山區農村公路路線設計中存在的問題及其解決方案

薛 銀

(長治市通明公路勘察設計有限公司，山西 長治 046000)

1 山區農村公路的設計特點及流程

根據山區公路地形地物的復雜性、交通量較小及農村公路技術等級低的特點，應在設計前進行充分調查、科學謀劃，確定合理的工作步驟。(1)要根據項目功能、交通量預測及投資規模合理確定山區農村公路的技術等級，在充分考慮環境保護的情況下確定設計速度、設計車型及其他基本控制要素。(2)根據項目起終點及中間控制點通過合理穿越沿線各地理單元進行布線，解決路線走廊帶的問題。(3)將路線根據地形地物的復雜程度劃分為若干個設計單元，現場實際調查后擬定小的控制點，期間要注意整體填挖平衡，減少支擋結構物數量及確定哪些部位需要設置回頭曲線等特殊線形。(4)根據調查確定的小控制點進行反復布線比較，擬定出最佳的道路中線。

經廣泛調查分析，山區農村公路的交通組成與常規的公路有明顯差異，為了適應山區行車特點，確定更合理的平縱線形指標，從安全性、經濟性和便捷性角度出發，可將山區農村公路的設計車型分為小型車(6.0 m×1.8 m×2.0 m)，主要包括小汽車、中微型面包車及輕型貨車等，大型車(12.0 m×2.5 m×4.0 m)，主要包括載重汽車、大客車等，而常規公路上的拖掛車及集裝箱車不宜作為設計車型，因此在以縱斷面設計為控制的山區農村公路中，可以優化平縱指標。

2 平縱線形及其組合設計

2.1 選線

山區公路的選線是整個項目設計的關鍵，直接影響到建設規模，工程艱巨程度，環境的破壞程度等，對整個路網規劃、設計、施工、運營和養護也至關重要。為了充分保障山區農村公路的行車安全性，在選線階段就應該深入調查各個地形地貌單元，結合橫斷面和縱斷面反復比選道路中線的位置，利用各種線形單元和組合盡可能規避地形地質較差的路段，對山體的破壞，確保公路與環境的自然融合。山區沿河線選線過程中要時刻保持著兩側河岸、河流及路線三者之間的和諧，合理選取高低線，在合適部位跨河換岸。越嶺線選線過程中最關鍵的是選取合適的埡口翻越山嶺，同時還要尋找埡口附近的有利地形進行展線。

2.2 平縱組合設計

結合山區公路的技術等級，平縱組合控制的嚴格程度應根據其設計速度的不同而不同，當設計速度小于60 km/h時，可僅對急彎陡坡等視線不良路段進行平縱組合設計，一般路段若工程艱巨可不嚴格要求，當設計速度大于等于60 km/h時，全線各平縱線形單元均應進行平縱組合設計。平縱組合設計中遵循的一項基本原則就是“平包豎”，當無法滿足時，則應將平曲線和豎曲線適當拉開，單獨設置。山區公路平面設計主要以曲線來適應地形變化，不同曲線單元之間要合理設置直線，直線最短距離應不小于3 s行程。另外，為了保持線形均衡，視覺流暢，避免線形扭曲，盡量避免凸型豎曲線頂部或凹型豎曲線底部插入反向平曲線的組合。

2.3 視距問題

山區農村公路技術標準低，建設條件復雜，經常遇到急彎陡坡或繞山嘴等情況，又受限于投資規模和保護環境，不可能對現狀地形地貌進行過多的開挖，因此在這種復雜的情況下進行路線設計往往會導致諸多視距不良的問題，而視距又直接影響著行車安全，特別是當沿線交通設施未完善時，保證視距成為路線設計的重要控制因素，挖方路段尤為如此。設計時應盡量利用開闊及有利的地形穿越，保證橫向視距和縱向視距的要求，有條件的情況下盡可能采用較大的圓曲線半徑，嚴格控制彎道內側障礙物進入建筑限界。對于雙車道農村公路，縱向視距可選用停車視距進行驗證，單車道公路采用會車視距驗證，同時輔以反光凸面鏡，視距不良路段提示標牌等交通工程措施進行配合，保障行車安全。

2.4 連續上下坡問題

由于受到條件限制，山區農村公路為了克服較大高差或降低高差，往往在縱斷面設計時采用最大坡長和最大坡度進行極限組合，期望以最小的工程規模達到爬升的目的，而連續的上坡易使得車輛在行駛過程中輸出過大的功率，對于載重汽車甚至會出現速度降低太多，爬坡無力的現象，嚴重影響通行能力和行車安全。連續的下坡使得車輛在行駛過程中頻繁的制動，易對駕駛員心理造成壓力，同時還易造成制動失靈的嚴重后果。因此在路線設計時可適當展線，選擇有利地形布線以克服高差，盡量不要頻繁使用極限坡長和坡度組合，當條件困難不得已時，應根據設計車輛的動力性能以及設計速度，反復驗算坡長和縱坡取值的合理性，如圖1和圖2所示。

圖1 載重車爬坡速度與坡長曲線圖

圖2 載重車速度折減與坡長曲線圖

另一方面，兩段大縱坡之間應插入合理長度的緩和坡段供上坡車輛恢復爬坡降低的行駛速度以及減少下坡車輛的制動頻率，緩和坡段的坡度應滿足縱向排水的要求，并盡量不超過3%，其坡長的設置應以恢復上坡載重車輛正常速度所行駛的最小加速長度，并與對應的最小坡長對比，取二者的大值。對于連續上下坡路段，有用地條件的，也可在行車方向右側設置爬坡車道和避險車道，以提高通行能力和行車安全。

3 合成坡度控制

山區農村公路技術等級低、面臨的環境復雜，經常遇到急彎陡坡的線形組合，面對這種情況，僅從平面、縱斷面線形指標及其組合上控制仍然具有較大風險，彎道的合成坡度作為直接關系到行車安全和排水通暢的指標應受到重視。車輛由直線經緩和曲線進入彎道時，會產生逐漸變大的橫向力，這種橫向力由輪胎和路面的摩擦來平衡，彎道的圓曲線半徑越小，橫向力越大，乘客的舒適性就越低，車輛輪胎也承擔著打滑的風險。在緩和曲線部分就將橫斷面外側車道的橫坡逐漸抬高，讓車輛的一部分重力分離提供橫向力可以大大緩解乘客的不適感，這種超高橫坡與縱坡的組合即為合成坡度，也是路面排水的方向。在高等級公路中，縱坡和超高限制較嚴格，合成坡度基本能滿足要求，但山區農村公路的線形指標均比較低，為適應地形地物，經常出現大縱坡和大超高同時存在的情況，另一方面，以往合成坡度直接取縱坡和全超高進行驗算，大多未考慮在超高過渡段，路面外側的縱坡有明顯的抬高過程，實際上外邊線的縱坡值明顯高于中線的縱坡值，因此需要針對這種情況進行最不利合成坡度的驗算，以確保外側車道行車安全。在緩和坡段縱坡較小的路段，車輛由圓曲線經緩和曲線進入直線時，路面外側在超高漸變段的縱坡應比中線縱坡小，因此可能會導致合成坡度達不到0.5%的情況，這樣對路面排水的順暢造成影響，需要計算后調整縱坡滿足要求。

4 回頭曲線設置

當路線需要穿越的兩點之間高差過大，周邊又受地形地物限制無法進行自然展線時，則可通過設置回頭曲線滿足克服高差的目的。根據需要，回頭曲線可以設置在可以在同一自然坡面上，也可以在不同坡面上，布線時應注意橫斷面的布置，盡量達到填挖平衡，減少半填半挖的斷面，確實存在時應考慮設置擋土墻等構造物確保路基穩定。根據相關規范，為了達到同一坡面盡快克服高差的效果，回頭曲線的曲線半徑一般較小，當設計速度為20 km/h時，最小半徑為15 m，從行車安全的角度，為適應嚴格的圓曲線半徑要求，需要對圓曲線內側進行加寬，雙車道加寬寬度為3 m，縱坡通常不超過4.5%。回頭曲線前后的接線線形指標應均勻連續，滿足通視要求，上下線不宜相隔太近，并輔以限速及交通安全設施。

5 結 語

由于其環境的復雜性，山區農村公路建設需要在有限的投資和較低的技術等級下不斷地優化設計，解決許多影響行車安全和舒適性的問題。研究為設計人員進一步理解山區公路的工程建設特點，合理的選用路線平縱設計指標和線形元素提供了分析依據。