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        西非地區(qū)公路路線設(shè)計探討

        2021-04-06 10:05:58
        黑龍江交通科技 2021年3期
        關(guān)鍵詞:科特迪瓦縱斷面行車

        李 敏

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

        0 引 言

        科特迪瓦位于非洲西部,處于西非國家的中部,東接加納,西與利比里亞和幾內(nèi)亞交界,北同馬里和布基納法索為鄰,南臨大西洋幾內(nèi)亞灣,海岸線長約500 km,國土面積322463 km2。

        1 工程概況

        本項目位于科特迪瓦西北部的Denguélé區(qū),由兩條主線及三條連接線組成,主線基本沿A7國道、B319省道舊路走向,其中A7國道連接奧迭內(nèi)市與馬里邊境,B319省道連接奧迭內(nèi)與幾內(nèi)亞邊境。本項目是馬里、幾內(nèi)亞連接科國北方的中西部與西南部地區(qū)的交通要道,是西非共同體(CEDEAO)公路網(wǎng)的重要部分,是馬里和幾內(nèi)亞等國家通往科特迪瓦出海口的重要通道。本項目的建設(shè)為馬里、幾內(nèi)亞到圣佩德羅港提供了一條暢通的道路并縮短了運輸距離,也給其它相鄰國家進入科國生產(chǎn)大區(qū)提供了便利條件,有助于西非共同體內(nèi)部人員流動和物資運輸。

        由圣佩德羅港至馬里邊境的道路,除本項目的奧迭內(nèi)到馬里邊境路段外,圣佩德羅到奧迭內(nèi)段均已鋪設(shè)瀝青路面,由于現(xiàn)狀道路沒有完整的路面結(jié)構(gòu),導致近年道路路況逐漸惡化,日常通行困難,雨季無法通行,安全事故時有發(fā)生,嚴重影響了道路的通行能力和使用功能,阻礙了區(qū)域發(fā)展。因此科特迪瓦政府迫切希望對現(xiàn)有道路進行整治,修建一條雙車道瀝青路面道路,并在國家公路網(wǎng)的總體發(fā)展政策下,將本項目規(guī)劃為優(yōu)先實施工程。

        2 科特迪瓦設(shè)計規(guī)范體系

        科特迪瓦為法蘭西共同體成員國,目前國內(nèi)工程項目建設(shè)依托法標體系,本項目路線設(shè)計主要參照依據(jù)為:法國交通和旅游設(shè)施部SETRA1994年8月出版的《法國干線公路規(guī)劃(ARP)》。

        3 技術(shù)標準

        3.1 技術(shù)標準的選擇

        《法國干線公路規(guī)劃(ARP)》根據(jù)平面線位和延伸輪廓線的技術(shù)特性對公路進行等級劃分。其技術(shù)特性的差異主要體現(xiàn)在市區(qū)外短途路段的動態(tài)舒適性方面。即同一條道路在受地形的限制條件下,進行結(jié)構(gòu)的幾何尺寸模擬后對同級別公路的不同速度進行選擇。

        對于R型公路,進行以下等級區(qū)分。

        (1)等級R60,適合起伏地勢,通常是成本和舒適性最佳折中方案(涉及到動態(tài)舒適性方面)。

        (2)等級R80,適合較平緩的地勢,是較常使用的方案。

        對于T型公路,進行以下等級區(qū)分:

        (1)等級T80,適合起伏地勢,通常能夠同時滿足該類型公路舒適性和成本控制的要求。

        (2)等級T100,適合較平緩的地勢,是較常使用的方案。

        對現(xiàn)有公路進行規(guī)劃和改造,對目標公路類型的限定是嚴格的,但對等級的要求是相對寬松,可以在遵循其安全規(guī)定的范圍內(nèi)作相應(yīng)的調(diào)整。等級的定義在某些情況下可以做出相應(yīng)的變動。安全規(guī)定特別是公路平面線位的安全性指標要求必須得到嚴格的遵守。

        3.2 路線指標技術(shù)指標選用

        《法國干線公路規(guī)劃(ARP)》中明確要求公路設(shè)計應(yīng)能保證良好的安全性和舒適性。

        駕駛?cè)说氖孢m性要求應(yīng)高于平縱面指標,如果設(shè)計者按照規(guī)范要求的最小速度來選取速度曲線。這樣就導致必須按照公路類型來確定最小半徑。

        一方面,經(jīng)常使用大半徑曲線會導致諸多不利情況;比如,會限制安全超車能力,會促使司機連續(xù)高速行車,不利于安全,尤其不利于交叉道口和某些難行車地點的安全。

        另一方面,在條件受限制情況下,設(shè)計者為遵守與規(guī)劃線路連貫性有關(guān)的強制性規(guī)定而忽略運行速度的連續(xù)性,會導致小半徑曲線產(chǎn)生安全問題。

        (1)曲線和連線的連貫性

        對于新建公路來說,規(guī)劃線路是由直線、圓曲線和回旋線構(gòu)成的;回旋線只能用于直線與環(huán)形曲線或兩條方向相反的環(huán)形曲線之間的連接。

        同向曲線間直線段長度應(yīng)不小于大半徑曲線V85速度3 s行程長度;為了簡便起見,在通常情況下可以取L=75 m,它與3 s和90 km/h是一致的。

        新建公路禁止以下曲線形式:

        ①不同半徑相近的圓弧形組成的曲線;

        ②由一個或多個回旋曲線(即所謂的“OVE型”或“C型”曲線)的弧形連接的同方向環(huán)形曲線或其它連接曲線構(gòu)成的曲線;

        ③由兩條直線連接的兩個回旋曲線的弧構(gòu)成的曲線(即所謂的“尖峰曲線”)。

        以上平面線形會導致駕駛員反映不及時,從而降低新建道路的安全性。

        針對困難路段,可以采用“S型”曲線。當這兩個環(huán)形曲線未采用平順連接(非傾斜曲線)時,就必須預備一條50 m長的直線插入兩條曲線的連接線中。

        (2)路線平面半徑

        各種類型公路上能夠帶來安全和舒適的半徑規(guī)定值見表1。

        表1 平曲線設(shè)置表

        新建公路應(yīng)滿足如下要求:

        ①避免大半徑連接的線形;

        ②條件允許時,優(yōu)先選用直線線形,并交替運用平均曲線(大于圓曲線最小半徑,小于不設(shè)超高最小半徑);交叉道口和良好條件下超車能見區(qū)域的定位時,直線運用不宜少于50%;

        ③在大于1 km大直線段的端頭及長大縱坡路線端頭,不宜使用半徑小于300 m的曲線;在直線段(0.5~1 km)較短段落的端部,不宜使用半徑小于200 m的曲線;

        ④當曲線相互連接時,其半徑R1和R2應(yīng)該滿足下列條件:0.67

        ⑤不宜采用卵形、C形和尖峰形曲線。

        (3)回旋線

        公路直線段與半徑R小于不設(shè)超高圓曲線最小半徑連接處,應(yīng)設(shè)置回旋線;在條件受限制情況下,可以采用如表2規(guī)定長度的較小值。

        表2 回旋線設(shè)置表

        對于引入圓曲線半徑小于其不設(shè)超高圓曲線最小半徑,建議采用表3長度。

        表3 回旋線設(shè)置表

        3.3 超高

        當轉(zhuǎn)彎半徑小于40 m的時候,彎道上的超高取值6%。對于轉(zhuǎn)彎半徑在40 m和250 m之間,彎道上的超高由1/R的插值來決定,而250 m長的轉(zhuǎn)彎半徑對應(yīng)的彎道上的超高則為2.5%。對于長度在250 m和400 m之間的轉(zhuǎn)彎半徑,彎道上的超高應(yīng)為2.5%。當轉(zhuǎn)彎半徑超過了400 m,則需要根據(jù)具體情況參考以下超高設(shè)置值;

        表4 不設(shè)超高的圓曲線最下半徑

        表5 R60類型的公路超高設(shè)置表

        表6 R80或T80類型的公路超高設(shè)置表

        3.4 加寬

        在曲率半徑小于200 m的曲線情況下,在轉(zhuǎn)彎處要進行路面加寬。這種加寬通常是有好處的,采用50/R循環(huán)車道,R表示半徑(m)。

        在起伏不平路段,附加寬度的規(guī)定可以減為25/R。在條件受限制的情況下,也可以借助載重卡車的回旋圖來確定附加寬度。

        3.5 縱斷面

        縱斷面是由以其坡度(上坡或下坡)為特性的直線要素和以其半徑為特性的環(huán)形連接所構(gòu)成的。

        出于動力學舒適、尤其是視覺舒適的考慮,縱斷面的幾何參數(shù)應(yīng)滿足表7所示的規(guī)定特性。

        表7 最大縱坡表

        在凸角上,這些最小值不足以永遠保證安全能見度條件,還要取決于速度,這些條件會導致在凸角上采用高于上表所示的半徑值。

        比如,在R60型公路上,V85的實際速度為90 km/h,而能見度要求則導致使用大約3 300 m的凸角半徑。

        此外,在轉(zhuǎn)彎處、交叉道口、交換道等特殊地點,能見度要求導致采用高于上表所示與常見斷面相關(guān)的最小值。

        為了保證路面上和縱向排水工程中的徑流水的排泄暢通,宜采用下列最小縱向坡度:

        (1)在有薄冰、路面橫向坡度小于0.5%的地區(qū)內(nèi):0.5%;

        (2)在路塹的縱斷面上,縱向排水工程的下游附近入土不太深時:至少0.2%;

        (3)為降水預備的回填斷面上:至少0.2%。

        3.6 視距

        隨速度V85變化的剎車距離見表8。

        表8 最大縱坡表

        4 本項目設(shè)計指標采用情況

        根據(jù)擬建項目的使用任務(wù)、性質(zhì)和功能,結(jié)合現(xiàn)有APD資料、沿線地形條件、車輛構(gòu)成、駕駛習慣以及業(yè)主接受程度等因素,綜合考慮區(qū)域其它公路網(wǎng)的銜接和服務(wù)水平的協(xié)調(diào),本項目按《法國干線公路規(guī)劃(ARP)》中雙向兩車道標準實施,具體設(shè)計原理及論述研究如下。

        奧迭內(nèi)至馬里邊境段(OM段))設(shè)計時速為100 km/h,橫斷面寬度為10.4 m;Kimbirila Sud至幾內(nèi)亞邊境段(KG段)設(shè)計速度為100 km/h,橫斷面寬度為10.4 m;連接線(B1-KS,B2-SK,B3-MK)設(shè)計時速為80 km/h,橫斷面寬度為9.0 m。

        本項目公路設(shè)計等級為T100及R80,由于現(xiàn)有道路現(xiàn)狀不能達到所要求的服務(wù)水平及行車安全要求,為提高道路服務(wù)水平,改善行車安全,增大通行能力,需重新設(shè)計本項目平縱面幾何要素。

        平面:為滿足T100、R80等級下的行車要求,保證駕駛的舒適度和安全性,路線平面指標應(yīng)滿足表9要求。

        表9 路線平面指標表

        根據(jù)設(shè)計速度,當曲線半徑較小時,采用設(shè)有超高的圓曲線半徑時,需設(shè)置回旋線。

        回旋線的長度取決于所選擇的曲線半徑和采用的設(shè)計速度。

        回旋線長度L采用如下公式計算

        L=min(6R0.4;67.0 m)

        (1)

        結(jié)合本項目路線平面現(xiàn)狀,依據(jù)主線及連接線對于平面指標的要求,對舊路不滿足規(guī)范路段增大半徑,改善行車條件,同時盡量減少對沿線農(nóng)作物用地的影響,對于舊有橋梁路段,無法利用的考慮將線位偏移,新建構(gòu)造物。

        縱斷面:為滿足T100或R80等級下行車舒適度及行車安全。本項目縱斷面的幾何參數(shù)需滿足表10中的極限值。

        表10 路線縱面指標表

        5 總 結(jié)

        通過對《法國干線公路規(guī)劃(ARP)》的分析,并與國內(nèi)設(shè)計思路進行對比,研究結(jié)論主要如下。

        (1)西非法語區(qū)高等級公路建設(shè)目前尚處于成長階段,技術(shù)標準對法標依重較多,實際設(shè)計中,除對規(guī)范的完全執(zhí)行外,科特迪瓦監(jiān)理對填挖平衡嚴格要求,即考慮項目計價方最小的方案往往會成為最優(yōu)方案。

        (2)路線平面設(shè)計中,科特迪瓦監(jiān)理要求構(gòu)造物布設(shè)盡量位于直線段,以方便施工,對于沿線構(gòu)造物嚴格控制數(shù)量,以降低工程量。

        (3)由于項目處于廣闊的丘陵地帶,縱面設(shè)計時縱坡應(yīng)均勻、平緩。在滿足規(guī)范的前提下,應(yīng)盡量采用平緩的縱坡,保證行車的安全性與舒適性。同時道路所處區(qū)域降雨較多,為保證道路安全,滿足涵洞處控制標高等要求,在APD縱面基礎(chǔ)上進行了調(diào)整,在減少雨水對道路影響的同時,盡可能有效降低工程規(guī)模。

        (4)隨著西非地區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展,法國標準的設(shè)計原理已不能完全適應(yīng)其實際需要??辈煸O(shè)計階段需要與現(xiàn)場監(jiān)理就項目特點結(jié)合國內(nèi)豐富設(shè)計理念,提出優(yōu)化的思路,以使公路服務(wù)水平向著更高層次進步。

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