高速公路的选线与路线设计思路
摘要:近些年来,我国交通事业发展蒸蒸日上。
高速公路选线与路线设计是
一项系统而复杂的工作,需要注意各种影响因素。
在选择公路线路,应当根据具
体地形地质条件、水文和路基,选择有利方向,区段路线和地质路线选择应遵循
可持续科学发展观和曲线路线选择标准,以具体陆路路线和环境保护路线的选择
为出发点,确保高速公路选线科学、合理、经济、可行。
选线与路线选择在很大
程度上影响着高速公路设计质量,所选路线是否合理,将直接影响质量、造价和
安全,为提高设计质量,合理选择路线,本文系统地分析了高速公路选线与路线
设计相关思路。
关键词:高速公路;选线与路线;设计思路
引言
在高速公路选线与路线设计过程当中,必须要坚持人与自然和谐相处的理念,做到在高速公路选线时尊重周围的自然环境,保护环境才是整体选线里面的一个
最主要的原则。
在选线期间,我们需要依据沿线的不同的生态区域的问题来有效
地调整路线的具体布置,如何依照生态环境来对其进行选线,把路线布设在沿线
城市以及乡村规划的可协调范围之内,已经成了高速公路选线与路线的一个必要
研究话题。
1高速公路选线与路线设计原则
1)遵守“环保选线”原则。
结合JTGB04—2010《公路环境保护设计规范》
的要求,对高速公路沿线的生态环境和社会环境进行全面了解,重视环境保护,
尽量避让珍稀动植物栖息区、居民饮用水源地和生长区。
若综合评价后无法避让,则应采取有效的保护措施。
另外,选线应尽量避免占用永久基本农田,做到少占
耕地,填方所采用的土源宜选用荒地、水利工程挖方等。
2)遵守“地形选线”原则。
对高速公路沿线的地形进行全面摸底,结合沿
线地形情况采取因地制宜选线,合理控制路线高程,综合比选公路路线的平、纵、横指标,在保证行车安全的前提下,做到减少工程量,节省工程造价。
3)补充遵守“地质选线原则”原则。
高速公路工程作为具有相当时空跨度
特性的长大线性结构,它不可能不依赖外部系统而独立存在,因此,作为其物理载
体的地球地壳,地壳决定的地形、地质和环境条件,以及发展变化等,无疑是制约
工程结构展布的控制性因素。
故在所有设计工作开展中,客观世界的地质条件都
是前提和基础,也是制约后期设计变更的主要因素。
随着工程经验的逐步积累,广
大的研究、设计人员越来越认识到地质选线的重要性,并身体力行将其贯穿于高
速公路总体设计及选线工作始终,充分体现其本身应有的统率全局之意义。
所以说,路线设计主要受控于地质,也与地球环境系统密切相关,不可不察。
此外,地质
选线原则除地质条件外,尚应包纳人与社会、工程与环境、建设与生态等,以求达
到发展共存、和谐持续的目的。
2高速公路选线与路线设计思路
2.1视距
2.1.1考虑货车停车视距
相关技术标准对应的最小停车视距实际上是针对小客车而言的,而对于货车,部分路段可能产生安全隐患。
对货车,尤其是大型载重车而言,当速度相同时,
其停车视距要比小客车大很多。
然而,因货车驾驶者的视高相对较大,所以对前
方障碍物具有的竖向特征可以看得更清楚。
基于此,当速度一定时,货车制动距
离和小客车可认为是相当的。
根据这一特征,设计工作中按照小客车对应的停车
视距进行控制设计亦能满足要求,而在长下坡段等特殊路段中,如果水平视线被
限制,则货车具有的视高相对较高的特点将无法充分发挥,加之长下坡段中货车
运行速度和小客车十分接近,若在这种情况下依然沿用小客车对应的停车视距,
则会对运营安全造成影响。
对此,当货车比重很大时,要以货车运行速度为依据
对货车停车视距进行验算。
按照现行标准,如果载重货车视点高度和物高分别为2.0m、0.1m,则停车视距要满足如下要求:当设计速度为120km/h时,小客车停
车视距为210m,而货车的停车视距要达到245m;当设计速度为100km/h时,小
客车停车视距为160m,而货车的停车视距要达到180m;当设计速度为80km/h时,小客车停车视距为110m,而货车的停车视距要达到125m;还要对货车视距实施
必要的检验。
2.1.2纵坡可能对停车视距造成的影响
在纵断面起伏较大的路段,无论是上坡道还是下坡道,都会对制动距离造成
影响。
在上坡道制动距离会变短,而在下坡道制动距离会变长,这主要是因为坡
度会对车辆运行速度造成很大影响。
因下坡段的视距一般要比平坡与上坡段略大,可提供需要的纵坡校正,所以在设计中并不会由于纵坡存在而更改停车视距。
而
在货车占比较大的路段,由于下坡段纵坡的存在会对制动距离带来很大的影响,
所以为保证运营安全,需按照相关标准的要求对停车视距根据坡度大小做好适当
的修正。
2.2超高
2.2.1不设超高时圆曲线半径
当平曲线的半径达到一定标准时,可不设超高,设置与直线段路拱完全相同
的反超高。
为保证行驶舒适性,需尽可能降低横向滑溜摩阻系数。
按照相关标准,当圆曲线未设超高时,对其最小半径的计算,横向滑溜摩阻系数取0.035,路拱
横坡取1.5%。
在一些特殊路段,如山区,对其未设超高条件下的圆曲线进行最小
半径的确定过程中,要对该路段进行安全性分析,以路面环境与运营速度为依据,结合车辆构成,选择最大超高与特定平曲线超高。
尤其是在下坡段存在反超高曲
线的情况下,要分析车辆行驶安全性,必要时可在未设超高的左偏曲线进行超高
的设置。
2.2.2充分考虑纵坡可能对超高造成的影响
高速公路设计过程中经常遇到陡坡与长下坡段,在这种路段中,实际行车速
度可能超过设计车速,对此,在改进设计过程中必须充分考虑此情况。
对此,在
进行超高设计工作中,需适当调整超高率。
在分离式路基段与互通单向匝道,不
论上线或下线,都要以运行速度为依据确定适宜的超高率。
而在整体式路基段,在上行线和下行线分别选择超高率,会使设计与施工的难度都大幅增加。
此外,在下坡速度较大、容易发生危险的路段,需要根据下坡速度确定超高率,以此在降低下坡对行驶安全造成的不利影响基础上,通过合理设置相关交通指示,帮助驾驶者提前发现和识别前方路段类型,进而实现对行驶速度的有效控制,保证路段行车安全。
一般来说,纵坡越大越利于排水,在附加坡度的研究中,若纵坡大于1%,则不会因高速公路外侧抬起而形成坡度小于0.3%的纵坡。
公路曲线段的超高值越大越利于坡面排水,但是不利于行车安全,一般地区高速公路设计中曲线超高值取值多为整数,如2%、3%、4%、5%,小半径曲线则会取较大值。
较道路纵坡相比,横坡对坡面排水的影响更为显著。
在一般暴雨条件下,雨水主要集中在边界处,其位置靠近直缓端(缓圆端),因此在确定道路泄水孔位置时,可根据边界积水深度分布进行判断。
在高速公路设计阶段,在控制纵坡的基础上,为利于排水可适当增大超高横坡。
超高缓和段因附加坡度的存在易造成较小的合成坡度,等距选取纵坡范围0.3%~1%内的纵坡值进行差异性分析。
在一般暴雨条件下横坡对坡面排水的影响更显著,以网格单元横向径流流速和超高零坡附近的径流深度为评价指标,表明高速公路纵坡为0.3%~0.5%、超高横坡值为2%~4%时对超高缓和段的排水有利。
2.3生态选线
2.3.1坚持地形选线,线路布设与地形进行协调
路线设计应当与实地的山谷、河流走向保持一致性,切记不可改变走向强行设计成一条直线,强制性地去改变地形地貌。
尽可能保持原样顺势而行,这样才可以保持生态流畅保证实际生态效果更为美观。
在满足安全视距基础上可以灵活地运用曲线,使选线可以跟着地形的起伏更加有规律,这样使得司乘人员的视觉感会受到景观的改变而变化,能够对司乘人员的疲劳感进行缓解,促使行车舒适性得到有效提升,如某一个山区高速公路,为了更好解决高差问题,便在设计阶段进行创新思考,结合实际地形进行充分利用,并采用螺旋线隧道展线的手法,该技术在国内高速公路设计当中首次选用。
2.3.2坚持环保选线,保障自然景观跟公路和谐统一
高速公路设计期间应尽量地保护原有的景观,路线选取时力求最大限度保留
原有的景观绿植,如需加入其他植物必须根据地质实际情况而异,拓展生态环境
多样性,并且具备一定的层次感。
需注意的是,尽量避免选取外来物种,对当地
绿植带来不利,避免影响当地的生态系统。
比如边坡采取生态绿色柔性防护,尽
量避免采取全封闭式的保护,使用拱门以及门架式结合锚杆等进行生态化防护,
针对路线所涉及地区的珍稀动物进行有效调查,把握其迁移或生活习惯等信息,
并利用现有的涵洞、天桥建设生物通道,力求降低对生物栖息环境带来不利的影响。
结语
综上所述,现代高速公路运营安全属于一个复杂且系统的问题,在选线与路
线设计过程中,除了在运营环境中引入更多人性化理念,还要从本质上保证运营
安全,降低交通事故的发生概率。
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