線路/路基●公路路線超高設(shè)計(jì)袁英爽(鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司公路分院，天津300251)摘要:隨著公路設(shè)計(jì)新理念的推廣 ,公路路線的超高設(shè)計(jì)也高旋轉(zhuǎn)方式及過(guò)渡方式如何選擇,才能迅速排除路面應(yīng)結(jié)合運(yùn)行車速理論對(duì)不同等級(jí)、不同地區(qū)、不同交通狀況的積水，既保證行車安全,又使路容美觀是本文論述的主道路進(jìn)行更加合理的超高設(shè)計(jì),以保證道路行車安全。采用圖要內(nèi)容。表、公式及說(shuō)明結(jié)合的方式論述了路線超高設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。其包括確定最大超高值、超高旋轉(zhuǎn)方式、過(guò)渡方式、超高漸變率.2超高橫坡度的控制因素及超高值的取值范圍及超高采用值,超高漸變率的選擇及超高的過(guò)渡方式應(yīng)根據(jù)地.形狀況、車道數(shù)、最大超高橫坡度值、橫斷面形式、車型組成、排超高設(shè)置是為了形成向心力而平衡高速行駛汽車水縱坡、路容美觀等因素綜合確定,并應(yīng)繪出路線的超高方式的離心力。離心力同橫向坡度、路面和輪胎之間的摩圍。分向行駛的多車道公路位于縱坡較大的路段上下行的運(yùn)擦力互相平衡,使汽車在橫向能保持穩(wěn)定,其關(guān)系式為行速度會(huì)有明顯差異,可根據(jù)具體情況采用不同的超高值。關(guān)鍵詞:公路路線;旋轉(zhuǎn);過(guò)渡;超高值;設(shè)計(jì)127R中圖分類號(hào):0412.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A式中i--橫向坡度;文章編號(hào):1004 - 2954(2009)12 - 0023 -04設(shè)計(jì)速度;摩擦系數(shù);1概述R-曲 線半徑。考慮汽車實(shí)際行駛情況,超高橫坡度同路面垂直公路路線的超高設(shè)計(jì)直接影響道路的行駛安全。的分力成比例摩擦系數(shù)與作用于汽車上乘客的橫向尤其在以大貨車為主的高速公路,按規(guī)定設(shè)計(jì)速度設(shè)分力成比例。若作用于乘客的橫向力太大,人身就會(huì)置超高的地段上經(jīng)常出現(xiàn)向內(nèi)側(cè)翻車事故,而在運(yùn)行感到不舒服。因此,希望橫向坡度盡量大,而摩擦系數(shù)速度較高的下坡路段,由于超高設(shè)置不足,又出現(xiàn)小車則應(yīng)小些。但汽車的行駛速度不一定相同,橫坡過(guò)大,外側(cè)滑事故。如何根據(jù)不同情況設(shè)置合理的超高,超慢速行駛汽車為保持方向操作方向盤,就會(huì)感到不舒適。另外,冰雪路面的啟動(dòng)和制動(dòng),會(huì)產(chǎn)生橫向滑移。收稿日期:2009 -07-20;修回日期:2009-10-26作者簡(jiǎn)介:袁英爽(1970-),女,高級(jí)工程師,1991年畢業(yè)于石家莊鐵因此,對(duì)于確定的行車速度,最大超高值的確定主道學(xué)院,工學(xué)學(xué)士。要取決于曲線半徑、路面粗糙率及當(dāng)?shù)貧夂驐l件?？?1)滑坡產(chǎn)生的原因多種多樣,總體來(lái)說(shuō)，地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件是主要因素,而人為工程活動(dòng)是滑坡產(chǎn)生的誘因。為避免產(chǎn)生滑坡,要盡量減少對(duì)自然邊坡的擾動(dòng),開(kāi)挖后要及時(shí)支護(hù)。(2)滑坡治理要以防排水為主,增加支擋物為輔。(3)對(duì)高邊坡開(kāi)挖前,必須進(jìn)行地表位移監(jiān)測(cè),具備條件時(shí),及時(shí)采用深孔位移監(jiān)測(cè),以位移變形情況指圉4滑坡治理效果導(dǎo)施工,防患于未然。為了進(jìn)一步分析邊坡治理后的效果,為今后滑坡治理(4)滑坡治理工程結(jié)束后,要采用地表位移監(jiān)測(cè)、提供有用的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn),福州大學(xué)課題組在該邊坡抗深孔位移監(jiān)測(cè)、錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)等方法繼續(xù)進(jìn)行滑坡變滑樁上進(jìn)行鋼筋應(yīng)力計(jì)監(jiān)測(cè)和測(cè)斜管位移監(jiān)測(cè)。形及位移監(jiān)測(cè),確保運(yùn)營(yíng)安全。5結(jié)語(yǔ)參考$中國(guó)煤化工[1:[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008通過(guò)金斗山滑坡的整治,總結(jié)歸納有以下經(jīng)驗(yàn)值TYHCNMHG得以后類似工程施工時(shí)引起注意,以確保施工安全和[2] 曹紅光.預(yù)應(yīng)力錨索整治高邊坡病害施工技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2004(10):41 - 43.運(yùn)營(yíng)安全。鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)RAILWAY STANDARD DESIGN 2009(12)23袁莢爽-公路路線超高設(shè)計(jì)慮貨車運(yùn)行的安全性,在不考慮冰雪影響的地區(qū),其最緩和曲線(圖1(d))。大超高定為10% ,在考慮冰雪影響的地區(qū)為8%。冰雪影響嚴(yán)重地區(qū),最大超高應(yīng)為6%。反之,曲線半徑大,離心力就小,(i +f)的值也小。因而，超高橫坡小.也無(wú)妨。但考慮排水影響,超高的最小值應(yīng)采用直線路段的標(biāo)準(zhǔn)橫向坡度。mIIm3超高過(guò)渡與旋轉(zhuǎn)軸(3.1超高過(guò)渡3.1.1超高過(guò)渡 段計(jì)算由直線段的雙向路拱橫斷面逐漸過(guò)渡到圓曲線段咨見(jiàn)一的全超高單向橫斷面,其間必須設(shè)置超高過(guò)渡段。超高過(guò)渡段長(zhǎng)度按下式計(jì)算c)(dLc=p'注:L.一緩和曲線長(zhǎng)度;L.-超高過(guò)渡段長(zhǎng)度:P.Px -超高漸變率。式中Lc-- 超高過(guò)渡段 長(zhǎng)度,m;圖1 超高過(guò)渡方式示意B--旋轉(zhuǎn)軸至行車道(設(shè)路緣帶時(shí)為路緣.其實(shí),超高的過(guò)渡方式應(yīng)根據(jù)地形狀況、車道數(shù)、帶)外側(cè)邊緣的寬度,m;0.--超高坡度與路拱坡度的代數(shù)差,% ;超高橫坡度值、橫斷面形式、車型組成、排水縱坡、路容P一超高漸變率,即旋轉(zhuǎn)軸與行車道(設(shè)路緣美觀等因素決定。對(duì)于過(guò)超高還是欠超高宜根據(jù)交通帶時(shí)為路緣帶)外側(cè)邊緣線之間的相對(duì)組成確定。3.2緩坡區(qū)排水設(shè)計(jì)坡度,其值見(jiàn)表1。路面水最終要排往路面兩側(cè),對(duì)于路面橫坡較緩表1超高漸變辜路段,如果縱坡很小，顯然路面水很難盡快排除;即使超商旋轉(zhuǎn)軸位置設(shè)計(jì)速度/( km/h)縱坡較大,“+2%~-2%”路段上的水仍要順路線方中線邊線121/2501/20向流淌,而不能及時(shí)排至路外。因此,無(wú)論公路縱坡大101/2251/175小,較小的路面橫坡路段對(duì)排水都是不利的。801/2001/1503.2.1緩和段長(zhǎng) 度601/175 .1/125401/100控制較小橫坡路段超高設(shè)計(jì)的主要目的,是盡快30/75將該路段路面水排除,而超高漸變率是針對(duì)某一寬度21/50點(diǎn)的數(shù)值,與路面排水并非直接相關(guān),通過(guò)控制(就是根據(jù)上式求得過(guò)渡段長(zhǎng)度,應(yīng)湊整成5 m的倍數(shù),盡量縮短)“+2% ~ -2%”的路段長(zhǎng)度更為直接。這并不小于20 m的長(zhǎng)度。種控制的極限是使(橫向排水最不利點(diǎn))超高漸變率3.1.2超 高過(guò)渡的方式滿足力學(xué)屬性要求并兼顧路容美觀。假設(shè)路面邊緣漸(1)全緩和段超高方式變率統(tǒng)- - 采用1/200 ,相關(guān)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。①緩和曲線較短時(shí),超高漸變率采用不小于1/330如果設(shè)置緩沖豎曲線或者對(duì)路面邊緣緣石圓順要的統(tǒng)一漸變率在全緩和曲線內(nèi)完成(圖1(a))。求低一些,也可以采用規(guī)范給出的與設(shè)計(jì)速度對(duì)應(yīng)的②緩和曲線較長(zhǎng)時(shí),在+2%~-2%控制不緩于漸變率計(jì)算。1/330的漸變率進(jìn)行漸變,2%至采用超高在剩余長(zhǎng)度3.2.2 路拱線內(nèi)完成(圖1(b))。對(duì)于多車道高速公路、一級(jí)公路,在滿足力學(xué)性能(2)部分緩和段超高方式和路容美觀要求的基礎(chǔ)上,即使采用較大的漸變率,排①緩和曲線較長(zhǎng)時(shí),通過(guò)計(jì)算得出不設(shè)置超高的水不I中國(guó)煤化工中,6.8車道“+2%，曲率半徑的位置,然后在該位置至圓曲線段內(nèi)采用不、162m,加上路面較小于1/330的漸變率完成超高漸變(圖1(c))。.TYH小從不小理心。CNMHG.為解決這一問(wèn)題，②采用固定的不小于1/330的漸變率自圓曲線起可考慮增設(shè)路拱線。點(diǎn)至緩和曲線起點(diǎn)之前完成漸變,超高漸變段為部分增設(shè)路拱線的基本思路,就是將“+2% ~ -2%”24鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)RAILWAY STANDARD DESIGN 2009(12)袁英爽一公路路線超高設(shè)計(jì)線路/路基●路段較長(zhǎng)范圍的排水不暢區(qū)域進(jìn)行重新布置,盡量減少平緩區(qū)范圍。表2緩坡區(qū)超高緩和段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)速度/(km/h)1201080匝道車道數(shù)86路基寬度/m4:34. 5028.00 44.00 .33. s026. 0032.00 24. 5012. 008. 50單幅路面寬度/m20.2515. 0011. 7520. 2515.0011.2514. 2510. 507.00+2%- -2%路段長(zhǎng)度/m1621148456行車道路緣帶寬度/m17. 7512. 508.7512. 258.508. s05.00對(duì)應(yīng)點(diǎn)漸變率1/2281/2401/2691/2571/2331/2471/280例如,表2中34.50 m的雙向6車道高速公路,②繞路中線旋轉(zhuǎn)(圖3(b)) .“+2% ~ -2%”的路段的總長(zhǎng)度規(guī)范為120 m,可在先將外側(cè)車道繞路中線旋轉(zhuǎn).待達(dá)到與內(nèi)側(cè)車道路面寬度中部附近的第2.3車道分界線上增設(shè)一條路構(gòu)成單向橫坡后,整個(gè)斷面一-同繞路中線旋轉(zhuǎn),直至超拱線,路面總寬度為15. 00m,此路拱線左、右兩側(cè)寬高橫坡度。一般改建工程應(yīng)采用此種方式。度分別為B, =0.75 +2x3.75=8.25(m),B, =3.75 +③繞車道外側(cè)邊緣旋轉(zhuǎn)(圖3(c))3. 00=6. 75(m)。超高過(guò)渡方式如下。先將外側(cè)車道繞車道外側(cè)邊緣旋轉(zhuǎn),與此同時(shí),內(nèi)前60m范圍:左側(cè)B,寬度部分,以左側(cè)路緣帶左側(cè)車道隨中線的降低而相應(yīng)降坡,待達(dá)到單向橫坡后,邊緣線為旋轉(zhuǎn)軸,由-2%過(guò)渡到+2%;右側(cè)B,部分，整個(gè)斷面繼續(xù)繞外側(cè)車道邊緣旋轉(zhuǎn),直至超商橫坡度。以新增路拱線為旋轉(zhuǎn)軸,保持原路拱不變。此種方式可在特殊設(shè)計(jì)(如強(qiáng)調(diào)路容美觀)時(shí)采用。后60m范圍:左側(cè)B,寬度部分,以左側(cè)路緣帶左.邊緣線為旋轉(zhuǎn)軸,保持=2%路拱不變;右側(cè)B,部分，以新增路拱線為旋轉(zhuǎn)軸,由-2%過(guò)渡到+2%。如圖(a)繞內(nèi)側(cè)邊緣旋轉(zhuǎn)(b)繞中線旋轉(zhuǎn)(2)繞外側(cè)邊緣旋轉(zhuǎn)2所示。圖3無(wú)中 間帶公路的超高過(guò)渡方式路面邊緣新增路拱線中央分隔帶邊緣3.3.2有中 間帶的公路60_60(1)繞中間帶的中心線旋轉(zhuǎn)(圖4(a)). 中央分隔帶邊緣先將外側(cè)車道繞中間帶的中心線旋轉(zhuǎn),待達(dá)到與內(nèi)側(cè)車道構(gòu)成單向橫坡后,整個(gè)斷面一同繞中心線旋一路曲邊緣轉(zhuǎn),直至超高橫坡值。此時(shí)中央分隔帶呈傾斜狀。中圄2路拱線示意(單位:m)間帶寬度≤4.5m的公路可采用此種方式。通過(guò)設(shè)置上述路拱線,不利于排水的平緩區(qū)域減(2)繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn)(圖4(b))少約一半。由于增設(shè)了路拱線,需要從力學(xué)性能考慮，將兩側(cè)車道分別繞中央分隔帶邊緣旋轉(zhuǎn),使之各驗(yàn)算不利點(diǎn)超高漸變率。本例中,新增路拱線邊緣漸自成為獨(dú)立的單向超高斷面,此時(shí)中央分隔帶維持原變率為8.25x0.04/60=1/182;路面邊緣線漸變率為有水平狀態(tài)。各種寬度中間帶的公路均可采用此種.6. 75 x0. 04/60= 1/222,新增路拱線邊緣漸變率略大.方式。一些,可通過(guò)調(diào)整設(shè)置范圍使其滿足路容美觀要求。(3)繞各自車道中線旋轉(zhuǎn)(圖4(c))3.3超高 旋轉(zhuǎn)方式將兩側(cè)車道分別繞各自的中心線旋轉(zhuǎn),使之各自.3.3. 1無(wú)中間帶的公路成為獨(dú)立的單向超高斷面,此時(shí)中央分隔帶兩邊緣分(1)超高橫坡度等于路拱坡度時(shí),將外側(cè)車道繞別升高與降低而成為傾斜斷面。車道數(shù)大于4條的公路中線旋轉(zhuǎn),直至超高橫坡度。路可采用此種方式。(2)超高橫坡度大于路拱坡度時(shí),可分別采用以.下三種過(guò)渡方式。(a)繞中間帶的ah)繞中央分隔() 繞各自行車①繞車道內(nèi)側(cè)邊緣旋轉(zhuǎn)(圖3(a))中國(guó)煤化工道中線旋轉(zhuǎn)先將外側(cè)車道繞路中線旋轉(zhuǎn),待達(dá)到與內(nèi)側(cè)車道.構(gòu)成單向橫坡后,整個(gè)斷面再繞未加寬前的內(nèi)側(cè)車道MHCNMHG高過(guò)渡方式邊緣旋轉(zhuǎn),直至超高橫坡度。-般新建工程應(yīng)采用此規(guī)范規(guī)定了各設(shè)計(jì)速度下的超高漸變率取值,見(jiàn)種方式。表3。鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)RAILWAY STANDARD DESIGN 2009(12)25線路/路基袁英奧-公路路線超高設(shè)計(jì)表3超高漸變辜 .度較大(尤其是超速)的小客車,因此,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行.超高旋轉(zhuǎn)軸位置設(shè)計(jì)速度/(km/h)中線邊線總體考慮。如果貨車比例較高時(shí),運(yùn)行速度不容易提201/2501/20高的地段，如隧道進(jìn)出口、大橋上,連續(xù)線形指標(biāo)較低.1001/2251/175路段等,小客車的運(yùn)行速度不易提高,這樣做的風(fēng)險(xiǎn)就01/2001/150小;相反在平直路段,與較高線形連接處應(yīng)慎重,運(yùn)行1/1251/10速度高時(shí),有時(shí)不僅不能減小超高,還需要按照運(yùn)行速1/75度要求設(shè)置較大超高。1/504.1.2低等級(jí)公路值得提出的是:對(duì)于有中央分隔帶、超高旋轉(zhuǎn)軸在低等級(jí)公路和互通式立交匝道,可按摩擦系數(shù)中央分隔帶邊緣時(shí)路線超高漸變率采用中線還是邊線μ=0.20計(jì)算臨界半徑,計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。的漸變率時(shí),目前說(shuō)法不一。但筆者認(rèn)為,超高旋轉(zhuǎn)軸表4安全運(yùn)行臨界半徑在中央分隔帶邊緣時(shí),實(shí)際上中央分隔帶是不動(dòng)的,對(duì)運(yùn)行速度/(km/h) 臨界平徑/m運(yùn)行速度/(km/h) 臨界半徑/m于雙向行駛的兩幅道路實(shí)際是繞各自路幅的外側(cè)和內(nèi)404970147680側(cè)車道邊緣旋轉(zhuǎn),其旋轉(zhuǎn)軸選用邊線較為合理。094超高值的采用也就是說(shuō)對(duì)于低等級(jí)公路和互通式立交匝道,對(duì)當(dāng)運(yùn)行速度較高時(shí),如果沒(méi)有足夠大的超高橫坡,應(yīng)不同的運(yùn)行速度,只要平曲線半徑大于表4中的臨車輛可能出現(xiàn)向外側(cè)滑事故;但是,當(dāng)設(shè)計(jì)速度較高、界半徑,且按一般設(shè)計(jì)原則需要設(shè)置大于6%的超高路拱超高橫坡較大但運(yùn)行速度較低或有不利側(cè)風(fēng)時(shí),時(shí),為了保證大型貨車的低速運(yùn)行安全,可仍設(shè)置6%裝載較高的貨車也容易出現(xiàn)向內(nèi)側(cè)翻事故,根據(jù)實(shí)際的超高。.調(diào)查得知，當(dāng)超高橫坡大于6%時(shí),就易于出現(xiàn)這一.4.2 圓 曲線半徑小于安全運(yùn)行的臨界半徑現(xiàn)象。當(dāng)圓曲線半徑小于安全運(yùn)行的臨界半徑,如果仍因此,對(duì)于交通組成中大型貨車比率較高的情況,然設(shè)置6%的超高，運(yùn)行速度較高的車輛存在安全隱最大超高值宜控制在6%。患,這時(shí)可按快、慢車道分別設(shè)置超高,并附以必要的按照超高設(shè)計(jì)的一般要求,當(dāng)超高值≤6%時(shí),可分道限速行駛標(biāo)志。例如,雙向4車道高速公路.可將不進(jìn)行特殊設(shè)計(jì);當(dāng)按-般要求需要設(shè)置大于6%的內(nèi)側(cè)車道作為快車道,按-般原則設(shè)置超高,外側(cè)車道超高時(shí),宜根據(jù)不同條件,分別進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。和硬路肩按慢車道設(shè)置超高;雙向6車道高速公路，可4.1圓 曲線半徑大于安全運(yùn)行的臨界半徑將內(nèi)側(cè)兩個(gè)車道作為快車道,第3車道作為慢車道。規(guī)范確定平曲線最小半徑時(shí)，考慮到- -般性和普當(dāng)路面寬度較窄,不便于設(shè)置不等超高時(shí),如果必遍性原則,橫向力系數(shù)μ均留有一定的安全度。特殊須要保證大型貨車低速安全運(yùn)行(超高值不大于情況下，一般高速公路μ取0.15、低等級(jí)公路μ取6%),則只能通過(guò)設(shè)立限速標(biāo)志解決,但這樣做的運(yùn)0.20不會(huì)引起安全問(wèn)題。行效果往往并不理想。4.1.1高速公路對(duì)于高速公路,無(wú)論設(shè)計(jì)速度為多少,均偏安全地5結(jié)論按運(yùn)行速度為120 km/h計(jì)算,則按μ取0.15計(jì)算安公路路線超高的設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)公路等級(jí).交通組成、全運(yùn)行臨界半徑路容美觀需求及駕駛心理,首先確定所采用的最大超127(μ+i) 127 x(0.15 +0.06)=540m高值,再選定合理的超高旋轉(zhuǎn)方式及過(guò)渡方式,根據(jù)不同的半徑值確定安全的超高值。分向行駛的多車道公式中n橫向坡度;路位于縱坡較大的路段,上下行的運(yùn)行速度會(huì)有明顯設(shè)計(jì)速度;差異,可根據(jù)具體情況采用不同的超高值。μ-摩擦系數(shù);參考文獻(xiàn):-曲線半徑。[1]中國(guó)煤化工S].也就是說(shuō),對(duì)于高速公路,只要平曲線半徑大于[2]3]MYHC N M H G[M].北京:人民交通出版540m,且按-般設(shè)計(jì)原則需要設(shè)置大于6%的超高社,2005.時(shí),為了保證大型貨車的低速運(yùn)行安全,仍設(shè)置6%的4] 劉佰瑩,姚祖康.公路設(shè)計(jì)工程師手冊(cè)[ M].北京:人民交通出版超高-般認(rèn)為沒(méi)有問(wèn)題。這樣設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)在于運(yùn)行速社,2002.佚道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)RAILWAY STANDARD DESIGN 2009(12)