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摘要:越嶺線普遍具有地形復雜,相對高差大的特點,路線標準的采用通常受路線平均縱坡大小的控制,因此,對選線的要求較高。該文主要根據普通國省干線公路設計實例進行總結,對越嶺線連續(xù)長大下坡設計中平均縱坡的控制、下坡段路線走廊帶、埡口位置及穿越埡口方案的選擇等提出建議,以期為類似的工程提供參考。
關鍵詞:越嶺線;平均縱坡;走廊帶;埡口選擇
近年來隨著我國經濟快速發(fā)展,普通國省干線的建設在逐年增加,給千萬百姓帶來了切實的便利與機遇,同時也對公路建設的設計理念提出了更高的要求,更多地強調“以人為本”,注重行車的安全、舒適與快捷。福建地區(qū)依山傍海,地形復雜多變,高差起伏大,公路建設中“越嶺線”占據著較大比例,為了更系統(tǒng)地設計一條安全舒適的越嶺線,本文結合福建省普通國省干線公路建設中的設計實例,對越嶺線設計要點的控制做出一些總結,以期為類似的工程提供參考。
1越嶺線技術標準擬定的原則
越嶺線的建設標準,主要取決于相對高差的大小,高差越大時,標準的采用越重要,它直接影響著項目建設的可行性與工程造價的合理性。因此,前期的路線方案應在大比例、大范圍的地形圖上深入研究,不應遺漏任何有價值的路線廊帶,再根據區(qū)域地形、地質、工程經濟等,結合遠景交通量的預測,經充分論證后再選用合理的設計時速、路幅寬度等各項技術標準。目前,隨著國高網的不斷完善,福建地區(qū)各市縣基本輻射了高速公路,國省道過境交通壓力相對有所緩和,普通國省干線公路現階段更多地承擔起“集散功能”。因此,普通國省干線公路中的越嶺線在相對高差大于200m時,建議采用“二級公路”標準,應避免研究不深入,盲目推崇“超前理念”選用高標準,對山體進行過度破壞,而造成工程投資建設的不合理。
2越嶺線的設計要點
2.1越嶺線平均縱坡的控制
二級公路、三級公路、四級公路的越嶺路線的連續(xù)上坡或下坡路段,路線規(guī)范規(guī)定相對高差為200~500m時,平均縱坡應不大于5.5%;相對高差大于500m時,平均縱坡應不大于5%。任意連續(xù)3km路段的平均縱坡宜不大于5.5%[1]。在平均縱坡控制的過程中,還應重視以下幾點對縱坡分布有影響的關鍵點,避免設計過程出現反復。(1)項目沿線的地形、地質情況及古文物等其它的控制點。(2)設置平面交叉口路段,主要公路在交叉范圍內的縱坡應在0.15%~3%內。(3)設置橋梁處,大、中橋上的縱坡不宜大于4%,橋頭引道縱坡不宜大于5%。(4)設置隧道處,隧道內的縱坡應控制大于0.3%并小于3%。如普通國省干線“縱三”周寧城關至寧德蕉城界公路,路線經過周寧縣梧柏洋埡口標高為814.7m,根據國省干線實施方案路線途經的周寧咸村鎮(zhèn)的標高為99.4m,相對高差達715m。在路線方案研究階段,根據大比例的地形圖分析,路線途經的咸格村所在的山脊線標高為連續(xù)下坡段中部的最高點,是15.5km連續(xù)長下坡必須經過的路段,因此,該路段原地面標高就成為了本項目平均縱坡分布的重要控制點,整個下坡段以咸格村為界分成了2個路段進行控制,由于高差大于規(guī)范要求的500m,故平均縱坡以不大于5%,任意連續(xù)3km路段的平均縱坡不大于5.5%進行控制。最后本項目平均縱坡控制在4.6%,且未出現起伏坡等情況,達到整體連續(xù)均衡的效果。若路線設計時未抓住這個地形變化關鍵點,在整個平均縱坡的控制過程中將造成巨大的返工(詳見圖1)。
2.2越嶺線連續(xù)下坡段路線走廊帶的選擇
越嶺線公路連續(xù)展線下坡,受地形控制,斷面形式通常以半填半挖斷面、全挖斷面等形式為主,其特點是公路單側為臨崖、臨水等高危情景,給駕駛人員帶來較大的心理負擔,若遇緊急情況,會造成無法挽回的交通事故。對于連續(xù)長下坡公路,有條件時,路線的布設建議選擇下坡車道位于挖方一側的廊帶,這樣對駕駛員的安全行駛心理較為有利,且有利于緊急避險車道的設置(緊急避險車道制動段為上坡),挖方側順應地形變化,有利于避險車道的布設。如國道237屏南路下至屏西公路工程,屏南縣水竹洋段K47+100~K51+200連續(xù)下坡段,路線于水竹洋村(谷底)南北側地形各布置了一個方案,北側路線下坡車道位于挖方一側,南側路線下坡車道位于臨崖一側,初設階段做了同深度的方案比選,詳見圖2~3。推薦K線增加一座中橋,造價稍高,但線形較為平順協(xié)調,下坡車道位于挖方側,順應地形設置一處避險車道,有利行車安全。水竹洋比較線路線較長,平均縱坡較K線平緩,但平面線形指標不如推薦K線,下坡車道位于臨崖一側,避險車道設置難度大。經綜合比選,在工程造價與地質相當的情況下,優(yōu)先采用了下坡車道位于挖方一側廊帶為推薦方案,詳見表1。
2.3路線穿越埡口位置及其方案的選擇
越嶺線設計中,公路展線所通過的埡口高程,通常影響著路線技術標準的采用及建設里程長度。根據越嶺地形,存在不同高程的埡口時,通常選擇標高較低的埡口,其展線里程最短,工程造價最省,但同時應做好埡口處地質勘察。設計中建議根據擬建項目的起終點、控制點,在大比例1∶10000的地形圖上深入研究,利用CAD設計中的“快速選擇”命令,快速地選取出不同標高埡口處的等高線,快速清晰地判斷出整個項目區(qū)域內的山形走向,此時不同高程的埡口較為明朗。穿過埡口的方案,通常有修隧道或明挖路塹2種。(1)隧道方案:適用于山體陡高、瘦薄的地形,此時修建隧道方案里程短,能高效地改善線形指標,并降低越嶺線過嶺的標高,縮短建設里程,性價比高。(2)明挖路塹方案:適合于橫坡平緩的地形,利用地形走勢進行展線,采用明挖路塹的方案穿過埡口,路線里程得到繞長,能較好地改善越嶺線的平均縱坡。
2.4越嶺線應避免穿越集鎮(zhèn)區(qū)
普通公路多以集散功能為主,道路輻射村莊較多。由于現階段鄉(xiāng)鎮(zhèn)的居民,交通安全意識不夠強,行人隨意橫穿公路較為普遍,農用車、摩托車等隨意占道。越嶺線的連續(xù)下坡,會造成汽車長時間剎車引發(fā)剎車片熱衰竭,導致剎車失靈,引發(fā)交通事故。如國省干線“橫三”寧德蕉城至寧古交界公路,連續(xù)長下坡近10km,平均縱坡約4.2%,坡底穿越金涵亭坪村,根據調查,通車10年左右,目前已發(fā)生數十起大小不一的交通事故。因此,越嶺線連續(xù)長下坡路段應嚴格執(zhí)行“近村不進村”的設計理念,特別是對連續(xù)下坡坡底途經的村鎮(zhèn),應采用修建“連接線”的方式銜接。
2.5越嶺線平縱組合的控制
公路線形設計的習慣做法是先進行平面線形設計,后進行縱面線形設計。因此,在做平面線形設計的同時考慮縱面線形的配合,就顯得十分必要。否則,只能以縱面來遷就平面,或者不得不“勉強湊合”。同樣在做縱面設計時,也一定要與平面線形配合。在這過程中應重視平、縱線形組合“相互對應”的原則,做到平曲線稍長于豎曲線,即“平包豎”。越嶺線為了克服高差,路線縱坡通常會用到擬定標準、規(guī)范所規(guī)定的較大縱坡值,甚至最大縱坡值。此時于大縱坡坡底應接較大的平曲線半徑,不宜接入小半徑的平曲線,避免車速過快由離心力引起的翻車現象。平面控制同樣不宜在連續(xù)長直線末端接入小半徑曲線。有條件應采用超高大于4%的曲線半徑,避免車速過快導致駕駛員反應不及時,造成交通事故。設計中應采用“運行速度”進行檢驗。
3越嶺線連續(xù)長下坡輔助安全設施的布設的建議
3.1緊急避險車道的布置
當公路處于連續(xù)長、陡下坡路段時,其平均縱坡應≥4%,縱坡連續(xù)長度應≥3km;在車輛組成比例上,當大、中型重車占50%以上,且載重車缺乏輔助制動裝置時,為避免車輛在行駛中速度失控而造成事故,應在長、陡下坡地段右側山坡上的適當位置設置避險車道。如普通國省干線“縱三”周寧城關至寧德蕉城界公路,連續(xù)下坡15.547km,相對高差715.3m,平均縱坡4.6%,分別于K19+880、K24+715、K30+887共設置3處緊急避險車道。國道237屏南路下至屏西公路工程,連續(xù)下坡14km,高差625.4m,平均縱坡4.53%,考慮到縱坡的分布,分別于K38+675、K47+573共設置2處緊急避險車道。設計實例均參照以上原則設置避險車道間距,根據近幾年的運營觀察,避險車道的選址及間距設置效果較好。
3.2因地制宜設置
“綠化景觀點及臨時休息區(qū)”等人性化設施普通公路不同于高等級公路,工程建設資金主要由各縣市自籌為主,地方財政壓力通常比較大。因此,普通公路的造價通常需嚴格控制。與高等級公路相比,普通公路設置大型的綜合性服務區(qū)難度較大,但在普通公路連續(xù)長下坡路段中,應結合地形適當調整路線布設,利用路基填方內側填平區(qū)與平緩路段,設置小規(guī)模的0.2~0.67hm2左右、簡化版的休息區(qū)或具有當地特色的文化展覽場地與特色綠化景觀點,可有效緩解駕駛員因連續(xù)下坡造成的緊張感,對汽車連續(xù)剎車制動引起的剎車片制熱過度起到冷卻作用,有利行車安全。
4結語
路線設計是公路建設中的“靈魂”部分,是一條公路在運營過程中是否安全、舒適、環(huán)保、節(jié)能的關鍵。因此,越嶺線在設計時應合理選用技術標準,不宜過分追求高指標,應控制連續(xù)下坡段的平均縱坡均順、平滑,盡量不設置起伏坡,重視平縱組合設計,在地形條件允許的情況下,設置適當間距的緊急避險車道及設置一定規(guī)模的人性化的長下坡休息區(qū)或綠色景觀點,以提高行車安全。
參考文獻
[1]JTGD20-2017,公路路線設計規(guī)范[S].北京:人民交通出版社,2017.
作者:戴立平 單位:寧德路興設計有限公司