西非地區公路路線設計探討

李 敏

(中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710075)

0 引 言

科特迪瓦位于非洲西部，處于西非國家的中部，東接加納，西與利比里亞和幾內亞交界，北同馬里和布基納法索為鄰，南臨大西洋幾內亞灣，海岸線長約500 km，國土面積322463 km2。

1 工程概況

本項目位于科特迪瓦西北部的Denguélé區，由兩條主線及三條連接線組成，主線基本沿A7國道、B319省道舊路走向，其中A7國道連接奧迭內市與馬里邊境，B319省道連接奧迭內與幾內亞邊境。本項目是馬里、幾內亞連接科國北方的中西部與西南部地區的交通要道，是西非共同體(CEDEAO)公路網的重要部分，是馬里和幾內亞等國家通往科特迪瓦出?？诘闹匾ǖ?。本項目的建設為馬里、幾內亞到圣佩德羅港提供了一條暢通的道路并縮短了運輸距離，也給其它相鄰國家進入科國生產大區提供了便利條件，有助于西非共同體內部人員流動和物資運輸。

由圣佩德羅港至馬里邊境的道路，除本項目的奧迭內到馬里邊境路段外，圣佩德羅到奧迭內段均已鋪設瀝青路面，由于現狀道路沒有完整的路面結構，導致近年道路路況逐漸惡化，日常通行困難，雨季無法通行，安全事故時有發生，嚴重影響了道路的通行能力和使用功能，阻礙了區域發展。因此科特迪瓦政府迫切希望對現有道路進行整治，修建一條雙車道瀝青路面道路，并在國家公路網的總體發展政策下，將本項目規劃為優先實施工程。

2 科特迪瓦設計規范體系

科特迪瓦為法蘭西共同體成員國，目前國內工程項目建設依托法標體系，本項目路線設計主要參照依據為：法國交通和旅游設施部SETRA1994年8月出版的《法國干線公路規劃(ARP)》。

3 技術標準

3.1 技術標準的選擇

《法國干線公路規劃(ARP)》根據平面線位和延伸輪廓線的技術特性對公路進行等級劃分。其技術特性的差異主要體現在市區外短途路段的動態舒適性方面。即同一條道路在受地形的限制條件下，進行結構的幾何尺寸模擬后對同級別公路的不同速度進行選擇。

對于R型公路，進行以下等級區分。

(1)等級R60，適合起伏地勢，通常是成本和舒適性最佳折中方案(涉及到動態舒適性方面)。

(2)等級R80，適合較平緩的地勢，是較常使用的方案。

對于T型公路，進行以下等級區分：

(1)等級T80，適合起伏地勢，通常能夠同時滿足該類型公路舒適性和成本控制的要求。

(2)等級T100，適合較平緩的地勢，是較常使用的方案。

對現有公路進行規劃和改造，對目標公路類型的限定是嚴格的，但對等級的要求是相對寬松，可以在遵循其安全規定的范圍內作相應的調整。等級的定義在某些情況下可以做出相應的變動。安全規定特別是公路平面線位的安全性指標要求必須得到嚴格的遵守。

3.2 路線指標技術指標選用

《法國干線公路規劃(ARP)》中明確要求公路設計應能保證良好的安全性和舒適性。

駕駛人的舒適性要求應高于平縱面指標，如果設計者按照規范要求的最小速度來選取速度曲線。這樣就導致必須按照公路類型來確定最小半徑。

一方面，經常使用大半徑曲線會導致諸多不利情況；比如，會限制安全超車能力，會促使司機連續高速行車，不利于安全，尤其不利于交叉道口和某些難行車地點的安全。

另一方面，在條件受限制情況下，設計者為遵守與規劃線路連貫性有關的強制性規定而忽略運行速度的連續性，會導致小半徑曲線產生安全問題。

(1)曲線和連線的連貫性

對于新建公路來說，規劃線路是由直線、圓曲線和回旋線構成的；回旋線只能用于直線與環形曲線或兩條方向相反的環形曲線之間的連接。

同向曲線間直線段長度應不小于大半徑曲線V85速度3 s行程長度；為了簡便起見，在通常情況下可以取L=75 m，它與3 s和90 km/h是一致的。

新建公路禁止以下曲線形式：

①不同半徑相近的圓弧形組成的曲線；

②由一個或多個回旋曲線(即所謂的“OVE型”或“C型”曲線)的弧形連接的同方向環形曲線或其它連接曲線構成的曲線；

③由兩條直線連接的兩個回旋曲線的弧構成的曲線(即所謂的“尖峰曲線”)。

以上平面線形會導致駕駛員反映不及時，從而降低新建道路的安全性。

針對困難路段，可以采用“S型”曲線。當這兩個環形曲線未采用平順連接(非傾斜曲線)時，就必須預備一條50 m長的直線插入兩條曲線的連接線中。

(2)路線平面半徑

各種類型公路上能夠帶來安全和舒適的半徑規定值見表1。

表1 平曲線設置表

新建公路應滿足如下要求：

①避免大半徑連接的線形；

②條件允許時，優先選用直線線形，并交替運用平均曲線(大于圓曲線最小半徑，小于不設超高最小半徑)；交叉道口和良好條件下超車能見區域的定位時，直線運用不宜少于50%；

③在大于1 km大直線段的端頭及長大縱坡路線端頭，不宜使用半徑小于300 m的曲線；在直線段(0.5～1 km)較短段落的端部，不宜使用半徑小于200 m的曲線；

④當曲線相互連接時，其半徑R1和R2應該滿足下列條件：0.67

⑤不宜采用卵形、C形和尖峰形曲線。

(3)回旋線

公路直線段與半徑R小于不設超高圓曲線最小半徑連接處，應設置回旋線；在條件受限制情況下，可以采用如表2規定長度的較小值。

表2 回旋線設置表

對于引入圓曲線半徑小于其不設超高圓曲線最小半徑，建議采用表3長度。

表3 回旋線設置表

3.3 超高

當轉彎半徑小于40 m的時候，彎道上的超高取值6%。對于轉彎半徑在40 m和250 m之間，彎道上的超高由1/R的插值來決定，而250 m長的轉彎半徑對應的彎道上的超高則為2.5%。對于長度在250 m和400 m之間的轉彎半徑，彎道上的超高應為2.5%。當轉彎半徑超過了400 m，則需要根據具體情況參考以下超高設置值；

表4 不設超高的圓曲線最下半徑

表5 R60類型的公路超高設置表

表6 R80或T80類型的公路超高設置表

3.4 加寬

在曲率半徑小于200 m的曲線情況下，在轉彎處要進行路面加寬。這種加寬通常是有好處的，采用50/R循環車道，R表示半徑(m)。

在起伏不平路段，附加寬度的規定可以減為25/R。在條件受限制的情況下，也可以借助載重卡車的回旋圖來確定附加寬度。

3.5 縱斷面

縱斷面是由以其坡度(上坡或下坡)為特性的直線要素和以其半徑為特性的環形連接所構成的。

出于動力學舒適、尤其是視覺舒適的考慮，縱斷面的幾何參數應滿足表7所示的規定特性。

表7 最大縱坡表

在凸角上，這些最小值不足以永遠保證安全能見度條件，還要取決于速度，這些條件會導致在凸角上采用高于上表所示的半徑值。

比如，在R60型公路上，V85的實際速度為90 km/h，而能見度要求則導致使用大約3 300 m的凸角半徑。

此外，在轉彎處、交叉道口、交換道等特殊地點，能見度要求導致采用高于上表所示與常見斷面相關的最小值。

為了保證路面上和縱向排水工程中的徑流水的排泄暢通，宜采用下列最小縱向坡度：

(1)在有薄冰、路面橫向坡度小于0.5%的地區內：0.5%；

(2)在路塹的縱斷面上，縱向排水工程的下游附近入土不太深時：至少0.2%；

(3)為降水預備的回填斷面上：至少0.2%。

3.6 視距

隨速度V85變化的剎車距離見表8。

表8 最大縱坡表

4 本項目設計指標采用情況

根據擬建項目的使用任務、性質和功能，結合現有APD資料、沿線地形條件、車輛構成、駕駛習慣以及業主接受程度等因素，綜合考慮區域其它公路網的銜接和服務水平的協調，本項目按《法國干線公路規劃(ARP)》中雙向兩車道標準實施，具體設計原理及論述研究如下。

奧迭內至馬里邊境段(OM段))設計時速為100 km/h，橫斷面寬度為10.4 m；Kimbirila Sud至幾內亞邊境段(KG段)設計速度為100 km/h，橫斷面寬度為10.4 m；連接線(B1-KS，B2-SK，B3-MK)設計時速為80 km/h，橫斷面寬度為9.0 m。

本項目公路設計等級為T100及R80，由于現有道路現狀不能達到所要求的服務水平及行車安全要求，為提高道路服務水平，改善行車安全，增大通行能力，需重新設計本項目平縱面幾何要素。

平面：為滿足T100、R80等級下的行車要求，保證駕駛的舒適度和安全性，路線平面指標應滿足表9要求。

表9 路線平面指標表

根據設計速度，當曲線半徑較小時，采用設有超高的圓曲線半徑時，需設置回旋線。

回旋線的長度取決于所選擇的曲線半徑和采用的設計速度。

回旋線長度L采用如下公式計算

L=min(6R0.4；67.0 m)

(1)

結合本項目路線平面現狀，依據主線及連接線對于平面指標的要求，對舊路不滿足規范路段增大半徑，改善行車條件，同時盡量減少對沿線農作物用地的影響，對于舊有橋梁路段，無法利用的考慮將線位偏移，新建構造物。

縱斷面：為滿足T100或R80等級下行車舒適度及行車安全。本項目縱斷面的幾何參數需滿足表10中的極限值。

表10 路線縱面指標表

5 總 結

通過對《法國干線公路規劃(ARP)》的分析，并與國內設計思路進行對比，研究結論主要如下。

(1)西非法語區高等級公路建設目前尚處于成長階段，技術標準對法標依重較多，實際設計中，除對規范的完全執行外，科特迪瓦監理對填挖平衡嚴格要求，即考慮項目計價方最小的方案往往會成為最優方案。

(2)路線平面設計中，科特迪瓦監理要求構造物布設盡量位于直線段，以方便施工，對于沿線構造物嚴格控制數量，以降低工程量。

(3)由于項目處于廣闊的丘陵地帶，縱面設計時縱坡應均勻、平緩。在滿足規范的前提下，應盡量采用平緩的縱坡，保證行車的安全性與舒適性。同時道路所處區域降雨較多，為保證道路安全，滿足涵洞處控制標高等要求，在APD縱面基礎上進行了調整，在減少雨水對道路影響的同時，盡可能有效降低工程規模。

(4)隨著西非地區的經濟社會發展，法國標準的設計原理已不能完全適應其實際需要?？辈煸O計階段需要與現場監理就項目特點結合國內豐富設計理念，提出優化的思路，以使公路服務水平向著更高層次進步。