王震宇

(遼寧省交通規(guī)劃設(shè)計院有限責任公司 沈陽市 110166)

《公路路線設(shè)計規(guī)范》(JTG D20—2017)(以下簡稱《規(guī)范》)對超高過渡的具體方式未做具體規(guī)定，因此在分析了一般高速公路超高過渡方式的基礎(chǔ)上，對規(guī)范提出的六車道及以上車道數(shù)的高速公路，增設(shè)路拱線的超高過渡方式進行了深入分析。

1 高速公路超高過渡段設(shè)置方式

《規(guī)范》7.5.6～7.5.7規(guī)定，超高過渡宜在回旋線全長范圍內(nèi)進行。當回旋線較長時，其超高過渡段應(yīng)設(shè)在回旋線的某一區(qū)段范圍內(nèi)，超高過渡段的縱向漸變率不得小于1/330，全超高斷面宜設(shè)在緩圓點或圓緩點處。超高過渡宜采用線性過渡方式。

超高漸變率取值太大，會造成路面邊緣出現(xiàn)過于扭曲的外形，對行車運行的平穩(wěn)性和視距條件不利。超高漸變率取值太小，影響路面排水條件，特別是在縱坡不大的路段，容易出現(xiàn)排水不暢現(xiàn)象[1]。

因此，結(jié)合《規(guī)范》要求，以沿路面邊緣為轉(zhuǎn)軸的情況為例，新建高速公路可采用如下幾種超高過渡方式：

(1)線性過渡方式

超高過渡采用統(tǒng)一漸變率的線性過渡方式。以L-C基本型曲線為例，超過漸變段一般應(yīng)布設(shè)在整個緩和曲線內(nèi)，即Lc=Ls(X1=X2=0)，如圖1所示。

圖1 線性過渡超高方式圖

若考慮線形協(xié)調(diào)，在平曲線中配置了較長的緩和曲線，使得Ls>Lc。此時若超高漸變率P≥1/330,則仍可取Lc=Ls；若P<1/330，則超高的過渡段應(yīng)在緩和曲線內(nèi)部分的區(qū)段內(nèi)進行。超高漸變段起點(或終點)處的曲率半徑應(yīng)等于或者大于不設(shè)超高的最小半徑，超高漸變段終點(或起點)處的曲率半徑對應(yīng)的超高值應(yīng)與圓曲線半徑對應(yīng)的超高值相等。

線性過渡方式設(shè)置相對簡單，路拱變化連續(xù)、均勻，但通常由于平曲線中配置較長的緩和曲線，使得整體超高漸變率較緩，當路幅寬度較寬時，路面橫坡“+2%～-2%”段排水可能存在不暢。

(2)三次拋物線過渡方式

圖2 三次拋物線過渡超高方式圖

三次拋物線過渡方式如圖2所示，最早是由香港方面推薦采用的，國內(nèi)最早在廣深高速公路中采用[2]，其漸變曲線公式為：

式中：H為總超高度；Lc為總超高漸變段長度(m)；l為曲線上任意點到超高起點的距離(m)；h為距離為l處的超高度。

三次拋物線能夠比較好地解決路面排水問題。在超高緩和段的起點附近，超高漸變率較小，但是路面水可以沿路拱排走，在超高緩和段的終點附近，路面橫坡已漸變至全超高，路面水可以沿超高橫坡排走，對于中間路面橫坡“+2%～-2%”段，路面橫坡接近平坡，但是這里三次拋物線的超高漸變率比較大，拐點處的坡度約為超高漸變率平均值的1.5倍。采用拋物線漸變方式，在個別情況下需要對某些點進行檢驗，對超高漸變率小于1/330的段落進行檢驗。

三次拋物線過渡方式很好地對漸變率進行了合理分配，在排水困難的位置采用了大漸變率，在排水順暢的位置采用了小漸變率，兼顧了路面視覺和排水條件。但三次拋物線過渡方式不夠直觀，工程實施上也較為繁瑣。

(3)多漸變率線性過渡方式

為了克服在路面橫坡“+2%～-2%”段排水不利問題，與三次拋物線過渡方式類似，可以控制超高漸變率，使得超高橫坡在“+2%～-2%”段快速過渡，在排水順暢的其余緩和曲線范圍采用較緩漸變率過渡，這相當于是三次拋物線的一種簡化形式，如圖3所示。

圖3 多漸變率過渡超高方式圖

多漸變率線形過渡方式“+2%～-2%”段可按《規(guī)范》7.5.4規(guī)定的超高漸變率過去，兩側(cè)利用緩和曲線剩余段落過渡，由于其余段落路拱橫坡均大于2%，不存在排水問題，因此其漸變率可小于1/330。

(4)緩和曲線外超高過渡

當高速公路因特殊原因緩和曲線設(shè)置較短或者未設(shè)置緩和曲線情況下，又需要進行超高漸變時，可利用直線段進行超高漸變。根據(jù)美國《AASHTO》中的指導(dǎo)意見，可將2/3的超高漸變段設(shè)置在直線段，1/3設(shè)置在圓曲線范圍；當緩和曲線長度小于超高漸變段長度時，可借鑒日本規(guī)范，容許超高漸變段設(shè)置在緩和曲線范圍以外A/10的范圍內(nèi)[3]。

2 六車道及以上車道數(shù)的高速公路超高過渡段設(shè)置方式

《規(guī)范》7.5.8規(guī)定，雙向六車道及以上車道數(shù)的公路宜增設(shè)路拱線。路面橫坡“+2%～-2%”段與縱坡小于0.5%段落重合時，則會出現(xiàn)合成坡度較小路面排水不暢的情況，尤其對于六車道及以上車道數(shù)的高速公路，路面較寬，路面排水路徑較長，且由于橫向?qū)挾仍黾?，路面橫坡“+2%～-2%”段長度也會增加，此時可以選擇采用行車道中間增設(shè)1～2個路拱線以加速排水。

(1)不增設(shè)路拱線

和四車道高速公路一樣，在道路一側(cè)路面橫坡始終保持相同的橫坡值。這種形式比較簡單，設(shè)計和施工都較為容易，但車道寬度較大時，對排水不利，適用于降雨量不大的地區(qū)，對于降雨量較大的地區(qū)，需要根據(jù)路面類型和自然條件計算其排水能力、外側(cè)水膜厚度等。

(2)增設(shè)一條路拱線

多路拱法是將橫坡值“+1%～-1%”段路面縱向沿行車道分割線、橫向沿超高漸變整數(shù)斷面進行分塊，將原來整塊路面漸變，調(diào)整為分區(qū)進行超高漸變，減短路面排水路徑長度。

以圖4斷面的十車道高速公路為例，設(shè)計速度120km/h，超高漸變率按1/250取值。增設(shè)一條路拱線，可將路拱線設(shè)置在客車道和貨車道分界位置。通過路面分區(qū)將超高過渡在縱向和橫向進行分散，超高過渡在A、B兩個區(qū)塊內(nèi)進行，其他區(qū)域均為向內(nèi)或者向外1%的橫坡，減小了匯水面積和坡面匯流長度，改善路面排水[4]，如圖5所示。

圖4 十車道整體式路基標準橫斷面圖(單位：cm)

圖5 單路拱超高漸變分區(qū)示意圖(單位：m)

(3)增設(shè)兩條路拱線

增設(shè)兩條路拱線，可將路拱線設(shè)置在客車道和貨車道(第二、第三車道之間)、第四與第五車道之間。與一條路拱線原理類似，這種形式更加細化了路面區(qū)塊，但是形式比較復(fù)雜，設(shè)計和施工難度均較繁瑣。當采用一條路拱線且分塊寬度仍較寬時，可采用該方式進一步細化路面區(qū)塊[5]。

圖6 多路拱超高漸變分區(qū)示意圖(單位：m)

3 結(jié)論

線性過渡方式設(shè)置簡單，但當路幅較寬時，可能存在排水不暢問題，可以采用三次拋物線或多漸變率線性過渡方式改善排水條件；并且針對六車道及以上車道數(shù)的高速公路，提出了增設(shè)路拱線的超高過渡方式，以十車道斷面為例，計算分析了增設(shè)一條和兩條路拱線的具體過渡和應(yīng)用方式，對多車道高速公路進行深入研究具有重要意義。