淺析高等級(jí)公路路線設(shè)計(jì)

張哲

摘要：本文通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料和工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，分析了高等級(jí)公路路線設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，總結(jié)了高等級(jí)公路路線設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，特別是要做好認(rèn)真調(diào)研和整體規(guī)劃、選擇對(duì)環(huán)境影響小的線形設(shè)計(jì)、 做好平、縱、橫綜合設(shè)計(jì)、做好路線超高緩和段設(shè)計(jì)等工作，才能確保高等級(jí)公路路線設(shè)計(jì)的質(zhì)量，確保建成后的路線科學(xué)合理。

關(guān)鍵詞：高等級(jí)公路；路線；設(shè)計(jì)

1高等級(jí)公路路線設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

作為一種特殊的人工帶狀建筑物，高等級(jí)公路途經(jīng)地域廣、影響范圍大、并與人們生活的生活息息相關(guān)，已經(jīng)成為現(xiàn)代交通建設(shè)中不可或缺的重要組成部分。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國(guó)高等級(jí)公路的建設(shè)水平得到了很大的提高，然而在公路不斷擴(kuò)展的過(guò)程中，其規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等環(huán)節(jié)中也存在著一些問(wèn)題，不利于創(chuàng)造自然和諧的公路環(huán)境。因此，相關(guān)人員必須轉(zhuǎn)變觀念，從公路的路線設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)開(kāi)始，研究公路建設(shè)對(duì)環(huán)境造成的影響，盡可能在滿足交通運(yùn)輸和安全舒適等設(shè)計(jì)目標(biāo)的同時(shí)，減少對(duì)自然資源的占用和破壞。

2 高等級(jí)公路路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 認(rèn)真調(diào)研，整體規(guī)劃

高等級(jí)公路路線設(shè)計(jì)涉及的問(wèn)題多、范圍廣，因此要綜合考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境及自然地理環(huán)境等方面的資料，考慮工程對(duì)已建成項(xiàng)目的影響、對(duì)當(dāng)前其它項(xiàng)目的影響、以及對(duì)將來(lái)可能擬建項(xiàng)目的影響。因地制宜和針對(duì)性設(shè)計(jì)是現(xiàn)代公路建設(shè)價(jià)值的重要體現(xiàn)，因此必須充分考慮高等級(jí)公路所在區(qū)域的自然環(huán)境特征、社會(huì)環(huán)境、公路使用者的需求等因素，實(shí)現(xiàn)高等級(jí)公路與周邊自然和人文環(huán)境的良好結(jié)合。

2.2 選擇對(duì)環(huán)境影響小的線形設(shè)計(jì)

在高等級(jí)公路線形設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分利用地形地貌，盡量減少工程破壞，使整個(gè)工程與周?chē)h(huán)境的風(fēng)格相一致。以填挖方工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)為例，高度>20m的填方路采用架橋手段顯然更有利于環(huán)保，而在深挖設(shè)計(jì)中，對(duì)于挖方邊坡高度>1.6倍路基寬度值或中心挖深>30m的情況，采用隧道方案對(duì)環(huán)境的影響最小。

2.3 平、縱、橫綜合設(shè)計(jì)

曲線線形應(yīng)注意其連續(xù)性，避免出現(xiàn)斷背曲線。一般情況下與自然等高線大致相適應(yīng)的平面線形設(shè)計(jì)較好，使得公路與周?chē)h(huán)境相協(xié)調(diào)。高等級(jí)公路橫斷面相對(duì)較寬，對(duì)山嶺重丘區(qū)橫向地面起伏較大的路段，橫斷面設(shè)計(jì)不必強(qiáng)求上、下行車(chē)道同一標(biāo)高，可采取分離式斷面設(shè)計(jì)，既能減少公路建設(shè)的工程量，又能使其與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)。平、縱、橫線形組合，除了滿足公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、滿足汽車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)的要求外，還應(yīng)滿足人們視覺(jué)和心理上連續(xù)舒適、迅速安全的要求及環(huán)保要求，一方面盡可能少破壞周?chē)奶烊恢脖弧⒌匦蔚孛病⒈苊飧咛钌钔冢硪环矫鎽?yīng)充分利用天然景點(diǎn)或人工構(gòu)筑物等，美化公路環(huán)境，使公路與大自然融為一體。作為高等級(jí)公路有機(jī)的組成部分，路線與橋梁、隧道、立體交叉、沿線設(shè)施等構(gòu)造物，以組成有特定風(fēng)格的建筑群體，并利用綠化或雕塑等設(shè)施改善他們與沿線地形地物的配合，消除因興建高等級(jí)公路而造成的對(duì)自然景觀的破壞。

2.4 做好高等級(jí)公路路線超高緩和段設(shè)計(jì)

2.4.1高等級(jí)公路緩和段設(shè)計(jì)原則

高等級(jí)公路的超高部分應(yīng)設(shè)計(jì)有緩和段，此種設(shè)計(jì)包括了兩個(gè)方面的內(nèi)容，一則是超高緩和段長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)；二則是超高緩和段在緩和曲線長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)。為了滿足此種要求，超高緩和度長(zhǎng)度的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)符合國(guó)家的相關(guān)規(guī)范，如：公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范，其中規(guī)定最小的超高緩和段長(zhǎng)度來(lái)設(shè)計(jì)。第二個(gè)方面則需要按照規(guī)范的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)圓曲線半徑小于不設(shè)超高最小圓曲線半徑的時(shí)候，圓曲線與直線相接的緩和曲線，即利用回旋設(shè)計(jì)來(lái)計(jì)算。利用公式計(jì)算當(dāng)圓曲線半徑和緩和曲線的參數(shù)為定值的時(shí)候，緩和曲線的長(zhǎng)度也就固定，而緩和曲線上的任何一點(diǎn)的曲率半徑則在一個(gè)范圍內(nèi)。

2.4.2 全超高段高橫坡設(shè)計(jì)

按照以往的設(shè)計(jì)方式，全超高橫坡為單向的路拱橫坡，資料顯示與計(jì)算公式仍然是此種思路，但是規(guī)范中卻在硬路肩坡度規(guī)定對(duì)其超高橫坡有明確的規(guī)定，而在規(guī)范中沒(méi)有相應(yīng)的體現(xiàn)，所以一些設(shè)計(jì)仍然將全超高路段的超高橫坡設(shè)計(jì)為單向路拱橫坡，這與規(guī)范的硬路肩超高橫坡是矛盾的，規(guī)范規(guī)定硬路肩大于或者等于2.25m，應(yīng)設(shè)置外傾斜橫坡，當(dāng)橫坡值大于8%的時(shí)候，曲線外側(cè)應(yīng)設(shè)置相內(nèi)傾斜的橫坡，其參考值為行車(chē)道的橫坡相等；當(dāng)硬路肩小于2.25m時(shí)候，曲線外側(cè)路肩橫坡方向和其坡度參數(shù)應(yīng)與行車(chē)道一致、因此在設(shè)計(jì)全超高路段的橫坡時(shí)，以路肩參數(shù)和橫坡值為標(biāo)準(zhǔn)。

2.4.3最大、最小超高的合成坡度

按照超高橫坡的計(jì)算公式分析，可以計(jì)算獲得一個(gè)曲線的超高橫坡值，按照前面所述的規(guī)范規(guī)定，超高橫坡度的計(jì)算是按照形成速度、半徑、路面材料、自然條件、車(chē)輛構(gòu)成等情況進(jìn)行綜合確定。當(dāng)超高橫坡度的計(jì)算小于路拱坡度值的時(shí)候，應(yīng)設(shè)置等于路拱橫坡的超高；高速公路、一級(jí)公路的超高橫向坡度影響小于10%，其他公路則小于8%，而存在積雪的路面應(yīng)小于6%。同時(shí)在規(guī)范中規(guī)定對(duì)各等級(jí)公路不同半徑下的公路規(guī)定了超高的橫坡值，但是從標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于超高的規(guī)定和附錄中的說(shuō)明可以看出，超高的設(shè)置在特殊的情況下是應(yīng)因地制宜的。同時(shí)設(shè)置超高橫坡的時(shí)候，還應(yīng)對(duì)合成坡度的大小進(jìn)行綜合考慮，從而提高路面降水可以及時(shí)的排除，從而提高路面的通行能力。

2.4.4 超高緩和段長(zhǎng)度與位置設(shè)計(jì)

按照《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20-2017）設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，超高緩和段的長(zhǎng)度可以按照以下公式進(jìn)行計(jì)算：

其中l(wèi)c為超高緩和段的長(zhǎng)度；B為旋轉(zhuǎn)軸至行車(chē)道外出的邊緣寬度；

△i 超高坡度與路拱坡度的代數(shù)差值；p超高漸變率是公式中涉及的參數(shù)。

規(guī)范對(duì)超高漸變率有明確的規(guī)定，如：某公路在平原上，丘陵地區(qū)為優(yōu)質(zhì)二級(jí)公路，一個(gè)平曲線點(diǎn)偏為30°，半徑為1000m，則設(shè)定全超高為3%內(nèi)，超高旋轉(zhuǎn)軸為公路中心線，按照規(guī)范的要求則可以取漸變率為1/330和1/200，此時(shí)求得的超高緩和段長(zhǎng)度則為74.24m和45m；此時(shí)需要考慮平面曲線形組合要求設(shè)置緩和曲線，按照視覺(jué)要求其值應(yīng)小于一定的范圍，此范圍設(shè)定在100m～1 000m之間，則取緩和段長(zhǎng)度為120m；按照平曲線的長(zhǎng)度要求，可以求出緩和段的長(zhǎng)度的范圍。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在目前我國(guó)高等級(jí)公路建設(shè)水平飛速發(fā)展的背景下，公路的路線設(shè)計(jì)仍存在一些和諧的因素，不利于我國(guó)基礎(chǔ)建設(shè)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)從公路的性質(zhì)和功能出發(fā)，綜合考慮沿線區(qū)域規(guī)劃與地質(zhì)條件，優(yōu)選路線方案，在減少占地、拆遷和環(huán)境污染的同時(shí)，將公路建設(shè)融于自然情景之中，為交通車(chē)輛提供舒適、安全、潔凈的運(yùn)行環(huán)境。

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