任強(qiáng)

(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,陜西西安 710075)

公路線路設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)比選探析

任強(qiáng)

(中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,陜西西安 710075)

公路工程的線路設(shè)計(jì)的好壞直接影響公路工程的建設(shè)成本、建設(shè)工期、服務(wù)水平等,做好公路工程的線路評(píng)價(jià)工作對(duì)于公路的建設(shè)和運(yùn)營極為重要,本文以實(shí)際角度為出發(fā)點(diǎn)來對(duì)線路設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)比選技術(shù)進(jìn)行細(xì)致探析。

公路 線路設(shè)計(jì) 評(píng)價(jià)

1 公路線路設(shè)計(jì)

公路工程的建設(shè)是一個(gè)復(fù)雜的綜合性系統(tǒng)項(xiàng)目,公路線路設(shè)計(jì)是公路工程的建設(shè)基礎(chǔ),公路線路的設(shè)計(jì)直接涉及到項(xiàng)目建設(shè)質(zhì)量,公路運(yùn)行效率,交通流的流暢度等一系列內(nèi)容,公路按照行政等級(jí)可以劃分為：國家公路、省級(jí)公路、縣級(jí)公路、鄉(xiāng)級(jí)公路和專用公路;按照使用任務(wù)、功能和適用的交通量可以劃分為：高速公路、一級(jí)公路、二級(jí)公路、三級(jí)公路、四級(jí)公路五個(gè)等級(jí)。不同的公路級(jí)別其所擔(dān)任的任務(wù)不同,對(duì)公路線路的側(cè)重點(diǎn)也存在一定的區(qū)別,鑒于此,設(shè)計(jì)者對(duì)于公路線路的設(shè)計(jì)主要遵守以下幾個(gè)原則：

(1)因地制宜,統(tǒng)籌兼顧原則。公路路線的設(shè)計(jì)應(yīng)該以實(shí)際為出發(fā)點(diǎn),根據(jù)建設(shè)區(qū)域的地形地貌和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的實(shí)際狀況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)?？傮w來說,平原區(qū)路線布置更多考慮的是路網(wǎng)、沿線的城鎮(zhèn)和經(jīng)濟(jì)規(guī)劃,綜合兼顧其他因素,比如征地、拆遷難度等,總體來說以服務(wù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)點(diǎn)和完善路網(wǎng)的配置為主要考慮目標(biāo);對(duì)于山區(qū),公路路線設(shè)計(jì)更多的需要考慮工程規(guī)模和施工難度,同時(shí)要注重環(huán)境保護(hù)。

(2)保證安全,注意氣候?qū)π熊嚢踩绊?。無論是什么項(xiàng)目的建設(shè),“安全第一”是首要原則,公路線性的安全舒適是公路線路設(shè)計(jì)考核的一大指標(biāo),在線路設(shè)計(jì)中要保證選線的車輛行駛的安全以及駕駛者的舒適。山區(qū)自然氣候復(fù)雜 ,雨霧天氣較多。高山地區(qū)氣候更為復(fù)雜,氣候多變,橫風(fēng)和極端天氣較多,容易對(duì)行車安全造成較大威脅,因此,需要在線路設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮到這些因素對(duì)公路運(yùn)營安全的影響,采取合理防控措施。

(3)質(zhì)量為本原則。公路路線設(shè)計(jì)要嚴(yán)格按照既有的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)來,設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到后續(xù)施工的質(zhì)量和效果。平原地區(qū)線形設(shè)計(jì)屬于常規(guī)設(shè)計(jì),按照常規(guī)設(shè)計(jì)規(guī)范把握好設(shè)計(jì)質(zhì)量即可。山區(qū)線形設(shè)計(jì)比平原地區(qū)復(fù)雜,除了要控制常規(guī)設(shè)計(jì)質(zhì)量外,還要注意平面線形、超高的設(shè)置、縱面線形設(shè)計(jì)及爬坡車道和視距等問題。山區(qū)公路的平面線形盡可能以曲線為主,以與沿線的地形景觀相協(xié)調(diào)為最佳;在進(jìn)行超高設(shè)置時(shí),要對(duì)具體的路段進(jìn)行針對(duì)性的安全性分析,以合理設(shè)置超高。

表1 最大緩和曲線半徑設(shè)計(jì)要求

(4)技術(shù)可行性。前面四個(gè)原則是線路設(shè)計(jì)的追求目標(biāo),但其前提都是建立在施工技術(shù)的可行范圍之內(nèi)的,線路設(shè)計(jì)方案的選擇直接決定項(xiàng)目建設(shè)的施工難度,這就要求設(shè)計(jì)者要綜合考慮不同目標(biāo)之間的權(quán)衡,保證技術(shù)可達(dá)性的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)公路線路設(shè)計(jì)的最優(yōu)化。

2 公路線路設(shè)計(jì)存在的問題

(1)直線設(shè)計(jì)過長(zhǎng)。在公路線路設(shè)計(jì)中,直線的長(zhǎng)度應(yīng)在設(shè)計(jì)速度的二十倍以內(nèi)。傳統(tǒng)的公路線路設(shè)計(jì)是把直線作為最好的線形,兩點(diǎn)之間直線最短,并且容易布置。然而事實(shí)表明過長(zhǎng)的直線線路會(huì)造成駕駛者極易產(chǎn)生駕駛疲倦,注意力不集中,提高事故發(fā)生率。因此很多國家在公路線路的設(shè)計(jì)中對(duì)直線線性的應(yīng)用有明確的限制。例如法國規(guī)定限制在行車速度的二十倍以內(nèi),而像俄羅斯、美國這類的國家,采用的是加寬中央分隔帶、設(shè)置低路堤緩邊坡的手段來降低直線行駛的不良影響。在這方面我國與法國相近,最大直線長(zhǎng)度一般在行車速度的二十倍以內(nèi)。

(2)緩和曲線長(zhǎng)度設(shè)置不合要求。緩和曲線的作用是幫助駕駛者安全舒適的完成轉(zhuǎn)向,通過延長(zhǎng)轉(zhuǎn)向距離來延長(zhǎng)行駛時(shí)間,從而給予駕駛者足夠的操縱空間,避免事故的發(fā)生,但有些公路的路線設(shè)計(jì)中的緩和曲線長(zhǎng)度偏小,無法滿足設(shè)計(jì)行駛時(shí)間不低于3s的要求,就造成駕駛難度的增加,事故發(fā)生率的提高,合理有效的緩和曲線設(shè)計(jì)師公路線路設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。而緩和曲線的最大半徑的標(biāo)準(zhǔn)見表1。

(3)超高過渡段以及超高橫坡的位置設(shè)置不合適。在經(jīng)過居民去的公路上,車輛行駛時(shí)需要限速,同時(shí)還必須要受當(dāng)?shù)亟煌ㄒ?guī)范的管制,在這種情況下可以適當(dāng)?shù)臏p少超高橫坡,以有利于公路路線的設(shè)計(jì),因此這種情況下進(jìn)行公路設(shè)計(jì)時(shí)不應(yīng)當(dāng)只按照道路的橫坡設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì),還應(yīng)當(dāng)按照車輛行駛的速度設(shè)置低于4%的超高橫坡。但是在實(shí)際設(shè)計(jì)中人們往往只考慮雙向的橫坡設(shè)計(jì),而沒有對(duì)超高橫坡進(jìn)行考慮,這樣就會(huì)造成車輛在轉(zhuǎn)彎行駛時(shí)出現(xiàn)困難,甚至引發(fā)事故。在道路的縱坡設(shè)計(jì)中,有時(shí)需要進(jìn)行坡長(zhǎng)的局部限制,但是對(duì)于某些連續(xù)的路段,這種限制是可以不進(jìn)行考慮的,這時(shí)就容易造成該路段縱坡超限,車輛在進(jìn)行下坡行駛時(shí)就容易出現(xiàn)較多的剎車,容易出現(xiàn)剎車失靈而造成交通事故的發(fā)生。

表2 評(píng)價(jià)比選方法的特征

這些問題都是線路建設(shè)完工后導(dǎo)致事故的原因之一,對(duì)公路線路設(shè)計(jì)方案的有效評(píng)價(jià)比選是消除這類安全隱患的重要措施之一,通過對(duì)設(shè)計(jì)方案的有效評(píng)價(jià),并進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),以保證施工方案的合理科學(xué)性。

3 公路線路設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)比選研究

3.1 線路設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)指標(biāo)

在公路線路的設(shè)計(jì)中根據(jù)實(shí)際情況提出了對(duì)于安全方面的要求,這些要求的出現(xiàn)就需要有專門的評(píng)價(jià)體系來對(duì)其進(jìn)行具體的量化和評(píng)價(jià),目前,對(duì)于安全性的評(píng)價(jià)主要有以下幾種指標(biāo)。

(1)對(duì)運(yùn)行速度的評(píng)價(jià)。目前對(duì)于運(yùn)行速度的評(píng)價(jià)主要分為兩種,一是利用相鄰路段之間運(yùn)行情況的協(xié)調(diào)性對(duì)公路線路設(shè)計(jì)的連續(xù)性進(jìn)行評(píng)價(jià);二是,用實(shí)際速度與設(shè)計(jì)速度的協(xié)調(diào)性進(jìn)行評(píng)價(jià),汽車的運(yùn)行速度對(duì)于汽車運(yùn)行中的安全性有著重要的意義,這個(gè)評(píng)價(jià)體系實(shí)際上就是用相鄰路段運(yùn)行速度差來作為評(píng)價(jià)的指標(biāo)。公路通行標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定設(shè)計(jì)速度一致性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：

實(shí)際速度與設(shè)計(jì)速度的協(xié)調(diào)性也是對(duì)于公路安全的重要保證。顯然,這項(xiàng)評(píng)價(jià)標(biāo)注是通過對(duì)相同路段的車輛實(shí)際運(yùn)行速度與車輛設(shè)計(jì)運(yùn)行速度之間的差值作為評(píng)價(jià)該段公路的實(shí)際速度與運(yùn)行速度之間的協(xié)調(diào)性的,同樣也是衡量公路安全性的一個(gè)重要指標(biāo)。

(2)對(duì)于油耗的分析評(píng)價(jià)。對(duì)于油耗的分析評(píng)價(jià)主要是為了對(duì)公路的縱坡線性設(shè)計(jì)合理性及平穩(wěn)性進(jìn)行評(píng)價(jià)。具體而言,就是將車輛在運(yùn)行中的油耗量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)總結(jié)并繪制成直觀的折線圖,通過對(duì)折線圖的觀察來得出車輛全程的油耗量是否均勻,最后再選擇出油耗量較平穩(wěn)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(3)通過透視圖進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。透視圖評(píng)價(jià)方案主要是用于對(duì)于特殊路段的評(píng)價(jià)和檢驗(yàn),這種方法可以對(duì)駕駛員的視線范圍、運(yùn)行路段的路線與沿線環(huán)境的協(xié)調(diào)性和運(yùn)行環(huán)境的平縱組合合理性等進(jìn)行評(píng)定,它是評(píng)價(jià)單元公路段立體性的一個(gè)重要指標(biāo)。但是由于這種方法并不足夠精確,沒有準(zhǔn)確的量化標(biāo)準(zhǔn),因此它僅限于進(jìn)行粗略的定性評(píng)價(jià),另外,這種評(píng)價(jià)方法得出的結(jié)果受主觀因素的影響較大。

(4)對(duì)于縱斷面的檢驗(yàn)。公路縱斷面的檢驗(yàn)主要指通過對(duì)公路縱斷面圖進(jìn)行分析來得出公路坡度的方式,一般而言,我們知道路面坡度的大小不僅會(huì)對(duì)車輛在上下坡時(shí)需要的牽引力和慣性產(chǎn)生影響,還會(huì)對(duì)路面的排水情況產(chǎn)生重要的影響,因此縱斷面檢驗(yàn)的出現(xiàn)就是為了對(duì)該指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)的。通過對(duì)縱斷面的檢驗(yàn)我們可以對(duì)路面的坡度進(jìn)行有效的控制,合理的坡度可以對(duì)車輛上下坡的牽引力和繼續(xù)滑行時(shí)的速度和車輛間距的可行性和安全性產(chǎn)生重要影響。

綜上可知,在公路的線性設(shè)計(jì)階段要嚴(yán)格的執(zhí)行安全檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),這是確定公路安全性的主要方法之一。這就要求相關(guān)的監(jiān)管人員要嚴(yán)格的執(zhí)行檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn),認(rèn)真做到“不合格,不通過”,保證每段公路在建設(shè)過程中都經(jīng)過了嚴(yán)格的檢驗(yàn),以保證其穩(wěn)定性和安全性。

3.2 常見的線路設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)比選方法

對(duì)于公路線路設(shè)計(jì)方案的比選,往往會(huì)因?yàn)樗x的對(duì)象和范圍不同而結(jié)果不同。從比選對(duì)象上可以看出,有些方案是針對(duì)隧道的施工方案進(jìn)行比選的,有些是對(duì)相關(guān)的指標(biāo)選擇進(jìn)行比選,有些則是對(duì)于環(huán)境影響情況進(jìn)行比選的;從比選的范圍上來看,有些方案是針對(duì)整條路線而言從經(jīng)濟(jì)技術(shù)等方面進(jìn)行參比,有些則是針對(duì)線路中的某段或者某一關(guān)鍵控制點(diǎn)而進(jìn)行的方案比較。本文筆者對(duì)這些常用的比選方案進(jìn)行了總結(jié)和對(duì)比,希望可以全面的涵蓋當(dāng)前在公路線路設(shè)計(jì)中常用比選方案的各個(gè)方面,講這些方案的各個(gè)方面和各個(gè)角度進(jìn)行綜合的研究,目前在公路線路設(shè)計(jì)方案比選中常用到的方法主要有以下四種。

(1)綜合比選法。綜合比選法是進(jìn)行多指標(biāo)參比,分別從立交的位置選擇、型式選擇、平縱線性和斷面布置以及方案設(shè)計(jì)四個(gè)方面對(duì)立交的選型進(jìn)行最終確定。在立交的位置選擇中,設(shè)計(jì)小組從能否保證立交交通流暢安全、立交的各匝道平縱橫各斷面相互結(jié)合處的線性是否合適;立交的結(jié)構(gòu)布置、設(shè)計(jì)和施工難易程度;整個(gè)立交工程的工程造價(jià)及運(yùn)營養(yǎng)護(hù)是否合理;立交的造型觀感、綠化美化等方面確定。對(duì)于立交型式的選擇,從交通的適應(yīng)性;環(huán)境、技術(shù)的適應(yīng)性以及整個(gè)工程的經(jīng)濟(jì)性;能否促進(jìn)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展等方面進(jìn)行比選。從坡度、豎向曲線半徑以及立交的平縱線性組合等方面對(duì)立交的平縱橫線性以及立交的斷面布置方案進(jìn)行參比。

(2)模擬計(jì)算。在對(duì)高填土、軟土路基等特殊路線處理方案進(jìn)行選擇時(shí),采用數(shù)值模擬的手段,對(duì)江堤和路堤并行的特殊路段的處理方案進(jìn)行了數(shù)學(xué)模擬,著重研究了在路堤的施工過程中路基的變形情況及這些變形對(duì)于整個(gè)江堤安全情況的影響。通過分析不同方案的結(jié)果,并對(duì)這些結(jié)果進(jìn)行模擬,從安全性和經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)角度對(duì)所選方案進(jìn)行了比選,從而確定出最終的設(shè)計(jì)方案。

(3)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比法。在特長(zhǎng)隧道的消防設(shè)計(jì)方案選擇中采用的就是優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比的方法,列舉出各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn),并對(duì)各個(gè)方案中的滅火組合、消防水源設(shè)置、消防干管的布置等關(guān)鍵問題進(jìn)行了比較。

(4)價(jià)值工程法。在對(duì)高速公路項(xiàng)目進(jìn)行了研究時(shí),采用的是價(jià)值工程法,價(jià)值工程法需要對(duì)不同方案的價(jià)值進(jìn)行分析計(jì)算,將經(jīng)濟(jì)造價(jià)和技術(shù)功能進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。通過對(duì)各個(gè)方案功能方面上的打分,計(jì)算出各個(gè)方案的成本系數(shù),然后用功能系數(shù)比成本系數(shù)最終得到價(jià)格系數(shù),最后根據(jù)價(jià)格系數(shù)的大小來選定最終方案。

價(jià)值工程法是計(jì)算公式可以表示為V=F/C(L)式中：V表示設(shè)計(jì)方案的價(jià)值系數(shù)F表示設(shè)計(jì)方案的功能系數(shù)C表示設(shè)計(jì)方案的成本系數(shù)。

3.3 各評(píng)價(jià)方法的特征

上述幾種方法是在對(duì)公路線路設(shè)計(jì)方案確定中的常用比選方法,這些方法有各自的優(yōu)缺點(diǎn),其優(yōu)缺點(diǎn)的評(píng)價(jià)結(jié)果見表2,對(duì)各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)可以使這些方法得到更好的實(shí)際應(yīng)用。

4 結(jié)語

在公路線路設(shè)計(jì)方案的確定過程中,是確定施工設(shè)計(jì)方案的重要環(huán)節(jié),要根據(jù)實(shí)際情況來選擇評(píng)價(jià)必選的方法,盡量做到科學(xué)合理,以保證項(xiàng)目施工方案的合理性。

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任強(qiáng),男,單位：中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司,研究方向：路線、立交。