(chē)交通量比率高的路段的合成坡度必須小于8%。當(dāng)設(shè)計(jì)中合成縱坡超出上述規(guī)定時(shí)，由于山嶺區(qū)公路設(shè)計(jì)行車(chē)速度較低，而且非汽車(chē)交通量比例高，由于離心力而產(chǎn)生的傾覆可能性較小，所以可以考慮適當(dāng)降低路線橫坡，從而降低合成坡度。

5 豎曲線

規(guī)范中豎曲線極限最小半徑是緩和行車(chē)沖擊和保證行車(chē)視距所必須的豎曲線半徑的最小值，該值只有在地形受限制迫不得已時(shí)采用;通常為了使行車(chē)有較好的舒適條件，設(shè)計(jì)時(shí)多采用大于極限最小半徑1.5～2.0倍，該值即為豎曲線半徑一般最小值;如果從視覺(jué)觀點(diǎn)考慮，當(dāng)條件允許時(shí)，豎曲線半徑通常選用規(guī)范所列一般最小值的1.5～4.0倍，但要考慮豎曲線長(zhǎng)度帶來(lái)的影響，避免相鄰豎曲線重合或者較大豎曲線包含了小半徑平曲線。相鄰豎曲線銜接時(shí)還應(yīng)注意：兩同向凹形豎曲線間如果直線坡段不長(zhǎng)，應(yīng)合并為單曲線或復(fù)曲線形式的豎曲線，避免出現(xiàn)斷背曲線;兩反向豎曲線間最好設(shè)置一段直線坡段，直線坡段的長(zhǎng)度一般不小于設(shè)計(jì)速度的3 s行程。