山区农村公路路线设计中存在的问题及其解决方案

2021-08-31薛银

黑龙江交通科技 2021年7期

薛银

(长治市通明公路勘察设计有限公司，山西长治 046000)

1 山区农村公路的设计特点及流程

根据山区公路地形地物的复杂性、交通量较小及农村公路技术等级低的特点，应在设计前进行充分调查、科学谋划，确定合理的工作步骤。(1)要根据项目功能、交通量预测及投资规模合理确定山区农村公路的技术等级，在充分考虑环境保护的情况下确定设计速度、设计车型及其他基本控制要素。(2)根据项目起终点及中间控制点通过合理穿越沿线各地理单元进行布线，解决路线走廊带的问题。(3)将路线根据地形地物的复杂程度划分为若干个设计单元，现场实际调查后拟定小的控制点，期间要注意整体填挖平衡，减少支挡结构物数量及确定哪些部位需要设置回头曲线等特殊线形。(4)根据调查确定的小控制点进行反复布线比较，拟定出最佳的道路中线。

经广泛调查分析，山区农村公路的交通组成与常规的公路有明显差异，为了适应山区行车特点，确定更合理的平纵线形指标，从安全性、经济性和便捷性角度出发，可将山区农村公路的设计车型分为小型车(6.0 m×1.8 m×2.0 m)，主要包括小汽车、中微型面包车及轻型货车等，大型车(12.0 m×2.5 m×4.0 m)，主要包括载重汽车、大客车等，而常规公路上的拖挂车及集装箱车不宜作为设计车型，因此在以纵断面设计为控制的山区农村公路中，可以优化平纵指标。

2 平纵线形及其组合设计

2.1 选线

山区公路的选线是整个项目设计的关键，直接影响到建设规模，工程艰巨程度，环境的破坏程度等，对整个路网规划、设计、施工、运营和养护也至关重要。为了充分保障山区农村公路的行车安全性，在选线阶段就应该深入调查各个地形地貌单元，结合横断面和纵断面反复比选道路中线的位置，利用各种线形单元和组合尽可能规避地形地质较差的路段，对山体的破坏，确保公路与环境的自然融合。山区沿河线选线过程中要时刻保持着两侧河岸、河流及路线三者之间的和谐，合理选取高低线，在合适部位跨河换岸。越岭线选线过程中最关键的是选取合适的垭口翻越山岭，同时还要寻找垭口附近的有利地形进行展线。

2.2 平纵组合设计

结合山区公路的技术等级，平纵组合控制的严格程度应根据其设计速度的不同而不同，当设计速度小于60 km/h时，可仅对急弯陡坡等视线不良路段进行平纵组合设计，一般路段若工程艰巨可不严格要求，当设计速度大于等于60 km/h时，全线各平纵线形单元均应进行平纵组合设计。平纵组合设计中遵循的一项基本原则就是“平包竖”，当无法满足时，则应将平曲线和竖曲线适当拉开，单独设置。山区公路平面设计主要以曲线来适应地形变化，不同曲线单元之间要合理设置直线，直线最短距离应不小于3 s行程。另外，为了保持线形均衡，视觉流畅，避免线形扭曲，尽量避免凸型竖曲线顶部或凹型竖曲线底部插入反向平曲线的组合。

2.3 视距问题

山区农村公路技术标准低，建设条件复杂，经常遇到急弯陡坡或绕山嘴等情况，又受限于投资规模和保护环境，不可能对现状地形地貌进行过多的开挖，因此在这种复杂的情况下进行路线设计往往会导致诸多视距不良的问题，而视距又直接影响着行车安全，特别是当沿线交通设施未完善时，保证视距成为路线设计的重要控制因素，挖方路段尤为如此。设计时应尽量利用开阔及有利的地形穿越，保证横向视距和纵向视距的要求，有条件的情况下尽可能采用较大的圆曲线半径，严格控制弯道内侧障碍物进入建筑限界。对于双车道农村公路，纵向视距可选用停车视距进行验证，单车道公路采用会车视距验证，同时辅以反光凸面镜，视距不良路段提示标牌等交通工程措施进行配合，保障行车安全。

2.4 连续上下坡问题

由于受到条件限制，山区农村公路为了克服较大高差或降低高差，往往在纵断面设计时采用最大坡长和最大坡度进行极限组合，期望以最小的工程规模达到爬升的目的，而连续的上坡易使得车辆在行驶过程中输出过大的功率，对于载重汽车甚至会出现速度降低太多，爬坡无力的现象，严重影响通行能力和行车安全。连续的下坡使得车辆在行驶过程中频繁的制动，易对驾驶员心理造成压力，同时还易造成制动失灵的严重后果。因此在路线设计时可适当展线，选择有利地形布线以克服高差，尽量不要频繁使用极限坡长和坡度组合，当条件困难不得已时，应根据设计车辆的动力性能以及设计速度，反复验算坡长和纵坡取值的合理性，如图1和图2所示。

图1 载重车爬坡速度与坡长曲线图

图2 载重车速度折减与坡长曲线图

另一方面，两段大纵坡之间应插入合理长度的缓和坡段供上坡车辆恢复爬坡降低的行驶速度以及减少下坡车辆的制动频率，缓和坡段的坡度应满足纵向排水的要求，并尽量不超过3%，其坡长的设置应以恢复上坡载重车辆正常速度所行驶的最小加速长度，并与对应的最小坡长对比，取二者的大值。对于连续上下坡路段，有用地条件的，也可在行车方向右侧设置爬坡车道和避险车道，以提高通行能力和行车安全。

3 合成坡度控制

山区农村公路技术等级低、面临的环境复杂，经常遇到急弯陡坡的线形组合，面对这种情况，仅从平面、纵断面线形指标及其组合上控制仍然具有较大风险，弯道的合成坡度作为直接关系到行车安全和排水通畅的指标应受到重视。车辆由直线经缓和曲线进入弯道时，会产生逐渐变大的横向力，这种横向力由轮胎和路面的摩擦来平衡，弯道的圆曲线半径越小，横向力越大，乘客的舒适性就越低，车辆轮胎也承担着打滑的风险。在缓和曲线部分就将横断面外侧车道的横坡逐渐抬高，让车辆的一部分重力分离提供横向力可以大大缓解乘客的不适感，这种超高横坡与纵坡的组合即为合成坡度，也是路面排水的方向。在高等级公路中，纵坡和超高限制较严格，合成坡度基本能满足要求，但山区农村公路的线形指标均比较低，为适应地形地物，经常出现大纵坡和大超高同时存在的情况，另一方面，以往合成坡度直接取纵坡和全超高进行验算，大多未考虑在超高过渡段，路面外侧的纵坡有明显的抬高过程，实际上外边线的纵坡值明显高于中线的纵坡值，因此需要针对这种情况进行最不利合成坡度的验算，以确保外侧车道行车安全。在缓和坡段纵坡较小的路段，车辆由圆曲线经缓和曲线进入直线时，路面外侧在超高渐变段的纵坡应比中线纵坡小，因此可能会导致合成坡度达不到0.5%的情况，这样对路面排水的顺畅造成影响，需要计算后调整纵坡满足要求。

4 回头曲线设置

当路线需要穿越的两点之间高差过大，周边又受地形地物限制无法进行自然展线时，则可通过设置回头曲线满足克服高差的目的。根据需要，回头曲线可以设置在可以在同一自然坡面上，也可以在不同坡面上，布线时应注意横断面的布置，尽量达到填挖平衡，减少半填半挖的断面，确实存在时应考虑设置挡土墙等构造物确保路基稳定。根据相关规范，为了达到同一坡面尽快克服高差的效果，回头曲线的曲线半径一般较小，当设计速度为20 km/h时，最小半径为15 m，从行车安全的角度，为适应严格的圆曲线半径要求，需要对圆曲线内侧进行加宽，双车道加宽宽度为3 m，纵坡通常不超过4.5%。回头曲线前后的接线线形指标应均匀连续，满足通视要求，上下线不宜相隔太近，并辅以限速及交通安全设施。