探討公路設(shè)計中的幾個要點

劉靜波

(貴州省黔南州交通設(shè)計院)

1 公路設(shè)計中的幾個要點

1.1 圓曲線半徑設(shè)計

圓曲線是道路平面設(shè)計中最常用的線形之一，在對圓曲線的最小半徑進行設(shè)計時，主要目的是為了汽車在行駛過程中能夠既保證安全又感覺到舒適。

圓曲線的最小半徑主要包括一般值和極限值。在已經(jīng)知道公路行車速度的情況下，圓曲線的最小半徑主要與f 以及i 都有著直接的聯(lián)系。從行車駕駛?cè)藛T的自身承受度以及舒適度來說，橫向力系數(shù):當(dāng)f ＜0.10 時，在公路行車中發(fā)生轉(zhuǎn)彎時就不會感覺到通過轉(zhuǎn)彎地區(qū)，可以說是比較平穩(wěn)和舒適的;當(dāng)f=0.15 時，在轉(zhuǎn)彎的過程中就能夠?qū)D(zhuǎn)彎的情況感覺到，但是相對來說還是比較平穩(wěn)的;當(dāng)f =0.20 時，行車駕駛?cè)藛T能夠感受到曲線的存在，并且感覺不平穩(wěn);當(dāng)f ＞0.40時，行車駕駛?cè)藛T能夠強烈的感受到曲線的存在，并且感覺非常不平穩(wěn)，很有可能發(fā)生顛覆的現(xiàn)象。根據(jù)最大橫向力系數(shù)fmax和最大超高imax值，即可計算得出極限最小半徑值。

1.2 橫斷面設(shè)計

(1)橫斷面設(shè)計應(yīng)符合公路建設(shè)的基本原則和現(xiàn)行《公路路線設(shè)計規(guī)范JTG D20—2006》規(guī)定的具體要求。設(shè)計前要充分了解工程地質(zhì)和水文等自然條件，并確定公路等級、行車要求、自然條件結(jié)合施工方法，做出正確合理的設(shè)計。

(2)設(shè)計時要兼顧當(dāng)?shù)鼗窘ㄔO(shè)的需要，盡可能與之配合，不能任意減、并農(nóng)田排灌溝渠，當(dāng)灌溉溝渠必須沿路基通過時，如流量較小，縱坡適宜，可考慮與路基邊溝合并，但邊溝斷面應(yīng)適當(dāng)加大。

(3)路基穿過耕地時，為了節(jié)約用地，如當(dāng)?shù)厥戏奖悖尚藿ㄊ鲞吰?，或修筑直立的加筋土擋墻?/p>

(4)地面水和地下水嚴(yán)重影響路基的強度和穩(wěn)定性，須采取攔截或迅速排至路基外的措施。設(shè)計排水設(shè)施時，應(yīng)保證水流排泄暢通，并結(jié)合附近農(nóng)田灌溉，綜合考慮進行設(shè)計。

1.3 排水設(shè)計

進行路基排水的主要目的是保證路基的安全性和穩(wěn)定性。路面排水主要包括地表排水以及地下排水。路基排水是一項經(jīng)濟有效的防治病害的技術(shù)措施。路基排水設(shè)計包括整個排水系統(tǒng)的規(guī)劃和具體排水結(jié)構(gòu)物的設(shè)計。

1.3.1 排水設(shè)施分類

路基排水設(shè)計時，必須攔截路基土方的地表徑流，循序匯集基身表面的降水、截流、疏干和降低危害路基的地下水，把這些水引排到適當(dāng)?shù)攸c或通過橋涵宣泄至路基下方的水道內(nèi)，勿使它們危及路基的穩(wěn)定，見表1。

表1 路基排水分類

1.3.2 截水溝設(shè)計

截水溝也被稱為天溝。截水溝的長度以200 ～500 m 為宜;超過500 m 時，可在中間適宜位置處增設(shè)泄水口，由急流槽或急流管分流引排。在進行截水溝的設(shè)計中，截水溝的位置應(yīng)設(shè)置在路基邊坡以外的一定距離內(nèi)，路塹塹頂截水溝應(yīng)設(shè)置在坡口5 m 以外，方向大致與路中線平行，并盡可能與水流方向垂直，以攔截更多的水，并具有足夠的流水?dāng)嗝婧涂v坡。

截水溝通常采用梯形斷面，深度和底寬不小于0.5 m，具有1% ～3%的溝底縱坡，溝底縱坡最小不小于0.3%。

2 案例分析

2.1 工程概況

S309 惠水七里沖至威遠段公路(二級公路)兩階段施工圖設(shè)計。采用的各項技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 主要技術(shù)指標(biāo)表

2.2 路線圓曲線設(shè)計

設(shè)計速度為40 km/h，根據(jù)相關(guān)規(guī)范得知:最小平曲線的最小半徑的一般值為100 m，極限值為60 m，本方案設(shè)有三個彎道，即有三段圓曲線，半徑依次為120.6 m，200.651 m，156.712 m。比較最小的平曲線半徑為120.6 m，大于最小半徑的一般值100 m。

2.3 橫斷面設(shè)計

2.3.1 路幅及行車道寬的確定

根據(jù)《規(guī)范》規(guī)定并結(jié)合實際情況取道路等級為二級公路，路幅定為整體式雙幅二車道。根據(jù)《規(guī)范》可以得出山嶺重丘區(qū)二級公路行車道寬度為3.5 m。

2.3.2 加寬值的確定

最小圓曲線半徑為400 m ＞250 m，因此本設(shè)計不采用加寬。

2.3.3 路肩的確定

設(shè)計路段為山嶺重丘區(qū)二級公路，需要設(shè)置路肩。參照我國《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定，選擇的路肩寬度為硬路肩寬度2.5 m，土路肩0.75 m。硬路肩的坡度為2%，土路肩的坡度為4%。在填方路段，為使路肩能匯集路面積水，需在路肩邊緣設(shè)置路緣石。為了便于排水，可在路基邊緣設(shè)置高出路面10 ～20 cm，寬為10 ～15 cm 的路緣石。

2.3.4 路拱和超高的確定

(1)路拱

取2.0%，以利于橫向排水。

(2)超高值的計算

根據(jù)《規(guī)范》可以確定山嶺重丘區(qū)二級公路的最大超高為8%，最小超高為該道路所采用的路拱坡度值。超高過大會使慢行的車輛產(chǎn)生向曲線內(nèi)側(cè)滑移的可能性，最小超高應(yīng)滿足道路排水性的要求。

超高值的計算公式

式中:i 為超高橫坡度;μ 為橫向力系數(shù);V 為行車速度，km/h;R 為圓曲線半徑，m。

因為本工程為二級公路，所以設(shè)計超高方式為繞中心設(shè)計線旋轉(zhuǎn)，路堤邊坡采用1∶1.5，路塹邊坡采用1∶1。

(3)超高的過渡方式

在進行設(shè)計超高過渡方式的選擇時，需要從三種方式中進行選擇，即繞內(nèi)邊緣旋轉(zhuǎn)，繞中線旋轉(zhuǎn)和繞外邊緣旋轉(zhuǎn)。只考慮無中間分隔帶的超高過渡，主要采用的超高的過渡方式是中線旋轉(zhuǎn)的方式。

(4)曲線上超高緩和段長度的確定

在進行緩和曲線的最小長度確定的過程中，需要對超高緩和段所需要的最短長度進行考慮，所以在一般情況下，超高緩和段與緩和曲線長度相等。但因照顧線形的協(xié)調(diào)性，則超高的過渡可僅在回旋線的某一區(qū)段內(nèi)進行。從有利于排除路面降水考慮，路段的超高漸變率不得小于1/175。

超高緩和段長度按下式進行計算

式中:β 為旋轉(zhuǎn)軸至行車道(設(shè)路緣帶為路緣帶)外側(cè)邊緣的寬度，m;Δi為超高坡度與路拱坡度代數(shù)差，%;p 為超高漸變率，即旋轉(zhuǎn)軸與行車道(設(shè)路緣帶為路緣帶)外側(cè)邊緣線之間相對升降的比率。

結(jié)合上述情況并參考有關(guān)設(shè)計實例，在各緩和段采用緩和曲線的長度為85 m。

2.4 排水設(shè)計

為保證路基和路面的穩(wěn)定，防止路面積水影響行車安全，需要設(shè)置完善的排水設(shè)計，以排除路基、路面范圍內(nèi)的地表水和地下水。該地區(qū)地下水位低，地下水對路基的影響很小，因此，主要考慮的是地表排水。路基的地表排水需要采用邊溝、截水溝、排水溝等設(shè)施。

2.4.1 邊溝設(shè)計

因為地質(zhì)情況良好，土質(zhì)較密實，邊溝的斷面形式采用梯形，底寬和深度為0.8 m;結(jié)合本路段的具體情況，內(nèi)側(cè)邊坡采用1∶1.5，外側(cè)邊坡根據(jù)地質(zhì)情況確定，在挖方段與挖方邊坡一致。

2.4.2 截水溝設(shè)計

截水溝的形式采用梯形，底寬為0.8 m，深度為0.8 m，邊坡坡度視土質(zhì)而定;截水溝溝壁最底邊緣開挖深度不能滿足斷面設(shè)計要求時，可在溝壁較低一側(cè)培筑土梗，土梗頂寬1 ～2 m，背水面坡1∶1.5，迎水面坡采用1∶1，如果土?；讬M坡度陡于1∶5 時，沿地面需挖0.5 ～1.0 m 寬的臺階。

3 結(jié) 語

綜上所述，公路設(shè)計牽涉到的內(nèi)容非常多，所要考慮的因素也比較廣泛，其中涉及到的計算內(nèi)容也比較多，因而可以說公路設(shè)計是非常復(fù)雜的，在進行公路設(shè)計的過程中，需要綜合考慮各個方面的因素，做好公路設(shè)計工作。

［1］公路路線設(shè)計規(guī)范(JTG D20－2006)［S］.北京:人民交通出版社，2006.

［2］公路排水設(shè)計規(guī)范(JTJ018－97－2006)［S］.北京:人民交通出版社，2006.