歐洲標準體系下城市道路路線設計探討

柳旭東，許磊，葛勝錦

(1.中交柏嘉工程技術研究院有限公司，陜西 西安 710065；2.中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710075)

近年來，隨著國內基建市場的萎縮及“一帶一路”的實施，中國企業陸續走向海外，拓展國際工程業務市場，主持或承建了一大批基礎設施項目，如肯尼亞的蒙巴薩-內羅畢標軌鐵路、斯里蘭卡的科倫坡港口城和漢班托塔港二期工程、中泰鐵路、中老鐵路、匈塞快速鐵路、中巴KKH公路、塞內加爾捷斯到圖巴高速公路及正在建設中的科特迪瓦阿比讓四橋、巴拿馬運河四橋等。這些項目大多采用歐洲標準或美國標準建設，以“設計-采購-施工”總承包(EPC)模式實施，其依據的技術標準規范體系與中國標準規范存在較大差異，尤其是歐洲標準(以法國規范為主)，無論是在專業技術要求還是工作方法與管理流程方面都存在較大差異。

科特迪瓦阿比讓四橋位于科特迪瓦的經濟首都阿比讓市，是連接約普貢和普拉多地區的沿海城市結構性干道項目，采用歐洲標準(法國規范)建設運營。項目全長7.490 km(不含連接線)，設置4處環形立體交叉(類似于國內的菱形互通，地面采用環形交叉口)、1處部分互通式立體交叉，主體控制性工程為跨越Banco灣的主橋(采用7×90 m預應力砼變截面連續箱梁)，是科特迪瓦已建成和在建的最大工程總承包項目。該文結合該項目，探討歐洲標準(法國規范)體系下城市快速道路路線幾何設計技術方法、專業流程要求及規范指標的運用方式。

1 城市道路分類

法國規范中，根據即將建設的道路所要達到的目標，將城市道路分成具有高速公路特征的城市快速道路(A型道路)和其他城市快速道路(U型道路)兩類。

1.1 A型道路

A型道路的特點及所要達到的主要要求如下：1) 過境運輸相對重要；2) 可融入高速公路的某條線路，在幾何構造與服務質量方面與高速公路具有相當特征；3) 道路與所在地之間相互關系不甚密切。達到以上要求的道路，其設計速度一般為100 km/h，稱之為A100型道路。

A型道路有時也具有以下特點：1) 不同區域之間的交換型運輸與當地短途運輸占相當大比例，交通量較大；2) 交叉口出現頻率較高。具有以上特點的道路，其設計速度一般為80 km/h，稱之為A80型道路。

需注意的是，A型道路的交叉均采用立體交叉。

1.2 U型道路

U型道路的特點及所要達到的主要要求如下：1) 與某一高度城市化的區域或即將城市化的區域之間存在功能性聯系；2) 短距離不同區域間的交換型運輸占主導地位；3) 交叉口較多，可保證來往車輛的通暢性；4) 力求使道路用地方案與車行道、人行道、公交站點的布局設計融為一體。

U型道路的尺寸按照80或60 km/h的設計速度確定，具體選擇80 km/h還是60 km/h，則需結合其他目標綜合考慮。如當限制因素的影響不是非常大或中距離運輸比本地短距離運輸更重要時，可將設計速度定為60 km/h。以上兩種不同時速的道路分別稱為U80型、U60型道路。

需注意的是，U型道路一般情況下采用平面交叉，某些特定情況下也可采用立體交叉。同時在進行U型道路幾何設計時，不能使其具備高速公路的外觀，因為這樣會導致車速變快，增加行車風險。

2 應用實例分析

阿比讓四橋起點位于約普貢西邊的Terminalias街，由西向東依次經過主(Principal)大道、K9、M48及K78公路后，設置一條長約1 394 m的高架橋跨過Banco潟湖、和平大道、西部大道及現有鐵路，然后通過現有Reboul大街軸線連接至終點的Indénié立交橋，路線主線全長約7.490 km。

2.1 道路平面設計

道路平面由直線、圓曲線、回旋線三要素組成。平面線形旨在保障較好的安全性和舒適性，并與地形、景觀、環境等相協調。城市道路不同于公路，其對平面指標的要求較低。

2.1.1 A型道路

A型道路半徑及超高的選取見表1。對于長度界于最小半徑與超高最小時的半徑之間的平面半徑，超高值根據線性插值法確定；對于長度界于超高最小時的半徑與無超高時的半徑之間的平面半徑，超高值定為+2.5%。

表1 法國規范中A型道路半徑及超高

按照最低標準計算的曲線，不得有絕對的隔離點。平面與環境的條件應使車輛在該曲線上行駛時能達到適當的速度。

為使道路在彎曲處達到要求，使用戶在到達該路段之前能有充分準備，同時使超高逐漸變化以保持駕駛的穩定和舒適，對于半徑長度小于無超高時的半徑的彎道配備銜接路段，即回旋曲線。其長度L為以下二者中的較大者：

L=14(δ1-δ0)

L=R/9

式中：δ1為初始坡度，δ0為曲線的超高，按照代數方法確定；R為最小半徑。

如果遵守了該規則卻導致嚴重約束，在半徑較小的情況下可進行適當調整。

2.1.2 U型道路

在U型道路上，如果圓曲線半徑較大，則路面不需要向彎內傾斜，此時路面傾斜度根據排水要求而定。U型道路半徑及超高的選取見表2。如果路旁有障礙物或接近十字路口，為保證視距條件，半徑長度一般不得小于無超高時的正常半徑。

表2 法國規范中U型道路半徑及超高

2.1.3 中國公路圓曲線最小半徑(見表3)

表3 中國公路圓曲線最小半徑

2.1.4 阿比讓四橋路線平面設計

阿比讓四橋項目全線共設置8處曲線，PK5.66之前采用A80型設計基準，最小半徑R=400 m，無需設置緩和曲線；PK5.66之后采用U60型設計基準，最小半徑R=300 m，無需設置緩和曲線。路線平面指標的選取見表4。

表4 阿比讓四橋項目的平面設計指標

3 縱斷面設計

法國規范ICTAVRU CERTU-2009《城市快速道路設計技術條件指令》對城市快速道路縱斷面設計的規定較簡單，設計時可參考其他法國公路規范共同確定。

3.1 坡度與坡長

任何斜面與坡道的平均傾斜度(坡度)都不得高于表5中的π值。某些路段的傾斜度允許有所偏高，但該路段的長度需在30 m以內，且傾斜度最大不得大于1.5π。同時U型道路十字路口附近的傾斜度不宜高于3%。

表5 法國規范中斜面與坡道的平均傾斜度

另外，為保證水流(一部分是道路上的，另一部分是縱向排水溝中的)能順利排出，建議采納如下縱向傾斜度：1) 道路上的橫向斜坡度(橫坡)低于0.5%時，縱向傾斜度最小不得低于0.5%；2) 有路墊的較長路段采用至少0.2%的縱向傾斜度，使縱向排水工程不至于在上游一側深入土壤的厚度太深；3) 預備填土的路段采用至少0.2%的縱向傾斜度，以便于水流排放。

中國公路最大縱坡、最小坡長和最大縱坡坡長的相關規定見表6。

表6 中國公路的最大縱坡、最小坡長和最大縱坡坡長

3.2 縱斷面半徑

(1) 凸形豎曲線。凸形豎曲線半徑對視距與舒適度(垂直加速)均有影響，而視距對凸形豎曲線半徑更具決定意義。法國規范中凸形豎曲線半徑的取值見表7。接近十字路口或有車道分離或并入時，凸形豎曲線半徑需大于表7中的正常半徑。

表7 法國規范中凸形豎曲線半徑

(2) 凹形豎曲線。凹形豎曲線半徑主要決定道路舒適度。法國規范中凹形豎曲線半徑的極限值見表8。

表8 法國規范中凹形豎曲線半徑的極限值

(3) 中國公路豎曲線半徑見表9。

表9 中國公路的豎曲線半徑

3.3 阿比讓四橋項目的縱斷面設計

阿比讓四橋項目的縱斷面設計指標見表10。其中：除K9與M48環島中間的0.18%縱坡外，PK0+000—PK5+663.452段的縱面設計指標滿足法國規范要求。該段位于直線段，路拱橫坡為2.5%，完全滿足路面排水需求。因此，其縱坡小于規范要求的0.5%可以理解并接受。除與Reboul大街連接處的最大縱坡(7.91%)外，PK5+663.452—PK7+490.441段縱面設計指標滿足法國規范ICTAVRU CERTU-2009中的推薦值。與Reboul大街連接處的縱坡在Reboul大街與Indénié立交橋靠近的地方，與現有舊路路線參數一致，若進行調整，會影響Indénié立交橋，且需修建超過250 m的支擋。

表10 阿比讓四橋項目的縱斷面設計指標

4 平面與縱斷面的協調

道路線形設計除應符合行駛力學要求外，還應考慮用路者的視覺、心理與生理方面的要求，以提高汽車行駛安全性、舒適性和經濟性。因此，應加強平面線形與縱斷面線形的協調配合。

不同于中國規范要求的“平包豎”，歐洲標準(法國規范)對平、縱線形組合的要求如下：

(1) 盡量使平面曲線和縱斷面曲線重合，同時遵守平面半徑和豎曲線半徑之間的固定比率(例如保證垂直半徑大于水平半徑的6倍)。

(2) 避免曲線的緩坡起始段(小于300 m)位于縱剖面高位點之上，因為這樣會導致駕駛員對轉彎的預知感下降。

(3) 避免將十字路口或進口定位在高位點、曲線上或能見度低的區域。

5 橫斷面設計

歐洲標準(法國規范)中道路橫斷面組成與中國道路橫斷面相似，包含行車道、硬路肩、土路肩等。阿比讓四橋PK0+000—PK5+663.452段采用雙向六車道高速公路標準，設計速度80 km/h；PK5+663.452—PK7+490.441段采用雙向四車道公路標準，設計速度60 km/h。因兼顧城市道路功能，其橫斷面組成還包括人行道。A型、U型標準橫斷面組成(見圖1、圖2)相同，只是行車道數量略有差異。

圖1 A型道路標準橫斷面(單位：cm)

圖2 U型道路標準橫斷面(單位：cm)

6 結語

在全球化進程不斷加快的今天，隨著“一帶一路”倡議的推進和國際工程項目的日漸增多，國內的勘測設計企業在這些項目中與世界各國的優秀咨詢公司進行面對面交鋒，給國內工程技術人員提出了更高的挑戰和要求，要求其在熟練掌握國內標準規范的同時，積極學習、吸取和借鑒國外優秀標準先進的理論、技術和方法，提高企業和個人的素質，進而加強在國際工程市場中的競爭力，真正高效踐行“一帶一路”政策與號召。該文結合科特迪瓦阿比讓四橋建設項目，分析歐洲標準(法國規范)體系下城市快速道路的路線立交幾何設計的專業技術、方法流程及注意事項，供類似國際工程設計施工總承包項目應用參考。