湖南省农村公路技术标准的探讨

陈爱军，蔡诚秀，赵筱阳

（1.湖南工程学院 建筑工程学院，湘潭 411108；2.中南大学 土木工程学院，长沙 410083）

农村公路是公路的重要组成部分，是农村地区最主要甚至是某些地区唯一的出行通道.加快农村公路建设，既是城镇化建设的必然要求，又是社会主义新农村建设的重要内容.“十一五”期间，我国农村公路建设取得很大成就，农村公路的建设投资力度、总里程的增长、经济社会效益是前所未有的，农村公路建设为社会经济发展、解决“三农”问题做出了重要贡献.

但从总体上讲，农村公路总量仍显不足、通达深度不够、技术等级低、路面质量差、抗灾能力弱的问题仍很突出.特别是湖南省农村地区经济条件相对落后，农村公路的建设相对滞后，对农村公路的建设管理存在一些漏洞和盲区，现有的农村公路建设标准缺乏针对性和指导性，在实际的执行过程中随意性较大，严重影响了农村公路的使用效果和服务年限.这期间，我国公路学者对农村公路的技术标准进行了初步的研究，冯晓［1］针对重庆山区农村公路的特点提出了相应的设计指标，邓德君［2］探讨了甘肃省的农村公路技术标准及路面结构研究，卞凤兰［3］研究了江苏省的农村公路技术标准，王艳丰［4］对农村公路的设计进行了全面的分析.但是，由于我国各地自然条件和经济水平差别较大，实行统一的农村公路技术标准也是不现实的，针对湖南以丘陵山地为主的农村公路开展研究并提出适用于我省的农村公路技术标准具有较强的理论和实践意义.

1 湖南地形地貌特征

湖南在全国总地势地貌轮廓中，属自西向东呈梯级降低的云贵高原东延部分和东南山丘转折线南端.东面有山脉与江西相隔，南面是由大庾、骑田、萌渚、都庞和越城诸岭组成的五岭山脉（南岭山脉），西面有北东南西走向的雪峰武陵山脉.北段海拔500～1500m，南段海拔1000～1500m.石门境内的壶瓶山为湖南省境最高峰，海拔2099m.湘中大部分为断续红岩盆地、灰岩盆地及丘陵、阶地，海拔在500m以下.北部是全省地势最低、最平坦的洞庭湖平原，海拔大都在50m以下，临谷花州，海拔仅23米，是省内地面最低点.因此，湖南省的地貌轮廓是东、南、西三面环山，中部丘岗起伏，北部湖盆平原展开.全省以山地、丘陵为主，山地面积1084.9万公顷，占全省总面积的51.22%（包括山原面积1.66%）；丘陵面积326.27万公顷，占15.40%；岗地面积293.8万公顷，占13.87%；平原面积277.9万公顷，占13.12%；水面135.33万公顷，占6.39%.

2 农村公路等级的分类

农村公路等级的分类应结合本地区的经济发展程度，照顾大多数、因地制宜、实事求是，科学、合理确定，确保工程建设投资与效益的统一.

文献［5］（以下简称标准）规定公路等级分为高速公路、一级公路、二级公路、三级公路和四级公路.公路等级选用的基本原则是根据公路功能、路网规划、交通量、并充分考虑项目所在地区的综合运输体系、远期发展等经论证后确定.

同时，我国各省份对农村公路的分类也不一致，如《甘肃省农村公路工程技术标准》中主要县道选用部颁三级及以上标准，主要乡道选用部颁四级及以上标准，村道一般以农一级、农二级为主，重要村道可选用四级路标准.福建《关于加强农村公路建设管理的若干意见》中公路等级县道原则应达到三级以上，乡村道应达到四级以上.山东省对连接村庄较多的农村干线公路，可按三级路修建；仅为1～2个村服务的支线公路，按四级路标准的低限修建.《湖南省农村公路建设管理试行办法》：县到乡镇（县道）公路采用四级及以上公路技术标准，通畅工程中的县、乡道应基本达到四级公路技术标准.

《标准》规定：三级公路为主要供汽车行驶的双车道公路，双车道三级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000～6000辆；四级公路为主要供汽车行驶的双车道或单车道公路，双车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量2000辆以下.单车道四级公路应能适应将各种车辆折合成小客车的年平均日交通量400辆以下.

农村公路的主要功能是连接县城与乡镇，乡镇与行政村或村与村之间的道路，在公路网络中一般等级最低，交通量差别较大，对于经济较好的县乡道交通量较大，经济落后的县乡道交通量较小.在一般农村地区，农村公路作为唯一的运输通道，对当地的农民出行和繁荣农村经济起着重要作用.因此，综上所述，在《标准》的基础上，主要根据交通量确定农村公路等级，对于年平均日交通量2000辆以上的主要县道和乡道可以按三级公路标准选用；对于年平均日交通量2000～200辆的县道、乡道可以采用四级公路双车道标准（简称四双路）；对于年平均日交通量在200～50辆的乡道采用单车道四级公路标准（简称四单路）；村道的年平均日交通量一般在50辆以下，可以采用等外公路（简称等外路）.

3 主要设计指标的选用

3.1 设计速度的确定

设计速度是指在气象条件良好，汽车运行只受道路本身条件的影响时，具有中等驾驶水平的驾驶人员能够保持安全顺适行车的速度.设计速度是决定公路几何线形的基本依据，它对确定公路的曲线半径、超高、视距等技术指标起着决定性的作用，同时也影响着行车道的宽度和数量.文献［6］对设计速度的取值规定见表1.

表1 设计速度的规范值

课题组在调研中发现，我省农村公路各种车辆的最高行驶速度基本上都集中在20～50km／h之间，个别小客车会超过50km／h.由表1中可知，二级公路的设计速度都高于50km／h，但是三级公路的设计速度又偏低，不能满足一些地区的车辆行驶需要；同时，客观上不同地形条件下的平纵线形差别较大，将导致同一等级公路的行驶速度相差较大；因此，把三级公路按地形不同分别取设计速度50km／h和40km／h，四双路、四单路和等外路的设计速度分别取30km／h、20km／h和15km／h，这样各等级公路的设计速度跨越值较小，既能保证车速较高的小客车快速通行，也能适当照顾速度慢的农用车辆，具体设计速度取值见表2.

表2 设计速度取值

3.2 平面圆曲线最小半径的确定

圆曲线半径是平面线形主要技术指标，行驶在圆曲线上的汽车由于受离心力作用，横向稳定性与曲线半径的大小密切相关，同时，曲线半径的大小也影响山区公路填挖高度和工程造价.从汽车行驶受力平衡可以推导出圆曲线半径的表达式如下：

式中：

R－圆曲线半径（m）；

V－设计速度（km／h）；

μ－路面与轮胎间的横向力系数；

i－路面超高横坡度（%）.

在设计车速V确定的情况下，最小半径Rmin取决于μ和i的大小.国内外调查资料从人的承受能力与舒适感考虑［7］，均认为：

当μ＜0.15时，转弯不感到有曲线的存在，很平稳；

当μ＝0.15时，转弯感到有曲线的存在，但尚平稳；

当μ＝0.20时，已感到有曲线的存在，并感到不平稳；

当μ＝0.35时，感到有曲线的存在，并感到不稳定；

当μ＞0.40时，转弯非常不稳定，有倾覆的危险.

综上所述，μ值越大，人的感觉越不舒服且行车越不稳定，必须加以限制.而且，在车速较高的情况下，为了平衡离心力要设置较大的超高，但道路上车辆的行驶速度不一致，在混合交通的道路上，不仅要照顾快车，还要考虑到慢车的安全，特别是以农用车辆为主的道路，车速较慢，甚至不需设置超高，因此，最大超高imax也必须限制.根据文献［6］，结合农村地区的实际情况，采用的最大横向力、最大超高和计算的最小半径Rmin见表3.

表3 圆曲线最小半径的计算参数及取值

需要说明的是，文献［6］规定圆曲线最小半径分为极限最小半径、一般最小半径和不设超高最小半径，而农村公路的线形主要受地形地物限制，地形平坦且不受地物限制时，圆曲线半径会远远超过极限最小半径的要求；地形地物限制较严时，就只能采用极限最小半径，所以一般最小半径和不设超高最小半径对农村公路的实际意义不大，一般只按极限最小半径设计.

3.3 路基路面宽度的确定

农村公路一般采用双车道或单车道公路，路基包括路面（行车道）和路肩两部分.行车道宽度包括车辆宽度和富余宽度.我国农村公路车辆最大宽度为2.5m，取车辆宽度为2.5m.富余宽度是指对向行驶时两车箱之间的安全间隙和车辆轮胎至路面边缘的安全距离.文献［6］车道宽度计算公式如下：

单车道：

双车道：

式中：a—车箱宽度，取2.5m；

c—汽车轮距，取1.8m；

2x—两车箱安全间隙（m）；

y—轮胎与路面边缘之间的安全距离（m）.

根据大量观测，得出计算x，y的经验公式为：

式中各指标含义见前述公式.

另外，路肩的主要作用是保护行车道路面以及提供行车侧向余宽，对于单车道公路还可以供紧急错车之用.根据现场大量观测发现，对于交通量很小的村道而又没有设计足够的错车道时，如果两辆小轿车必须错车时，3.5m的路基宽度是可以满足紧急错车的.为了节省建设成本和道路占地，等外路的路面宽度可以取3.0m，但路肩必须压实紧密且需初步硬化（如采用泥结碎石或块石铺砌）.综上所述，路基路面宽度各项取值见表4.

表4 农村公路路基路面宽度

交通部《农村公路建设指导意见》规定：新建公路路基宽度，单车道不应小于4.5m，双车道不应小于6.5m；改建公路路基宽度无法满足上述规定时，可保持原路基宽度不变.由此可见，表4路基宽度取值与交通部《农村公路建设指导意见》是一致的，我省的绝大多数等外路实际上是旧路改建的，4.0m的路基宽度既节省了工程造价，又能满足基本的行车需求.

3.4 最大纵坡的确定

最大纵坡是在指在纵坡设计时各级道路允许采用的最大坡度值，它是道路纵断面设计的重要控制指标，在地形起伏较大地区，直接影响路线的长短、使用质量、运输成本及工程造价.各级道路允许的最大纵坡是根据汽车的动力特性、道路等级、自然条件以及经济等因素，通过综合分析，全面考虑，合理确定的.

汽车的最大爬坡能力是用最大爬坡坡度评定的.最大爬坡度系指汽车在坚硬路面上用最低档等速行驶时所能克服的最大坡度.最大爬坡度是汽车动力性能的主要评定指标，最大爬坡度的坡道倾角α可以用下式计算：

式中：

α1max—最低档行驶所能克服的最大坡道倾角；

f—滚动阻力系数；

D1max—最低档的最大动力因数；

在公式5中各项参数的取值时，取用国产典型载重汽车的相应参数，因为小客车的爬坡性能和行驶速度受纵坡的影响较小.计算结果表明，几种典型载重汽车的最大爬坡度都超过20%.然而，确定最大纵坡不能只考虑汽车的爬坡性能，还要考虑车辆在纵坡上行驶是否能快速、安全和经济等.文献［6］规定了公路的最大纵坡取值见表5.

表5 最大纵坡规范值

实际上，课题组在调研过程中，对我省山区农村公路的最大纵坡进行了大量调查，调查发现最大纵坡在10%～12%之间.因此，为了适应我省丘陵及山区的地形，减少填挖高度，降低工程造价，农村公路的纵坡可以适当提高.而且，农村公路的交通量主要以小汽车、农用拖拉机、摩托车为主，它们所能克服的纵坡也较大.对于个别海拔较高山区的农村公路，冬季容易冰冻积雪对行车产生较大威胁，最大纵坡可以降低2%～3%.为此，在参考文献［6］基础上，推荐农村公路最大纵坡见表6.

表6 农村公路最大纵坡

4 结 语

湖南省农村公路标准的选用应充分考虑以丘陵、山地地形为主的实际情况，不能盲目攀比擅自提高，也不宜图简单省事搞“一刀切”，应切实做到从农村公路的建设实际需要出发，从当地公路交通发展出发，在保证工程质量和行车安全的前提下，高效利用农村公路建设资金，建设出让广大农村地区人员满意的出行之路和发展之路.本文提出的技术标准充分考虑了湖南省的实际情况，具有较好的可行性、合理性和经济性，容易被各地公路建设部门推广使用.

［1］冯 晓，覃 波，徐 勇.重庆山区农村公路建设技术指标采用探讨［J］.重庆交通大学学报，2007，6（5）：108－111.

［2］邓君德.甘肃省农村公路技术标准和路面结构形式探讨［J］.公路交通科技（应用技术版），2010，77（10）：74－77.

［3］卞凤兰.江苏省农村公路工程技术标准的研究［D］.南京：东南大学硕士论文，2010.

［4］王艳丰.农村公路技术标准研究［D］.西安：长安大学硕士论文，2007.

［5］中华人民共和国交通部.公路工程技术标准［S］.2004－01－29.

［6］中华人民共和国交通部.公路路线设计规范［S］.2006－07－07.

［7］张雨化.道路勘测设计［M］.北京：人民交通出版社，1997.