您好, 访客   登录/注册

关于山区高速公路线形设计的几个问题

来源:用户上传      作者:

  摘要:山区高速公路工程造价与质量,工程的实施都直接受线形设计的影响。合理的线形设计不仅能够有效控制工程造价,降低工程的施工难度,而且对于保障公路的行车安全,提高工程质量、环境的美化都具有重要的作用。本文结合某高速公路线形设计实例,针对山区高速公路线形设计中的关键问题,分析了线形设计在高速公路中的运用。
  关键词:山区;高速公路;线形设计
  中图分类号:U412.36+6文献标识码: A 文章编号:
  
  
  高速公路的线形是车辆通行最直接的载体,特别是对于山区高速公路而言,其线形设计的好坏直接影响着高速公路的行车安全与工程的质量。然而,山区高速公路线形设计受地质水文与气候条件等复杂因素的影响,在线形设计中势必会涉及到许多问题,本文结合某山区高速公路工程线形设计实例,针对如何优化线形设计开展了讨论。该高速公路工程全长32km,设计有两个分界段A、B,A段的路基宽27.0m,100km/h为其设计速度;B段路基设置为24.55m, 80.5km/h为其设计速度。
  
  一、山区高速公路平面线形设计问题
  (一)山区高速公路平面线形设计中的直线运用
  1.平面线形设计直线最大长度。在山区高速公路的平面线形设计中,若直线设计的长度过长,可能会让驾驶员感到疲倦且单调,这样就可能导致驾驶员加速行驶。在设计中,若纵坡的坡度设计超过-3%,那么出现超速行驶的概率将会更大,相应的也增加了发生交通事故的频率。同时,在多数情况下,山区的直线线形与地形协调的难度非常大,且在协调过程中可能会要求对山区进行大挖或者大填,这就给山区的生态环境带来了严重的破坏。鉴于此类情况,在山区的高速公路平面线形设计中,要尽可能地避免平面直线的长度过长。在该高速公路工程的平面线形设计中,通过20倍的设计速度对其最大直线长度进行控制,从而确定该高速公路平面线形设计的最大直线长度为1115.419m。
  2. 平面线形设计直线最小长度。(1)反向曲线之间设置短直线的情况。在山区高速公路的平面线形设计中,当插入短直线于反向曲线时,如果这些曲线的半径偏小,那么就不能满足车辆转向的需求,同时还严重影响着平面线形设计的美观。这就要求在平面线形设计中,确保插入反向曲线之间的最小直线长度≥2倍设计速度。(2)同向曲线之间插入短直线的情况。平面线形设计中,将短直线插入于同向曲线之间时,就非常容易导致断背曲线的现象发生,即容易将中间的直线视作为反向曲线,造成两者的混淆。因此,在设计过程中,就需要确保插入同向曲线之间的直线的最小长度≥6倍设计速度。在该高速公路的平面线形的设计中,为满足车速的运行需求,将插入反向曲线的直线最小长度设计为258m(A段),而插入同向曲线的最小的直线长度设计为A段:692m;B段:586.4m。
  (二)山区高速公路平面线形设计中的曲线定线
  由于山区的地形条件比较复杂,在确定线形时,若采用传统的直线定法,就极易造成线形的均衡设计以及线形的连续设计实现的可能性非常低,同时难以实现线形与景观、地形等相互间的协调。而曲线定法是限根据地形的状况,确定与该地形相符合的圆曲线,从而对地物以及地形等进行准确地控制。此外,在地形地貌限制较小的地方,还能够运用直线对曲线进行缓和,或将直线与曲线连接起来,从而形成一种随着地势与地形而曲折缓和的以曲线为主的连续线形。曲线定法的优势在于它既可以实现公路线形与高速公路所经地区的景观、地物以及地形等进行灵活的协调,同时对于有效降低高速公路工程的工程量与工程造价,以及减少高速公路工程对环境的破坏都有着积极的意义。该高速公路在建设过程中,A段的地形起伏变化非常大,而且路线的布置通常都是沿着山坡进行布线。因此,在线形定线时,运用曲线定法较为适宜,通过使用不对称型与对称型的S型曲线的平曲线,使该高速公路的线路能够与地形的变化相适应,最大限度地减少对环境的破坏。此外,该高速公路B段的线路布置是沿着河岸两侧的山坡进行布线的,该河岸既不是单一的圆形曲线型,也不顺直,因此在线形设计时,为满足减小地形的变化对河道的影响程度,主要运用双心卵型曲线的线形设计。这两段路线采用曲线定法进行设计,不仅使公路的线形更加美观,而且技术经济效益良好。
  (三)山区高速公路平面线形设计中的圆曲线运用
  1.控制平曲线的长度。在山区高速公路的线形设计中,要合理控制平曲线的长度,确保其不能过短。在控制平曲线的长度时,要确保它能够满足加宽、超高过度或是回旋线设置的需要。同时,为满足行车的平稳度,还需要保留一段圆曲线。此外,平曲线的长度若过长,线形的平纵组合设计、空间线形的连续就难以实现。因此,平曲线的长度控制应根据工程的具体状况,合理地限制平曲线长度。在该山区高速公路工程中,平曲线的最大长度控制在2264.176m,A段与B段的平曲线最小长度分别>502m与402m。
  2.确定圆曲线的半径。山区高速公路的线形设计中圆曲线的设计要确保其与地形相适应。因此,圆曲线的半径宜采用超高为2%~4%的半径。同时,应根据设计的运行速度对圆曲线半径进行计算确定,尽量避免采用一般的最小半径或者是规范中的极限最小半径进行确定。控制此工程的圆曲线半径时,A段应控制在950m~ 4550m,B段应控制在750m~2350m。
  
  二、山区高速公路纵面线形设计问题
  (一)山区高速公路纵面线形的长陡坡
  在对山区高速公路进行线形设计时,首要步骤即是采取相应的方法(如适当提升工程造价的方法)防止长陡纵坡的出现。若因相应的条件限制需要进行连续上下坡设计时,这就要求对其平均纵坡进行严格的控制,并有效地运用最大的坡长与纵坡。同时,还要采取措施,如设计紧急的停车带或避险车道、设置警告标志、适当增加布线的长度等措施,对长陡坡的设计进行完善与改进。
  (二)山区高速公路纵面线形设计指标
  山区的高速公路的线形设计中,尽量避免使用规定值,同时还要综合考虑在需要大挖或者大填的情况时,还需要保证填挖的平衡,从而对环境的影响降到最低。此外,竖曲线半径通常直接影响着纵面线形的优劣。因此,在纵断面的线形设计过程中,建议不要轻易插入半径比较小的竖曲线,保证其半径>10倍~20倍以上的曲线半径。此外,若竖曲线长度过短,就会影响汽车行驶的视距。因此,竖曲线长度宜为规范规定值的较大值或是最小值的20倍左右,从而满足行车视距的要求。
  
  三、山区高速公路平、纵组合设计问题
  在平纵组合的线形设计中,要根据地形条件以及平纵指标对平纵线形组合进行灵活地把握,避免盲目追求理想的“平纵包”设计原则。当平纵指标处于较高的状态时,可以保证线形的视觉连续性的情况下,需要考虑工程的经济性以及坡长与纵坡组合的合理性等,从而展开科学的设计,而不应为了片面追求理想设计要求,而盲目减小竖曲线的半径。此外,当坡长与纵坡组合能够与地形形成较好的吻合状态且工程量比较少时,可以通过合理调整调整纵坡组合或者适当增大竖曲线的半径等方法,对平纵组合进行调整,从而保证汽车行驶的连续性以及行车安全。
  
  综上所述,在山区的高速公路的线形设计过程中,由于其气候条件与地质情况非常复杂,在线形设计中,任何指标的错误设计或者组合设计失当,都可能造成高速公路的质量问题,为高速公路的运行安全埋下隐患。因此,在设计过程中,要从高速公路工程的实际情况出发,综合考虑安全、能源、环境等各种因素,提高线形设计的质量。
  
  参考文献:
  [1]赵金凤.山区高速公路线形使用质量综合评价研究[D].华南理工大学,2012.
  [2]王苏林.山区高速公路多隧道路段线形安全性评价研究[D].重庆交通大学,2012.
  [3]刘海强.山区高速公路平纵线形组合设计合理性研究[D].长安大学,2010.
  [4]杜殿虎.山区高速公路交通安全保障理论与方法[D].长安大学,2011.
  [5]叶志成.论皖西南山区高速公路线形设计[J].工程与建设,2010,04:484-486.
  [6]李庆莹,魏利强.山区高速公路线形设计[J].山西建筑,2010,(36):293-294.

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-4372532.htm