陳愛(ài)軍，蔡誠(chéng)秀，趙筱陽(yáng)

（1.湖南工程學(xué)院 建筑工程學(xué)院，湘潭 411108；2.中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083）

農(nóng)村公路是公路的重要組成部分，是農(nóng)村地區(qū)最主要甚至是某些地區(qū)唯一的出行通道.加快農(nóng)村公路建設(shè)，既是城鎮(zhèn)化建設(shè)的必然要求，又是社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的重要內(nèi)容.“十一五”期間，我國(guó)農(nóng)村公路建設(shè)取得很大成就，農(nóng)村公路的建設(shè)投資力度、總里程的增長(zhǎng)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益是前所未有的，農(nóng)村公路建設(shè)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、解決“三農(nóng)”問(wèn)題做出了重要貢獻(xiàn).

但從總體上講，農(nóng)村公路總量仍顯不足、通達(dá)深度不夠、技術(shù)等級(jí)低、路面質(zhì)量差、抗災(zāi)能力弱的問(wèn)題仍很突出.特別是湖南省農(nóng)村地區(qū)經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)落后，農(nóng)村公路的建設(shè)相對(duì)滯后，對(duì)農(nóng)村公路的建設(shè)管理存在一些漏洞和盲區(qū)，現(xiàn)有的農(nóng)村公路建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)缺乏針對(duì)性和指導(dǎo)性，在實(shí)際的執(zhí)行過(guò)程中隨意性較大，嚴(yán)重影響了農(nóng)村公路的使用效果和服務(wù)年限.這期間，我國(guó)公路學(xué)者對(duì)農(nóng)村公路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了初步的研究，馮曉［1］針對(duì)重慶山區(qū)農(nóng)村公路的特點(diǎn)提出了相應(yīng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，鄧德君［2］探討了甘肅省的農(nóng)村公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及路面結(jié)構(gòu)研究，卞鳳蘭［3］研究了江蘇省的農(nóng)村公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，王艷豐［4］對(duì)農(nóng)村公路的設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面的分析.但是，由于我國(guó)各地自然條件和經(jīng)濟(jì)水平差別較大，實(shí)行統(tǒng)一的農(nóng)村公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也是不現(xiàn)實(shí)的，針對(duì)湖南以丘陵山地為主的農(nóng)村公路開(kāi)展研究并提出適用于我省的農(nóng)村公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)具有較強(qiáng)的理論和實(shí)踐意義.

1 湖南地形地貌特征

湖南在全國(guó)總地勢(shì)地貌輪廓中，屬自西向東呈梯級(jí)降低的云貴高原東延部分和東南山丘轉(zhuǎn)折線南端.東面有山脈與江西相隔，南面是由大庾、騎田、萌渚、都龐和越城諸嶺組成的五嶺山脈（南嶺山脈），西面有北東南西走向的雪峰武陵山脈.北段海拔500～1500m，南段海拔1000～1500m.石門(mén)境內(nèi)的壺瓶山為湖南省境最高峰，海拔2099m.湘中大部分為斷續(xù)紅巖盆地、灰?guī)r盆地及丘陵、階地，海拔在500m以下.北部是全省地勢(shì)最低、最平坦的洞庭湖平原，海拔大都在50m以下，臨谷花州，海拔僅23米，是省內(nèi)地面最低點(diǎn).因此，湖南省的地貌輪廓是東、南、西三面環(huán)山，中部丘崗起伏，北部湖盆平原展開(kāi).全省以山地、丘陵為主，山地面積1084.9萬(wàn)公頃，占全省總面積的51.22%（包括山原面積1.66%）；丘陵面積326.27萬(wàn)公頃，占15.40%；崗地面積293.8萬(wàn)公頃，占13.87%；平原面積277.9萬(wàn)公頃，占13.12%；水面135.33萬(wàn)公頃，占6.39%.

2 農(nóng)村公路等級(jí)的分類(lèi)

農(nóng)村公路等級(jí)的分類(lèi)應(yīng)結(jié)合本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度，照顧大多數(shù)、因地制宜、實(shí)事求是，科學(xué)、合理確定，確保工程建設(shè)投資與效益的統(tǒng)一.

文獻(xiàn)［5］（以下簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)）規(guī)定公路等級(jí)分為高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路和四級(jí)公路.公路等級(jí)選用的基本原則是根據(jù)公路功能、路網(wǎng)規(guī)劃、交通量、并充分考慮項(xiàng)目所在地區(qū)的綜合運(yùn)輸體系、遠(yuǎn)期發(fā)展等經(jīng)論證后確定.

同時(shí)，我國(guó)各省份對(duì)農(nóng)村公路的分類(lèi)也不一致，如《甘肅省農(nóng)村公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中主要縣道選用部頒三級(jí)及以上標(biāo)準(zhǔn)，主要鄉(xiāng)道選用部頒四級(jí)及以上標(biāo)準(zhǔn)，村道一般以農(nóng)一級(jí)、農(nóng)二級(jí)為主，重要村道可選用四級(jí)路標(biāo)準(zhǔn).福建《關(guān)于加強(qiáng)農(nóng)村公路建設(shè)管理的若干意見(jiàn)》中公路等級(jí)縣道原則應(yīng)達(dá)到三級(jí)以上，鄉(xiāng)村道應(yīng)達(dá)到四級(jí)以上.山東省對(duì)連接村莊較多的農(nóng)村干線公路，可按三級(jí)路修建；僅為1～2個(gè)村服務(wù)的支線公路，按四級(jí)路標(biāo)準(zhǔn)的低限修建.《湖南省農(nóng)村公路建設(shè)管理試行辦法》：縣到鄉(xiāng)鎮(zhèn)（縣道）公路采用四級(jí)及以上公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，通暢工程中的縣、鄉(xiāng)道應(yīng)基本達(dá)到四級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn).

《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：三級(jí)公路為主要供汽車(chē)行駛的雙車(chē)道公路，雙車(chē)道三級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均日交通量2000～6000輛；四級(jí)公路為主要供汽車(chē)行駛的雙車(chē)道或單車(chē)道公路，雙車(chē)道四級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均日交通量2000輛以下.單車(chē)道四級(jí)公路應(yīng)能適應(yīng)將各種車(chē)輛折合成小客車(chē)的年平均日交通量400輛以下.

農(nóng)村公路的主要功能是連接縣城與鄉(xiāng)鎮(zhèn)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)與行政村或村與村之間的道路，在公路網(wǎng)絡(luò)中一般等級(jí)最低，交通量差別較大，對(duì)于經(jīng)濟(jì)較好的縣鄉(xiāng)道交通量較大，經(jīng)濟(jì)落后的縣鄉(xiāng)道交通量較小.在一般農(nóng)村地區(qū)，農(nóng)村公路作為唯一的運(yùn)輸通道，對(duì)當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民出行和繁榮農(nóng)村經(jīng)濟(jì)起著重要作用.因此，綜上所述，在《標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)上，主要根據(jù)交通量確定農(nóng)村公路等級(jí)，對(duì)于年平均日交通量2000輛以上的主要縣道和鄉(xiāng)道可以按三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)選用；對(duì)于年平均日交通量2000～200輛的縣道、鄉(xiāng)道可以采用四級(jí)公路雙車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱(chēng)四雙路）；對(duì)于年平均日交通量在200～50輛的鄉(xiāng)道采用單車(chē)道四級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)（簡(jiǎn)稱(chēng)四單路）；村道的年平均日交通量一般在50輛以下，可以采用等外公路（簡(jiǎn)稱(chēng)等外路）.

3 主要設(shè)計(jì)指標(biāo)的選用

3.1 設(shè)計(jì)速度的確定

設(shè)計(jì)速度是指在氣象條件良好，汽車(chē)運(yùn)行只受道路本身?xiàng)l件的影響時(shí)，具有中等駕駛水平的駕駛?cè)藛T能夠保持安全順適行車(chē)的速度.設(shè)計(jì)速度是決定公路幾何線形的基本依據(jù)，它對(duì)確定公路的曲線半徑、超高、視距等技術(shù)指標(biāo)起著決定性的作用，同時(shí)也影響著行車(chē)道的寬度和數(shù)量.文獻(xiàn)［6］對(duì)設(shè)計(jì)速度的取值規(guī)定見(jiàn)表1.

表1 設(shè)計(jì)速度的規(guī)范值

課題組在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，我省農(nóng)村公路各種車(chē)輛的最高行駛速度基本上都集中在20～50km／h之間，個(gè)別小客車(chē)會(huì)超過(guò)50km／h.由表1中可知，二級(jí)公路的設(shè)計(jì)速度都高于50km／h，但是三級(jí)公路的設(shè)計(jì)速度又偏低，不能滿足一些地區(qū)的車(chē)輛行駛需要；同時(shí)，客觀上不同地形條件下的平縱線形差別較大，將導(dǎo)致同一等級(jí)公路的行駛速度相差較大；因此，把三級(jí)公路按地形不同分別取設(shè)計(jì)速度50km／h和40km／h，四雙路、四單路和等外路的設(shè)計(jì)速度分別取30km／h、20km／h和15km／h，這樣各等級(jí)公路的設(shè)計(jì)速度跨越值較小，既能保證車(chē)速較高的小客車(chē)快速通行，也能適當(dāng)照顧速度慢的農(nóng)用車(chē)輛，具體設(shè)計(jì)速度取值見(jiàn)表2.

表2 設(shè)計(jì)速度取值

3.2 平面圓曲線最小半徑的確定

圓曲線半徑是平面線形主要技術(shù)指標(biāo)，行駛在圓曲線上的汽車(chē)由于受離心力作用，橫向穩(wěn)定性與曲線半徑的大小密切相關(guān)，同時(shí)，曲線半徑的大小也影響山區(qū)公路填挖高度和工程造價(jià).從汽車(chē)行駛受力平衡可以推導(dǎo)出圓曲線半徑的表達(dá)式如下：

式中：

R－圓曲線半徑（m）；

V－設(shè)計(jì)速度（km／h）；

μ－路面與輪胎間的橫向力系數(shù)；

i－路面超高橫坡度（%）.

在設(shè)計(jì)車(chē)速V確定的情況下，最小半徑Rmin取決于μ和i的大小.國(guó)內(nèi)外調(diào)查資料從人的承受能力與舒適感考慮［7］，均認(rèn)為：

當(dāng)μ＜0.15時(shí)，轉(zhuǎn)彎不感到有曲線的存在，很平穩(wěn)；

當(dāng)μ＝0.15時(shí)，轉(zhuǎn)彎感到有曲線的存在，但尚平穩(wěn)；

當(dāng)μ＝0.20時(shí)，已感到有曲線的存在，并感到不平穩(wěn)；

當(dāng)μ＝0.35時(shí)，感到有曲線的存在，并感到不穩(wěn)定；

當(dāng)μ＞0.40時(shí)，轉(zhuǎn)彎非常不穩(wěn)定，有傾覆的危險(xiǎn).

綜上所述，μ值越大，人的感覺(jué)越不舒服且行車(chē)越不穩(wěn)定，必須加以限制.而且，在車(chē)速較高的情況下，為了平衡離心力要設(shè)置較大的超高，但道路上車(chē)輛的行駛速度不一致，在混合交通的道路上，不僅要照顧快車(chē)，還要考慮到慢車(chē)的安全，特別是以農(nóng)用車(chē)輛為主的道路，車(chē)速較慢，甚至不需設(shè)置超高，因此，最大超高imax也必須限制.根據(jù)文獻(xiàn)［6］，結(jié)合農(nóng)村地區(qū)的實(shí)際情況，采用的最大橫向力、最大超高和計(jì)算的最小半徑Rmin見(jiàn)表3.

表3 圓曲線最小半徑的計(jì)算參數(shù)及取值

需要說(shuō)明的是，文獻(xiàn)［6］規(guī)定圓曲線最小半徑分為極限最小半徑、一般最小半徑和不設(shè)超高最小半徑，而農(nóng)村公路的線形主要受地形地物限制，地形平坦且不受地物限制時(shí)，圓曲線半徑會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)極限最小半徑的要求；地形地物限制較嚴(yán)時(shí)，就只能采用極限最小半徑，所以一般最小半徑和不設(shè)超高最小半徑對(duì)農(nóng)村公路的實(shí)際意義不大，一般只按極限最小半徑設(shè)計(jì).

3.3 路基路面寬度的確定

農(nóng)村公路一般采用雙車(chē)道或單車(chē)道公路，路基包括路面（行車(chē)道）和路肩兩部分.行車(chē)道寬度包括車(chē)輛寬度和富余寬度.我國(guó)農(nóng)村公路車(chē)輛最大寬度為2.5m，取車(chē)輛寬度為2.5m.富余寬度是指對(duì)向行駛時(shí)兩車(chē)箱之間的安全間隙和車(chē)輛輪胎至路面邊緣的安全距離.文獻(xiàn)［6］車(chē)道寬度計(jì)算公式如下：

單車(chē)道：

雙車(chē)道：

式中：a—車(chē)箱寬度，取2.5m；

c—汽車(chē)輪距，取1.8m；

2x—兩車(chē)箱安全間隙（m）；

y—輪胎與路面邊緣之間的安全距離（m）.

根據(jù)大量觀測(cè)，得出計(jì)算x，y的經(jīng)驗(yàn)公式為：

式中各指標(biāo)含義見(jiàn)前述公式.

另外，路肩的主要作用是保護(hù)行車(chē)道路面以及提供行車(chē)側(cè)向余寬，對(duì)于單車(chē)道公路還可以供緊急錯(cuò)車(chē)之用.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)大量觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于交通量很小的村道而又沒(méi)有設(shè)計(jì)足夠的錯(cuò)車(chē)道時(shí)，如果兩輛小轎車(chē)必須錯(cuò)車(chē)時(shí)，3.5m的路基寬度是可以滿足緊急錯(cuò)車(chē)的.為了節(jié)省建設(shè)成本和道路占地，等外路的路面寬度可以取3.0m，但路肩必須壓實(shí)緊密且需初步硬化（如采用泥結(jié)碎石或塊石鋪砌）.綜上所述，路基路面寬度各項(xiàng)取值見(jiàn)表4.

表4 農(nóng)村公路路基路面寬度

交通部《農(nóng)村公路建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》規(guī)定：新建公路路基寬度，單車(chē)道不應(yīng)小于4.5m，雙車(chē)道不應(yīng)小于6.5m；改建公路路基寬度無(wú)法滿足上述規(guī)定時(shí)，可保持原路基寬度不變.由此可見(jiàn)，表4路基寬度取值與交通部《農(nóng)村公路建設(shè)指導(dǎo)意見(jiàn)》是一致的，我省的絕大多數(shù)等外路實(shí)際上是舊路改建的，4.0m的路基寬度既節(jié)省了工程造價(jià)，又能滿足基本的行車(chē)需求.

3.4 最大縱坡的確定

最大縱坡是在指在縱坡設(shè)計(jì)時(shí)各級(jí)道路允許采用的最大坡度值，它是道路縱斷面設(shè)計(jì)的重要控制指標(biāo)，在地形起伏較大地區(qū)，直接影響路線的長(zhǎng)短、使用質(zhì)量、運(yùn)輸成本及工程造價(jià).各級(jí)道路允許的最大縱坡是根據(jù)汽車(chē)的動(dòng)力特性、道路等級(jí)、自然條件以及經(jīng)濟(jì)等因素，通過(guò)綜合分析，全面考慮，合理確定的.

汽車(chē)的最大爬坡能力是用最大爬坡坡度評(píng)定的.最大爬坡度系指汽車(chē)在堅(jiān)硬路面上用最低檔等速行駛時(shí)所能克服的最大坡度.最大爬坡度是汽車(chē)動(dòng)力性能的主要評(píng)定指標(biāo)，最大爬坡度的坡道傾角α可以用下式計(jì)算：

式中：

α1max—最低檔行駛所能克服的最大坡道傾角；

f—滾動(dòng)阻力系數(shù)；

D1max—最低檔的最大動(dòng)力因數(shù)；

在公式5中各項(xiàng)參數(shù)的取值時(shí)，取用國(guó)產(chǎn)典型載重汽車(chē)的相應(yīng)參數(shù)，因?yàn)樾】蛙?chē)的爬坡性能和行駛速度受縱坡的影響較小.計(jì)算結(jié)果表明，幾種典型載重汽車(chē)的最大爬坡度都超過(guò)20%.然而，確定最大縱坡不能只考慮汽車(chē)的爬坡性能，還要考慮車(chē)輛在縱坡上行駛是否能快速、安全和經(jīng)濟(jì)等.文獻(xiàn)［6］規(guī)定了公路的最大縱坡取值見(jiàn)表5.

表5 最大縱坡規(guī)范值

實(shí)際上，課題組在調(diào)研過(guò)程中，對(duì)我省山區(qū)農(nóng)村公路的最大縱坡進(jìn)行了大量調(diào)查，調(diào)查發(fā)現(xiàn)最大縱坡在10%～12%之間.因此，為了適應(yīng)我省丘陵及山區(qū)的地形，減少填挖高度，降低工程造價(jià)，農(nóng)村公路的縱坡可以適當(dāng)提高.而且，農(nóng)村公路的交通量主要以小汽車(chē)、農(nóng)用拖拉機(jī)、摩托車(chē)為主，它們所能克服的縱坡也較大.對(duì)于個(gè)別海拔較高山區(qū)的農(nóng)村公路，冬季容易冰凍積雪對(duì)行車(chē)產(chǎn)生較大威脅，最大縱坡可以降低2%～3%.為此，在參考文獻(xiàn)［6］基礎(chǔ)上，推薦農(nóng)村公路最大縱坡見(jiàn)表6.

表6 農(nóng)村公路最大縱坡

4 結(jié) 語(yǔ)

湖南省農(nóng)村公路標(biāo)準(zhǔn)的選用應(yīng)充分考慮以丘陵、山地地形為主的實(shí)際情況，不能盲目攀比擅自提高，也不宜圖簡(jiǎn)單省事搞“一刀切”，應(yīng)切實(shí)做到從農(nóng)村公路的建設(shè)實(shí)際需要出發(fā)，從當(dāng)?shù)毓方煌òl(fā)展出發(fā)，在保證工程質(zhì)量和行車(chē)安全的前提下，高效利用農(nóng)村公路建設(shè)資金，建設(shè)出讓廣大農(nóng)村地區(qū)人員滿意的出行之路和發(fā)展之路.本文提出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)充分考慮了湖南省的實(shí)際情況，具有較好的可行性、合理性和經(jīng)濟(jì)性，容易被各地公路建設(shè)部門(mén)推廣使用.

［1］馮 曉，覃 波，徐 勇.重慶山區(qū)農(nóng)村公路建設(shè)技術(shù)指標(biāo)采用探討［J］.重慶交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，6（5）：108－111.

［2］鄧君德.甘肅省農(nóng)村公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和路面結(jié)構(gòu)形式探討［J］.公路交通科技（應(yīng)用技術(shù)版），2010，77（10）：74－77.

［3］卞鳳蘭.江蘇省農(nóng)村公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究［D］.南京：東南大學(xué)碩士論文，2010.

［4］王艷豐.農(nóng)村公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)碩士論文，2007.

［5］中華人民共和國(guó)交通部.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.2004－01－29.

［6］中華人民共和國(guó)交通部.公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.2006－07－07.

［7］張雨化.道路勘測(cè)設(shè)計(jì)［M］.北京：人民交通出版社，1997.