王　巖

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司　武漢　430063)

美標地區(qū)的工可階段公路路線方案比選要領分析

王巖

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司武漢430063)

摘要隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，國內設計院的海外公路項目逐漸增多。文中結合位于中美洲尼加拉瓜的公路工程項目，對美標地區(qū)工可階段公路選線依據(jù)主要規(guī)范的選取、美標公路規(guī)范的合理運用和美標公路路線方案綜合比選要領進行了分析、論述。

關鍵詞美國公路標準路線設計方案比選線形指標

目前世界上公路技術標準主要有美國國家公路及運輸協(xié)會標準(AASHTO，簡稱美國標準、歐洲標準(Eurocode)、加拿大標準、澳大利亞標準、日本標準、中國標準等，美國標準成為世界上應用最為廣泛的標準之一。隨著中國經(jīng)濟、技術的不斷進步，國內設計院的海外項目越來越多，并且所接觸的項目多以前期的項目建議書階段和工程可行性研究為主。本文結合尼加拉瓜運河綜合開發(fā)公路項目的工可階段綜合選線設計經(jīng)驗對美國標準公路項目的路線方案綜合比選要領進行了分析、論述。

1對美標規(guī)范的理解和合理運用

工程可行性研究階段主要任務為初步擬定路線方案走廊帶及工程規(guī)模，因此路線方案綜合比選的基礎是能合理運用美國標準和規(guī)范進行路線線形設計。本節(jié)主要對美國標準公路路線設計理念和具體規(guī)范要求中與中國標準(以下簡稱《國標》)不同，且具有借鑒意義的部分進行論述。

公路設計靈活性思想最先由美國提出，理念核心是實現(xiàn)“在公路建設的同時保護自然生態(tài)環(huán)境、景觀、人文歷史資源并為公眾提供安全、高效的交通運輸服務”[1]。公路路線設計是公路總體設計，公路線形指標的均衡性、一致性、連續(xù)性及線形與環(huán)境景觀的協(xié)調性才是滿足汽車高速及安全行駛的保證。美標的設計靈活性不能理解為對路線幾何指標的標準降低、而是在滿足道路安全性的前提下，靈活運用技術規(guī)范，選用與自然環(huán)境協(xié)調且經(jīng)濟合理的線形指標。

美標與國內的《公路工程技術標準》和《公路路線設計規(guī)范》不同，美標的公路路線設計主要依據(jù)《公路與城市道路幾何設計策略》為設計指南，設計人員在使用時有一定的靈活度，例如對于關鍵尺寸(包括車道寬度、視距、中央分隔帶的形式，曲線半徑等)設計給出了推薦的設計數(shù)值范圍和計算方法。下面對路線設計核心指標的選取和計算進行簡要論述。

1.1　停車視距

停車視距是制動反應距離與制動距離之和，公路路線設計需對全線進行視距驗算。見表1。

表1　最小停車視距美標與國標的對比表

由表1可見,美標相對于國標對停車視距的要求更為嚴格，并且區(qū)分上坡和下坡路段。美標對于停車視距的驗算區(qū)分上下坡有利于精細化設計，對于上坡路段可采用較短的停車視距進行驗算，能進行更靈活的線形組合設計，使路線方案更為合理，并且美標提供了停車視距的詳細計算過程和依據(jù)。國標未提供上坡路段的停車視距，對上坡路段進行視距驗算只能采用一般值，且一般值較美標上坡段停車視距值要小。綜上所述，設計者在美標地區(qū)進行路線視距驗算時需區(qū)別國內常規(guī)做法，嚴格按美標執(zhí)行。

1.2　平面線形

美標圓曲線最小半徑(Rmin)是根據(jù)設計速度所對應的曲率極限值，最大超高和最大側摩擦系數(shù)確定[3]。Rmin的簡化計算公式如下。

式中:Rmin為圓曲線最小半徑，m；v為設計車速，km/h;emax為最大超高，%；fmax為最大側摩擦系數(shù)。

美標對e和f值提供了5種計算方法，并提供了計算所得的設計車速所對應的圓曲線最小半徑表。美標對緩和曲線的規(guī)定也和圓曲線類似，此處不再敘述。

經(jīng)過以上美標對停車視距和平面線形規(guī)定的簡單論述，可得出以下結論：美國規(guī)范注重每個指標確定的過程，鼓勵設計者結合項目的自身特點靈活選取指標，不同于國標僅提供線形指標的最小值和一般值。結合尼加拉瓜運河綜合開發(fā)公路項目的設計經(jīng)驗，美標地區(qū)路線設計過程與國內項目不盡相同，設計中具體步驟如下：①全面學習美國公路標準和規(guī)范，總結美國規(guī)范和國內規(guī)范關于指標選取的主要差異；②結合項目實際情況確定主要技術標準；③利用美國規(guī)范提供的計算要求分別計算出本項目各項技術指標；④在1∶10 000地形圖初步確定路線平縱面線形；⑤進行多個路線方案的綜合比選后確定路線推薦方案和比較方案。

2美標地區(qū)工可階段路線方案綜合比選

美標地區(qū)公路設計理念和規(guī)范標準的確定方法決定了其公路路線方案比選方法和國內項目的不同。美標地區(qū)公路路線方案需要首先考慮環(huán)境因素，環(huán)評報告通常由國際第三方咨詢機構完成，并決定了路線方案的可行性。路線線形指標選取較為靈活，不追求高指標，注重指標的連續(xù)性。投資估算的比較需考慮全壽命周期成本，不能只考慮項目建設總投資。下面以尼加拉瓜運河綜合開發(fā)公路項目中的馬拉瓜至里瓦斯公路工程的路線方案比選為例進行論述。

泛美公路馬拉瓜至里瓦斯段公路工程是尼加拉瓜運河綜合開發(fā)公路子項目的一部分，為尼加拉瓜國家南北干線公路。經(jīng)過現(xiàn)場踏勘和研究后，在工可階段提出了2個路線方案，分別為東線和西線方案。

東線方案沿4號公路，從馬拉瓜出發(fā)，經(jīng)馬薩亞，到達格拉納達后轉向西南，最后于楠代梅并入泛美公路，終于里瓦斯，路線全長88.607 km。東線方案繞避了山區(qū)，海拔在54～316 m之間，地形起伏相對西線方案小。

西線方案起于馬拉瓜，沿2號公路到達Monte Tabor(此路段62號公路與泛美公路共線)，沿山脊線經(jīng)埃爾克魯塞羅至楠代梅，沿泛美公路終于里瓦斯。路線全長82.324 km，海拔59～932 m。2號公路馬拉瓜至CalleSuroeste段現(xiàn)狀同為雙向4車道，改造工程量較小。東線方案和西線方案具體優(yōu)缺點見表2。

表2　方案優(yōu)缺點分析比較表

經(jīng)過方案比選，本項目推薦東線方案。通過本項目可見美標地區(qū)公路路線方案綜合比選主要考慮環(huán)境因素、安全因素、社會研究影響、全壽命周期成本等因素。

3結語

本文結合了尼加拉瓜運河綜合開發(fā)公路工程項目在工可階段的路線方案設計經(jīng)驗，首先對美標地區(qū)公路路線設計所需的規(guī)范進行了總結和概括，再將美國規(guī)范、標準對比國內規(guī)范進行了分析，并提出了美標地區(qū)的路線設計具體步驟，最后結合美標地區(qū)公路項目實例，對美標地區(qū)路線方案綜合比選的要領進行了論述。本文對海外公路項目的前期設計工作有一定的借鑒意義，但每個項目都有各自的特點，設計者需因地制宜，充分考慮現(xiàn)場實際情況才能進行更為合理的路線方案綜合比選。

參考文獻

[1]MARTINOVICH S, STEUDLE K, HANKS J, et al.A policy on geometric design of highways and streets[S].6th ed.AASHO,2011.

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

[3]BELLEQUE K, BERCICH P,BLUNT H,et al. A guide to achieving flexibility in highway design[S].AASHO,2004.

收稿日期：2015-02-12

DOI 10.3963/j.issn.1671-7570.2015.03.033