馬 思 遠(yuǎn)

(河南大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南 開(kāi)封　475004)

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道路勘測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)例探討

馬 思 遠(yuǎn)

(河南大學(xué)土木建筑學(xué)院，河南 開(kāi)封475004)

基于道路勘測(cè)設(shè)計(jì)理論，從平面設(shè)計(jì)、縱斷面設(shè)計(jì)、橫斷面設(shè)計(jì)三方面，闡述了某道路工程的勘測(cè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)，旨在設(shè)計(jì)出一條結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)可行、便捷高效的道路。

道路，勘測(cè)設(shè)計(jì)，縱斷面，橫斷面

0　引言

道路是為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和人民生活服務(wù)的公共基礎(chǔ)設(shè)施，道路運(yùn)輸系統(tǒng)是社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，一個(gè)地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平和交通運(yùn)輸需求決定著道路交通的發(fā)展進(jìn)程，而道路交通也會(huì)影響并制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)和交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展水平。特別是隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的提出，道路運(yùn)輸在國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展中所占的地位也日益重要。因此，如何設(shè)計(jì)出一條結(jié)構(gòu)正確，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理的道路已成為一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

1　設(shè)計(jì)理論

道路通常呈帶狀且屬于三維空間結(jié)構(gòu)，道路表面的中心線為中線，中線在道路表面的位置稱為路線。道路設(shè)計(jì)就是指確定路線在空間上的位置和各部分幾何尺寸。路線在水平面上的投影稱作道路的平面，路線在豎直面上沿路線走向的投影叫做道路的縱斷面，路線上任一點(diǎn)法向切面稱為道路在此點(diǎn)的橫斷面。路線的平面、縱斷面和各個(gè)橫斷面從幾何上共同組合成了道路。在進(jìn)行道路設(shè)計(jì)時(shí)，既要綜合考慮道路的平、縱、橫三個(gè)方面，又需分別設(shè)計(jì)[1]。

道路的平面線形設(shè)計(jì)，是指在保持線形的連續(xù)、均衡，并注意使線形與周圍地形、構(gòu)筑物、景觀和環(huán)境等因素協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上，根據(jù)汽車行駛時(shí)的力學(xué)特性和軌跡特征，合理地確定平面線形中直線、圓曲線和緩和曲線等要素的相關(guān)參數(shù)。李尉，馬瑩[2]認(rèn)為反映道路線形好壞的關(guān)鍵指標(biāo)是速度的連續(xù)性，線形設(shè)計(jì)時(shí)除了應(yīng)滿足行車動(dòng)力學(xué)要求以外，還應(yīng)滿足駕駛員視覺(jué)和心理上的要求。

沿道路中線豎直剖切再行展開(kāi)即為路線縱斷面?？v斷面圖是道路縱斷面設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容，也是道路設(shè)計(jì)中的重要技術(shù)文件。施工人員將道路的平面圖與縱斷面圖結(jié)合起來(lái)，就能快速準(zhǔn)確地定出道路的空間位置。路線縱斷面是一條空間線，在考慮自然因素和建造者經(jīng)濟(jì)實(shí)力的情況下，空間線一般是起伏的[1]。道路的縱斷面設(shè)計(jì)也是影響工程整體造價(jià)和技術(shù)合理性的重要因素，也極大地影響到建成后道路汽車行駛的安全性和舒適性。因此，道路在進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)緊密配合平面線形，做到線形上的均衡、連續(xù)、舒順，以利于車輛安全、舒適地運(yùn)行。李嬡[3]認(rèn)為道路縱斷面線形設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮駕駛員的錯(cuò)覺(jué)、平縱面線形的組合、線形與環(huán)境的協(xié)調(diào)、汽車制動(dòng)性能和排水等幾個(gè)方面的問(wèn)題。

平縱面線形組合應(yīng)在考慮駕駛員的視覺(jué)、心理狀態(tài)的基礎(chǔ)上，結(jié)合汽車行駛的安全、舒適、工程造價(jià)、營(yíng)運(yùn)費(fèi)用的經(jīng)濟(jì)性以及保持道路與周圍的環(huán)境和景觀的協(xié)調(diào)對(duì)路線進(jìn)行充分設(shè)計(jì)。線形組合時(shí)要注意使駕駛員有足夠的舒適感和安全感，還應(yīng)考慮視覺(jué)的連續(xù)性，使駕駛員的心理反應(yīng)達(dá)到平衡[4]。方姝，鄭曉剛等[5]認(rèn)為在道路縱斷面設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)考慮：

1)保持道路線形在視覺(jué)上的連續(xù)性，尤其是在平曲線與縱曲線對(duì)應(yīng)時(shí)，變坡點(diǎn)應(yīng)設(shè)在平曲線中點(diǎn)。

2)在視覺(jué)上保證線形的均衡，平、縱面線形設(shè)計(jì)的指標(biāo)大小應(yīng)均衡。

道路橫斷面是指道路中線上任意一點(diǎn)的法向切面，由橫斷面設(shè)計(jì)線和原地貌的地面線兩部分組成。路線設(shè)計(jì)研究的橫斷面設(shè)計(jì)只限于與行車直接有關(guān)的路幅部分，即兩側(cè)路肩外緣(城市道路為規(guī)劃紅線)之間各組成部分的寬度、橫向坡度等問(wèn)題。邊坡、邊溝、截水溝、護(hù)坡道等設(shè)計(jì)在路基工程中的研究。熊祖志[6]認(rèn)為好的道路橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)綜合考慮與周邊用地性質(zhì)的協(xié)調(diào)、中央分隔帶寬度是否滿足要求、是否為地下預(yù)埋管件預(yù)留寬度、路內(nèi)停車可能性等問(wèn)題。讓細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)體現(xiàn)出人文關(guān)懷，從而提高整個(gè)道路工程的設(shè)計(jì)水平。

2　設(shè)計(jì)實(shí)例

現(xiàn)有一地形屬于平原區(qū)，中等強(qiáng)度降雨。從西向東自市郊一條公路起，至于微丘區(qū)灌木林，如圖1所示。其間地形平坦，起伏較小，起點(diǎn)處有些許旱地，終點(diǎn)處有微丘，其余皆是平原稻田?？傮w高差較小，其間跨越些許旱地和一條已建公路。故決定公路采用四車道一級(jí)公路。長(zhǎng)度擬定為700 m。

2.1平面設(shè)計(jì)

平面線形應(yīng)與地形、地物和環(huán)境相適應(yīng)，保持線形的連續(xù)性和均衡性，并與縱斷面設(shè)計(jì)相協(xié)調(diào)。因此本路段平面設(shè)計(jì)采用基本型曲線，即直線—回旋線—圓曲線—回旋線—直線順序的組合形式，如圖2所示。經(jīng)計(jì)算ABC,BCD兩段的平曲線基本要素為：

ABC段：圓曲線半徑R=200 m，回旋線參數(shù)A=120 m，緩和曲線長(zhǎng)LS=72 m，內(nèi)移距p=1.08 m，切線增長(zhǎng)量q=35.96 m，切線長(zhǎng)TH=112.074 m，曲線長(zhǎng)LH=216.743 m，圓曲線長(zhǎng)LY=72.743 m，外距E=19.656 m，切曲差DH=7.405 m。

BCD段：圓曲線半徑R=160 m，回旋線參數(shù)A=112 m，緩和曲線長(zhǎng)LS=69.69 m，內(nèi)移距p=1.265 m，切線增長(zhǎng)量q=34.790 m，切線長(zhǎng)TH=79.808 m，曲線長(zhǎng)LH=156.801 m，圓曲線長(zhǎng)LY=17.421 m，外距E=7.431 m，切曲差DH=2.815 m。

2.2縱斷面設(shè)計(jì)

縱斷面設(shè)計(jì)主要指縱坡設(shè)計(jì)和豎曲線設(shè)計(jì)。因?yàn)榈缆肥且粭l空間帶狀曲線，故應(yīng)考慮平、縱線形組合設(shè)計(jì)。

縱坡設(shè)計(jì)中主要有試坡和調(diào)坡兩步，試坡主要是在已標(biāo)注“控制點(diǎn)”的縱斷面圖上，根據(jù)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，選線意圖，考慮各經(jīng)濟(jì)點(diǎn)和控制點(diǎn)的要求及地形變化情況，初步定出縱坡設(shè)計(jì)線的工作。而調(diào)坡主要是結(jié)合選線意圖，將試坡線與選線時(shí)候所考慮的坡度進(jìn)行比較，并參照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，查看各項(xiàng)指標(biāo)是否滿足規(guī)范要求，最終選出合適的坡度。經(jīng)研究調(diào)查，選定該路段最大縱坡為2.64%，最小縱坡為0.91%。

豎曲線是指在道路縱坡的邊坡處設(shè)置的豎向曲線。其作用是為了滿足行車平順、舒適視距的需要。其三要素為曲線長(zhǎng)L，切線長(zhǎng)T和外距E。經(jīng)選定為二次拋物線，計(jì)算得該路段：坡差：1.73%，曲線長(zhǎng)L=60.55 m，切線長(zhǎng)T=30.275 m，外距E=0.131 m。豎曲線起點(diǎn)高程為310.724 m，終點(diǎn)高程為365.825 m。

2.3橫斷面設(shè)計(jì)

橫斷面設(shè)計(jì)主要指對(duì)道路的斷面形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)主要考慮節(jié)約用地和保護(hù)資源，并結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦?、氣候、水文等條件進(jìn)行合

理設(shè)計(jì)，以使道路滿足行車平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)可行、便于養(yǎng)護(hù)的要求。

根據(jù)JTG B01—2014公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[7]確定四車道的路基寬度為23.00 m，取設(shè)計(jì)車道寬度為3.50 m，總車道寬度為3.5×2=7.0 m。左右兩側(cè)路緣帶寬度為0.5 m，中央分隔帶2 m。右側(cè)硬路肩寬度2.5 m，路緣帶土路肩寬度0.75 m。位于中等強(qiáng)度降雨地區(qū)時(shí)，路拱坡度取為2%，路肩橫向坡度一般應(yīng)較路面橫向坡度大1%～2%，故取路肩橫向坡度為3%，路拱坡度采用雙向坡面，由路中央向兩側(cè)傾斜。經(jīng)計(jì)算得兩段轉(zhuǎn)彎處的加寬及超高分別為：第一個(gè)轉(zhuǎn)彎處，加寬1.098 m，超高8.27%，超高過(guò)渡段長(zhǎng)度為72 m，漸變率為0.005 11；第二個(gè)轉(zhuǎn)彎處，加寬1.260 m，超高9.32%，超高過(guò)渡段長(zhǎng)度為69.69 m，漸變率為0.006 01。

3　結(jié)語(yǔ)

道路勘測(cè)設(shè)計(jì)是道路設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，對(duì)交通安全和工程造價(jià)有著重要影響。通過(guò)簡(jiǎn)要介紹道路勘測(cè)設(shè)計(jì)中的相關(guān)理論要點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了平面設(shè)計(jì)，縱斷面設(shè)計(jì)和橫斷面設(shè)計(jì)的相關(guān)計(jì)算，為實(shí)際工程問(wèn)題的解決提供參考。

[1]楊少偉,朱照宏.道路勘測(cè)設(shè)計(jì)[M].北京:人民交通出版社,2004.

[2]李尉,馬瑩.道路線形設(shè)計(jì)與道路交通安全[J].城市建設(shè)理論研究(電子版),2013(19)：101-105.

[3]李嬡.關(guān)于道路縱斷面設(shè)計(jì)的研究[J].中國(guó)房地產(chǎn)業(yè),2011(8):113.

[4]李鳳陸.道路縱斷面設(shè)計(jì)中幾個(gè)方面的影響因素分析[J].科技咨詢導(dǎo)報(bào),2007(7):53.

[5]方姝,鄭曉剛,王妹.淺談道路線形設(shè)計(jì)與道路安全[J].卷宗,2013(2):104.

[6]熊祖志.道路橫斷面設(shè)計(jì)的探討[J].建筑知識(shí)(學(xué)術(shù)刊),2014(4):17-19.

[7]JTG B01—2014，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[8]JTG D20—2006,公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Discussion on road survey and design examples

Ma Siyuan

(CivilEngineeringandArchitectureSchool,HenanUniversity,Kaifeng475004,China)

Based on road survey and design theory, from the graphic design, longitudinal design, cross sectional design three aspects, this paper elaborated the survey and design key points of a road engineering, to design a reasonable structure, feasible technology, convenient and efficient way.

road, survey and design, longitudinal section, cross section

1009-6825(2016)23-0155-02

2016-06-10

馬思遠(yuǎn)(1994- )，男，在讀本科生

U412.2

A