山区低等级公路

山区低等级公路（精选9篇）

山区低等级公路 第1篇

关键词：路线设计,低等级公路,线形指标,山区

1 项目介绍

该项目位于重庆市巴南区境内, 地理坐标东经106°33′～107°17′, 北纬29°10′～29°14′, 地处四川盆地东部, 盆岭相间属低山丘陵地貌。地形地貌受到地质构造控制, 为一系列的北北东向—北东向背斜山系和长条形开阔的向斜槽地组成平行岭谷。地形、地貌较为特殊, 山岭海拔在400～1 000 m, 相对高差数百米, 属于山岭重丘区。属亚热带湿润气候, 四季分明、春早秋迟、夏热冬暖, 初夏有梅雨、盛夏多伏旱、秋季有绵雨、冬季多云雾, 霜雪甚少、无霜期长、日照少、风力小、湿度大。路线起点位于巴南区石滩镇, 与镇主干道顺接, 终点位于双寨村, 全长9.820 km。

2 山区低等级公路路线设计理念及原则

山区公路高填深挖及陡坡段偏多, 是直接导致造价高昂的重要因素。高填深挖路基不仅对环境造成一定程度的破坏, 而且安全性、稳定性也是山区公路在使用过程中面临的突出问题, 所以在山区公路设计中, 尽量不采用高填深挖思路, 应贯穿平、纵面布设的始终, 反复优化线位, 降低工程造价、更好地保护环境。

合理掌握线形指标, 忌“左”防“右”。表现为:①习惯于平原区公路的“大手笔”, 追求高指标, 结果造成工程量大、造价高、与地形及自然景观不协调;②受缚于山区公路的思维定势, 不能合理地设置构造物, 极限指标、低指标采用过多, 造成工程数量节省有限而公路的使用功能、服务水平却大大降低。

山区低等级公路线形设计需积极把握地形、地质特点, 综合选用能保证服务水平均衡、连续且适应地形的技术指标。鉴于此山区公路设计时遵循了以下原则:

1) 出现较高和较低指标时, 要分别通过降低指标和改善指标验证其适应性、合理性。

2) 采用超高值为2%的平曲线半径。基本满足道路安全行车和排水要求。

3) 连续上下坡的缓和坡度应控制在3%以内, 前后段落的指标要均衡、连续。

4) 在选线时, 尽量避绕房屋、减少拆迁、避免大填大挖, 减少对环境的破坏。

5) 灵活地将平曲线作为平面设计中主要线形, 尽量拟合在原有的旧路上, 少占耕地。

3 路线设计

3.1 平面设计

在地形、地物、地质等自然地貌条件允许的基础上, 平面线形指标尽量选用较高指标, 为适应远景车型、性能的提升留出空间, 同时, 也不能盲目地追求高指标, 在满足基本线形要求的前提下, 应尽量把设计路线拟合在原有的旧路上, 来降低工程造价, 并使线形与地形、地物相适应, 与周围环境相协调, 当出现高指标和低指标抉择时, 要分别通过降低指标和改善指标验证其适应性、合理性。

本项目地处山岭区, 地形复杂, 相对高差较大。结合地质情况, 为了减小工程量, 与地形相符, 局部路段指标运用相对较低, 尤其路线鸡公山爬坡段。全线设计车速20 km /h, 最小平曲线半径15.1 m, 接近于规范要求的极限最小半径, 两相邻平曲线之间衔接的短直线长度不作为此次设计重点考虑的技术指标。沿线多处路段一侧高陡壁, 另一侧深沟坎, 而且原有的旧路幅平均宽度3.7 m, 要满足路幅宽度为6.5 m的设计要求, 设计思路为:①全挖高陡壁, 全填深沟坎, 外修挡墙;②一面挖高陡壁, 一面填深沟坎, 满足相对应横断面上的填挖平衡。秉着“全局把握, 重点突破”的原则, 设计时对一些重要的路段进行大量的布线比较, 确定最优线形方案。既要考虑降低工程造价, 又有要满足基本的线形指标, 反复比选设计方案。

对于旧路不能随弯就弯, 应做截弯取直的改线设计, 如图1所示。对沿线多处原平曲线半径小于15 m路段进行平面展线, 设置满足规范要求的回头曲线, 如图2所示。

3.2 纵断面线形设计

纵断面线形设计时, 对沿线的自然条件 (如地形、土壤地质、水文、气候等) 和经济性、道路的通行能力做综合考虑。为保证道路的畅通、稳定和安全, 需对具体情况进行处理。施工中土石方的大小与纵断面的设计密切相关, 设计时尽量考虑填挖平衡, 挖方运作就近路段的填方, 以减少废方和借方量, 节省土石方及其它工程数量, 降低工程造价。

纵断面线形是一个由纵坡和竖曲线组成的整体, 并且与道路的平面、横断面之间密切联系, 三者相互影响, 设计时从整体的角度, 充分考虑了与平面、横断面和环境地形的协调配合。设计时坚持的具体方针如下:

1) 道路纵断面线形必须根据地形条件设计平顺, 并且在短距离内不宜有许多起伏不平之处。

2) 纵断面线形设计应避免只看见脚下和前头, 而看不见中间的凹形线形。

3) 避免在同向弯曲的两个竖曲线之间设置短的直线坡度路段, 特别是在凹形竖曲线的情况下。

4) 直线部分的凹形纵断面路段, 容易超过规定的速度行驶, 很可能发生交通事故, 所以把纵坡做的缓和些, 或者变更平面线形, 插入平顺的曲线 (平纵组合构造良好的立体线形) 。

5) 当纵坡变化很小时, 竖曲线半径尽可能选择大一些。

6) 纵断面线形的好坏, 经常和平面线形有关, 注意和平面线形的联系, 尽量按照立体线形要求进行设计, 使其成为良好的立体线形。

该项目地形条件复杂, 高差大, 仅对具有代表性的鸡公山爬坡路段做具体的说明。依据《公路路线设计规范》 (JTJ 011-94) 规定, 山岭重丘区最大纵坡为9%, 特殊情况限制时, 经技术经济论证合理, 最大纵坡可增加1%, 即为10%。本次设计参考《重庆农村公路建设暂行技术要求》及车辆实际运行情况, 局部特殊路段最大纵坡值调整为12%。由于规范及技术要求中没有明确给出10%～12%坡值对应的限制坡长, 设计过程中需根据实际的地形和车辆运行情况合理灵活布线。

全线纵坡值最大取值为11.964% , 接近于最大纵坡的要求, 对应的最大坡长取170 m。竖曲线半径尽可能的采用大于视觉所需要的最小竖曲线半径值, 在连续上下陡坡间设置坡度小于3%的缓坡, 缓坡最小长度为60 m。

鸡公山爬坡路段是全线设计的重点, 该段自然纵坡最大值接近于16%, 平均纵坡为8.16%, 对纵坡坡度大于12%的路段进行了削坡处理, 此段的设计经过多次拉坡比较分析, 最终确定了此方案, 为了更好的说明, 图中尺寸纵向比例放大了10倍, 如图3所示。仅这1.2 km的土石方就有4万m3。

3.3平、纵面线形组合设计

平、纵面线形的组合设计是线形设计的最后阶段, 平、纵面线形组合设计时遵循了以下原则:

1) 要使道路线形成为在视觉上自然诱导驾驶员的线形。

2) 要尽量多的考虑和检查平面、纵面两种线形大小的均衡。

3) 在使其成为不妨碍路面排水的线形, 要选择不会形成过大合成坡度的平纵面线形组合。

4) 平曲线和竖曲线组合时, 竖曲线宜包含在平曲线之内, 且平曲线应稍长于竖曲线。

5) 避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线。

6) 在一个平曲线内, 避免纵断面线形的反复凹凸。

4 结束语

山区公路线形设计是一项复杂的综合性工作, 它涉及并影响到公路设计的各个方面, 必须综合考虑各种影响因素, 反复优化各个细节, 充分利用现场地形地势, 进行不同方案的比选, 石滩—双寨公路经过反复的平面定线、纵断面设计、横断面检查、平面调整及技术经济比较、经过多次优化设计、方案比选, 以规范为据、以实地为本, 追求道路与周围环境的协调统一, 在此基础上做出较为合理、适用的路线方案。

参考文献

[1]刘朝晖, 张映雪.公路线形与环境设计[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[2]霍明.山区高速公路勘察设计指南[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[3]张金水, 张延凯.道路勘测设计[M].上海:同济大学出版社, 1998.

[4]何景华.公路实用勘测设计[M].北京:人民交通出版社, 2000.

低等级公路监理总结 第2篇

监 理 总 结

XX监理有限公司 二零一一年六月八日

目 录

一、工程概况

（一）概况

（二）主要参建单位

（三）施工概况

（四）主要工程量

二、监理范围和监理工作内容

三、监理组织和监理人员、设施投入情况

四、监理目标和监理依据

五、监理合同履行情况

（一）、工程质量监理

（二）、工程进度监理

（三）、工程投资监理

六、监理工作成效及监理体会

监理工作总结

一、工程概况

（一）概述

本项目为XX市XX区XX镇XX村XX路工程，属于四级公路，路线全长2公里。本招标范围为主线K0+000—K1+560.8及支线K0+000-K0+440。施工里程为2.0008公里。全线路基横断面宽度5米，双向两车道，主车道宽度2×2.5米，本路段共有路面2公里。

（二）、主要参建单位 施工单位：XX工程有限公司

建设单位：XX市XX区XX镇XX村村民委员会 监理单位：XX监理有限公司 设计单位：XX设计有限公司

（三）、主要工程量

1、道路长度：2.0008m

2、砼路面：9468.6m2，3、水泥稳定碎石基层：9668.7 m2；级配碎石底基层：9868.8 m2

二、监理范围及工作内容

1、监理工作范围：工程施工及保修阶段监理。

2、监理工作内容：

①、审查施工组织设计及开工准备情况，签署工程开工报告； ②、施工过程中进行质量、进度、投资三大控制及协调解决工程问题；

③、验收隐蔽工程及分部分项工程；

④、组织工程初验； ⑤、审查工程结算； ⑥、工程保修阶段监理；

三、监理组织和监理人员、设施投入情况

（一）、监理组织

根据工程具体情况，本公司组成了以总监理工程师为中心的监理部。

（二）、监理设施投入情况

主要投入监理设施有测量仪器（水准仪、全站仪、钢尺）及后勤设施。

四、监理目标和监理依据

（一）、监理目标

本工程监理目标为工程质量等级合格。监理小组本着“守法、诚信、公正、科学”的原则，按照投资、质量、进度三大监理要点，坚持严格监理、热情服务的工作态度，履行监理监理职责。监理过程中主要通过巡查、旁站、见证、测量、抽查等多种方法进行全过程监理。

（二）、监理工作依据

1、本项目施工图及有关资料说明、设计变更；

2、本工程监理合同及监理规划；

3、本工程招投标书，施工合同；

4、有关工程的会议纪要和政府法规文件等；

5、建设工程监理规范

五、监理合同履行情况

（一）、工程质量监理

1、施工准备阶段工程质量监理控制

①、编制监理规划，明确监理目标，制定监理工作程序，组成监理组织机构，明确监理岗位职责及工作内容；

②、组织监理组人员熟悉设计图纸、文件，做好图纸自审工作；熟悉施工招投标文件、施工承包合同及有关工程质量检验评定标准及相关规范；编制监理细则，并进行监理细则交底，为监理工作开展奠定良好的基础。

③、参与交桩并进行复核，检验施工单位引出的控制点。④、参加设计交底及图纸会审会议，做好会议记录。⑤、参加管线现场交底及查勘。

⑥、审查施工单位施工组织设计的合理性和可操作性，提出监理意见并督促其按施工组织设计组织实施。

⑦、督促施工单位建立完善的工程项目管理组织，核对主要管理人员是否与招投标文件一致，检查主要岗位人员证件。从管理上保证工程质量。

⑧、督促施工单位建立并完善“三检”制度，即班组自检，质检员检查合格后，施工技术负责人复查，然后再上报监理验收的检查验收制度。每一道工序均需由监理验收合格后方可进入下道工序施工。从程序上保证质量保证体系的有效运行。

⑨、严格审查施工单位的进场材料及材料来源，严把材料关，坚

决杜绝不合格品进入现场，确保工程质量。对于原材料，主要通过建立见证取样制度，现场抽查送检，检验合格后方可投入使用。对于半成品，主要检查产品合格证及检验报告，同时还核查厂家的资质证书 及营业执照。有条件的则到厂家生产地点查验，如商品砼。

2、施工阶段的质量监理

①、督促施工单位确实作好各道工序技术交底工作，严格要求按照设计图纸及施工规范、验评标准施工，施工中通过巡查与旁站相结合跟踪进行监理，重要工序如路面浇捣则进行全程旁站监理。对于施工中出现的质量问题，及时通知施工单位进行整改，整改合格后进行复查、复验，直至整改合格。

②、严格各道工序验收制度，重要工序邀请市质量安全监督员、设计人员、工勘人员参加。

③、严格监督施工单位按规范要求进行试验，监督施工单位按施工进度、试验频率要求进行实验，监督试验取样过程、试块制作过程、送检过程，确保实验有效性和准确性。

④、对施工过程中遇到的问题，及时协助施工单位与设计、甲方协商解决。

3、竣工阶段质量监理工作

督促施工单位进行自检、自纠，核查施工内业资料，进行现场实测实量和外观评定，编写资料核查报告、质料评估报告和监理工作总结。

（二）、工程进度监理工作

我监理组在进度方面主要工作如下：

①、审查和批准施工单位总施工进度计划，并监督其实施。施工过程中督促施工单位严格按照计划要求的劳力、机械、材料要求投入施工。施工情况发生变化时及时进行计划调整，并采取补救措施。

②、每周召开施工协调会，及时协调解决施工中存在的各种问题及矛盾；审查施工单位的周进度计划并提出意见。

（三）、工程投资监理

1、熟悉工程招投标工程量清单及设计图纸、文件，认真审核工程量签证，较大的工程量变更必须经甲方同意，必要时邀请审核所派人参加。现场签证必须有两人以上监理人员签字，并有总监参加，确保签证内容客观、公正。

2、审核工程月进度报表，认真审核当月已完工程量。

3、审核工程竣工总结算，签署竣工支付证明。

六、监理工作成效及监理体会

本工程施工质量良好，总结施工监理经验，主要有如下几点： ① 工程开工前必须切实审查施工管理组织及施工准备情况，认真进行监理交底，明确监理工作要求，并督促施工单位确实进行工序质量交底；

② 认真学习设计图纸和各种规范，监理过程中坚持到岗到位； ③ 如施工合同中未对工期违约无奖罚条款，应建议甲方补充该条款。施工中发生工程变更时，施工单位进行费用索赔时，也应积极进行工期索赔，以便客观评价进度情况。

七、质量评定情况

工程完工后，我部按照《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004进行认真抽检质量评定。本项目有单位工程1个、分部工程1个、分项工程3个。质量检验评定结果为：

1、分项工程质量检验评定

路面工程分部工程下分3个分项工程，其质量检验评定得分为：（1）级配碎石底基层：92.5分；

（2）水泥稳定碎石基层：92.4分；（3）水泥混凝土面层：92.4分；

2、分部工程质量检验评定

路面工程单位工程下1个分部工程，其质量检验评定得分为：

路面工程：92.4分

3、单位工程质量检验评定

XX路面工程：92.4分

4、建设项目质量检验评定

浅析低等级公路改建路线设计 第3篇

关键词：三级公路 改建 技术指标

0 引言

某省道公路是安徽省的干线公路，现状公路是三级公路，路基宽度以9m为主，沥青碎石路面。随着当地社会经济发展，沿线车辆迅速增加，路面出现大范围病害，原有老路不能满足通行需求。

利用既有的低等级公路进行改建，提高其服务水平，以满足经济发展及其对交通运输的要求，与新建道路相比可以节约大量建设资金，不失为一种较经济合理的选择。

1 既有公路存在的问题及对策

1.1 道路等级低，技术指标差 现有道路为三级公路标准，路基宽度9.0m，路面宽度7.0m，道路有部分路段穿越村镇，穿城段路基宽度12.0m，项目区域为平原微丘区，地形地质条件较好，设计行车速度40km/h，双向两车道，荷载等级为汽-20挂-100，设计洪水频率为路基及涵洞1/25年。现有道路平面指标较低、纵面指标不均衡。圆曲线半径范围为70m～1400m，多段平面指标较低，小半径处行车视距不良，不利于行车安全，圆曲线未设置缓和曲线。项目区地形条件较好，地面起伏小，但老路受损严重，修补较多，尤其是集镇段，路面波浪起伏，坡长短，坡差大，纵面指标低，老路最大纵坡达4.7%。

1.2 道路沿线城镇密集 既有公路经过几十年的使用，沿线城镇分布密集。路线全长约12.1km，穿越2个集镇，沿线居民点也较多。如何减少拆迁、服务沿线乡镇，是本项目的重点。

2 平面线形设计

最大限度的利用原有工程是改建工程的基本要求，因此设计时应充分考虑如何尽可能利用原有工程，降低造价；尽可能选用占地最少的改建方案，节约用地；灵活选用技术指标，既要防止过分迁就原有公路忽视标准，又要避免片面追求高标准大量废弃原有公路。

2.1 直线的运用 平曲线间的直线长度是基于保证线形连续性考虑的。若平曲线间的直线过短，对于同向曲线则会看成反向弯曲；对反向曲线半径没有足够大，则线形看起来不柔和。当设计速度≥60km/h时反向曲线间直线长度以不小于设计速度的2倍为宜；同向曲线间直线长度当设计速度≥60km/h时，同向曲线间直线长度以不小于设计速度的6倍为宜。但改建项目为了充分利用既有道路，曲线间的直线长度往往不能满足规范的要求，对于反向曲线，若直线长度过短，宜调整线位，将反向曲线调整为S形曲线；对于同向曲线，若夹直线长度满足不了规范，一般按照4倍设计速度控制，若直线长度不能满足，应调整线位，将同向曲线调整为卵形曲线。

2.2 圆曲线的运用 圆曲线线形柔和、能灵活适应地形变化，在设计中广泛运用。但老路的现有圆曲线的半径指标较低，现在道路等级提升、设计速度的提高，现有老路的部分圆曲线无法适应。在对老路充分的研究下，对有条件提高指标的路段，应尽量采用大于一般最小半径的圆曲线，在地形受限的路段，最小圆曲线半径宜大于250m，避免路面加宽。在改建时，注意线形的连续均衡，避免指标突变，平面线形高低指标之间应逐渐过渡。老路改建中小偏角不可避免，首先是对老路的小偏角尽可能的消除，对于不能消除的小偏角路段，应保证圆曲线的长度，否则路容上出现扭曲，还会引起曲率看上去比实际大的错觉。

2.3 缓和曲线的运用 回旋线是一种曲率连续变化的曲线，曲率连续变化，符合行车轨迹，离心加速度逐渐变化、乘客感觉舒适。老路一般不设置缓和曲线，随着道路等级的提高，应设置缓和曲线。缓和曲线的设置，首先要符合线形曲率过渡要求，其次是要满足乘客舒适性要求，再次是满足超高渐变率适中要求，最后是考虑线形顺适及美观要求。通过以上的研究分析，合理设置回旋线的参数以及长度。

3 纵面线形设计

老路改建的路线纵断面设计主要遵循以下原则：①尽可能利用老路。②对原老路纵面不满足现行规范的段落进行优化改造。③满足水位要求。④纵坡尽量顺应地势，减少高填深挖，降低工程规模。⑤在有条件段，竖曲线设计宜采用长的竖曲线和长直线坡段的组合，竖曲线半径满足视觉要求。⑥纵面线形设计力求连续、平顺、均衡。实际设计时，主要考虑指标应用的均衡性及平纵面的配合，以获得舒适的立体线形，项目区地势平坦、地面自然坡降小，沿线取土困难，为减少借方量，在纵面线形设计时，严格按照路面最小补强厚度进行控制。

4 横断面设计

本项目老路为三级公路标准，路基宽度9.0m，路面宽度7.0m，设计行车速度40km/h，双向两车道。标准横断面尺寸布置：1.0m土路肩+2×3.5m行车道+1.0m土路肩，中分带为单黄线。土路肩外侧采用1：1.5自然放坡，老路外侧无排水沟。

改建后，一般路段路基宽度12.0m，道路标准横断面尺寸为：1.5m土路肩+1.0m硬路肩+2×3.5m行车道+1.0m硬路肩+1.5m土路肩。由于本项目穿越城镇，考虑到方便城乡出行，穿城段路基宽度15.0m，道路标准横断面尺寸为：1.5m土路肩+2.5m硬路肩+2×3.5m行车道+2.5m硬路肩+1.5m土路肩。

参考文献：

[1]张雨化.道路勘测设计[M].北京：人民交通出版社，1994.

[2]岑乐陶.城市道路交通规划设计[M].北京：机械工业出版社，2006.

[3]杨晓光.城市道路交通设计指南[M].北京：人民交通出版社，2004.

山区低等级改扩建公路线形设计探究 第4篇

随着我国经济社会的发展, 汽车总量不断增加, 交通供给与人民日益增长的交通需求的矛盾越来越突出, 现有相当一部分低等级公路在通行能力和技术等级上难以满足发展要求, 将来一段时间内, 对于低等级公路的改扩建将是我国公路建设的重点。由于山区地形、地质条件复杂, 地貌变化大, 线形设计制约因素多, 对其线形设计的研究具有一定的实际意义。

1 存在的问题

1.1 设计标准缺失

改扩建是指在原有道路的基础之上, 对原有公路进行改造升级的过程。当前, 对于公路线形设计的研究主要集中于新建公路, 很少涉及改扩建公路, 且对于改扩建公路线形设计的研究也主要集中于高等级公路, 极少涉及山区低等级公路, 对于改扩建公路也没有形成较为统一的设计指南, 设计者们更多的是按照新建道路的设计思路去指导改扩建公路的线形设计, 这必然存在诸多不适。

1.2 勘测深度不足

对于公路设计, 勘测不仅仅是线形设计前的勘察测绘, 还应包括线形设计后的现场踏勘核实。当前, 勘察设计更多的是按照新建道路的思路去实施, 缺乏对原有道路细部元素的调查分析。对于改扩建工程, 勘测的重点不仅仅局限于路域范围内的水文地质勘察, 还应做好原有道路的调查, 摸清原有道路的使用、养护情况及存在的病害, 比如原路的现状、路基损坏机理、桥涵结构承载能力等, 以期对设计状态有全面系统的把握, 提出合理的设计方案, 从而保证线形设计的合理性和工程质量。

1.3 利用与改造的结合度问题

旧路的存在制约了平面线形的自由发展, 也限制了设计人员的想象力和创造力。如何把握好利用与改造的这个度, 一直是改扩建公路设计的难点。由于我国的公路改扩建工程设计尚处于萌芽阶段, 没有形成较为系统、完备的认识, 利用与改造的结合度问题将长期存在。

1.4 缺乏整体思想

由于旧路的存在, 当前的改扩建线形设计更多的是集中于对局部不良路段的考虑, 以局部路段控制整体线形设计, 各路段的衔接过于生硬, 难以保证线形的连续性, 形成典型的合法不合理线形。线形是公路的基础, 我国的线形设计也并没有融入于公路建设的各个阶段, 更多的是作为一个单独部分进行考虑。同时, 并没有形成考虑交通、生态、环境、经济、技术、社会影响等综合效益的扩建模式, 线形设计更多的是决定于工程设计人员, 缺乏相关专业之间的协同作业, 专业协调性差, 并没有从单目标问题转化为多目标综合寻优问题。

2 选线原则

旧路的取舍是改扩建工程的难点, 关系着各方面的利益。利用与改造的结合度把握得好, 不但能减少征地拆迁数量、减少路基土石方数量, 而且还可以节省征地、动迁费用。改扩建时应遵循的原则是:路线应在满足使用任务和性质要求的前提下, 妥善处理近期与远期、整体与局部的关系, 综合考虑技术标准、自然条件、工程造价、施工组织等因素, 做好方案设计。当工程量增加不大却能显著提高技术指标时, 应以改造为主;当改造提高技术指标有限又会显著增加工程量时, 应以利用为主, 当沿旧路无法达到技术标准要求时或即使达到但指标较低且工程量较大时, 应根据实际地形、地质、地物等条件选择新建线。在改扩建线形设计中, 既要避免片面追求过高标准, 又要防止忽视标准过分迁就现有公路, 同时也要考虑施工期的交通组织, 应综合衡量, 合理运用线形指标, 保证线形的连续、均衡, 经济合理, 环境友好。

3 平面线形设计

公路平面线形是由直线、圆曲线及缓和曲线组成的, 平面线形应连续, 并与地形相适宜, 与周围环境相协调。因此, 平面线形设计应在地形、地质、原有道路线形等各种具体条件基础之上, 灵活应用技术标准, 合理组合直线、圆曲线、缓和曲线等线形要素。对于考虑利用旧路时, 应结合现场条件合理选择加宽方式, 一般选择单侧加宽即切除内侧边坡或加宽外侧挡墙, 按设计要求、原来的路基及构造物定出控制点, 结合地形、地质条件, 运用曲线定线法, 合理选择圆曲线半径和缓和曲线参数。对于新建线, 由于山区地形条件复杂, 在线形设计中宜采用以曲线为主、直线为辅的设计原则。总之, 平曲线设计时, 应坚持曲线为主的路线设计思想, 做到路线与地形、地物、景观的相互协调, 曲线半径以不小于极限最小半径3倍为宜, 使其超高控制在4%以内, 只有在自然条件特殊困难地段方可考虑采用极限最小半径。处理好各线形元素之间的组合与过渡, 保证线形的连续性。

4 纵面线形设计

道路纵断面设计包括纵坡设计和竖曲线设计, 主要解决道路线形在纵面上的位置、形状和尺寸问题。设计要根据道路的性质、等级和地形、地质条件以及原路的纵面线形, 综合考虑路基的稳定、排水及工程量等方面的要求, 对纵坡大小、长短, 竖曲线半径、长短等进行设计, 得到纵坡合理、舒顺圆滑的优美线形, 达到行车安全、迅速、舒适和工程造价节省、运费较少的目的。对于改扩建工程纵面线形设计应该做好以下几点:

1) 做好与相交道路线形、建筑物的出入口平顺衔接, 以保证公路两侧及路面排水畅通;

2) 要为已知各种地下管线的埋设创造条件, 保证其最小覆土厚度;

3) 对老路利用段, 特别是原有桥梁及原有挡墙利用路段, 要严格控制纵面高程;

4) 应考虑填挖平衡, 尽量利用挖方作为就近路段的填方, 减少废方和借方量, 将对环境的影响降至最低;

5) 一般路段应最大限度地调整纵坡贴近旧路补强厚度, 穿村、镇路段应以两侧建筑物标高进行控制。

5 平、纵组合设计

平、纵组合线形设计, 应综合考虑安全性、舒适性、经济性和协调性, 保证立体线形的连续、顺适、圆滑、美观, 以达到改造升级的目的。组合设计做好以下几个方面:

1) 使道路线形成为在视觉上自然地诱导驾驶员视线的线形, 保证行车视觉;

2) 保证平、纵线形要素大小均衡, 减少工程造价, 保证线形的均衡连续;

3) 在使其成为不妨碍路面排水的线形的同时, 选择不会形成过大合成纵坡的平纵线形组合, 如条件可能, 最好使合成纵坡不大于8%, 以保证行车安全;

4) 应使竖曲线包含于平曲线之中, 且平曲线应稍长于竖曲线;

5) 要避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线, 也要避免在一个平曲线内纵断面线形的反复凹凸。

6 灵活设计

每一个公路建设项目都是独一无二的, 其相应的地理位置、环境特征、社区价值和使用要求等都具有唯一性, 没有统一的解决模式。因此, 对于新建或改扩建公路设计来说, 主要的任务就是:寻找一种在满足安全和需求的同时, 要与周围自然条件、人文环境相和谐的解决方案。为做到这一点, 设计中需要融合灵活性。灵活设计是建立在充分掌握和理解现有标准、规范本质基础之上的, 在不降低安全性的前提下, 通过合理选择标准、灵活运用技术指标, 寻求达到更符合公路沿线可持续发展的需要和利益的目的。灵活设计最为主要的就是强调线形与环境的协调, 把对环境的影响降至最低。

7 结语

山区低等级公路的改扩建, 应做好前期调查工作, 从符合地区实际出发, 灵活运用技术标准, 保证线形连续、均衡、合理, 与地形环境相协调。切忌盲目选择技术标准, 否则会造成投资浪费, 达不到改扩建目的。因此, 对山区改扩建工程的探究, 对于提高工程质量、降低工程造价具有积极的指导意义。

参考文献

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[4]美国交通部联邦公路管理局.公路灵活性设计指南[M].北京:人民交通出版社, 2006:49-75.

山区低等级公路 第5篇

随着我国公路建设的发展,越来越多的改扩建工程在低等级公路上出现。由于低等级公路改扩建后公路等级提高、通行能力增大、行车速度提高,而处于山区地带的改扩建公路由于受地形地质条件的影响,部分路段出现长下坡,小半径弯道等特殊路段,因此改扩建后公路容易诱发交通安全事故。例如,美国一项调查研究指出[1],改扩建工程施工期间的事故率比施工前增长了119%;国内通过对佳哈、哈大等5条低等级公路的事故统计数据分析,得出路段施工期间发生的事故平均为非施工期间的2.7倍。因此,为提高我国公路交通安全水平,减少交通事故的发生,深入开展有关公路改扩建后交通运营安全分析与改善措施研究,具有重要意义。

国外分别从低等级公路道路特征和交通安全设施特征、低等级公路交通参与者、低等级公路车流特征和低等级公路管理体制等角度研究了低等级公路交通安全保障策略,并实施旨在改善低等级公路交通安全水平的行动计划。苏格兰交通研究组织对苏格兰低等级公路的交通安全状况进行了全面的调查,从管理、驾驶培训、工程措施和执法等方面提出了交通安全改善战略对策[2]。美国维多利亚州政府和华盛顿州政府分别于2002年[3]和2005年[4]对低等级公路的交通安全问题进行了全面的调查,研究了低等级公路交通事故与经济发展和机动化水平之间的关系,分析了事故的主要致因。2008年2月美国交通部依据2005年进行的2次低等级公路交通安全调查研究[5]开始实施“低等级公路交通安全行动计划”,将在驾驶行为、道路环境、智能交通、事故救援、教育培训等5个方面投入更多的关注[6]。澳大利亚昆士兰道路交通安全和交通事故研究中心提出“低等级公路交通安全研究计划”,以交通事故和医疗救护数据为基础,着重于事故深度调查、事故案例比较、致死交通事故等方面的深入研究[8]。英国交通部则对低等级公路上的儿童给予了更多关注,制定了相关的保障战略[7,8]。这些国外的研究成果都可以作为低等级公路交通安全改善研究的有益参考,然而国外社会经济的发展水平、低等级公路的道路条件、车流特征和道路使用者的安全意识与国内存在很大的差异,故需针对国内低等级改扩建公路的特点提出有针对性的交通运营安全保障战略。

国内也在研究通过深入分析公路交通事故数据、交通流特征数据和公路交通几何特征数据与公路运营安全状态的内在联系,从而提出公路交通安全改善方法。王苗定[9]针对高速公路长大陡坡路段多发交通事故的现状进行了相应的原因分析,从交通安全设施、车速控制、路面结构改善等几方面提出了相应的预防措施。李斌[10]分析了二级公路的交通安全特征并提出了相应的改善对策,潘树青[11]对改建二级公路的事故特点进行了分析,从线形和运行速度控制的角度提出了改善措施。可以看出大部分研究都是针对高速公路的交通营运安全进行的。对于地方道路,特别是对于山区改扩建后的高等级公路安全营运研究还比较少。

因此本文主要分析山区低等级公路改扩建后交通安全特征,以云南省相关工程为依托,提出符合我国实际情况的山区低等级公路改扩建交通安全改善方法。

1 山区改扩建低等级公路安全特征分析

选取云南省文天线、文都线、珠西公路、昆禄公路2007～2011年交通事故资料进行统计分析,4条公路改扩建之前为三级公路,2011年改扩建完成后为二级公路。

1.1 交通事故特征分析

交通事故数量见表1,公路改扩建前交通事故呈逐年下降趋势,2011年公路改扩建完成后事故数量剧增,且发生的交通事故数量大大超过了2007～2010年年平均交通事故数量。

可以看出由于旧路运营时间长,驾驶员对路况熟悉,对于危险的路段会主动采取回避措施,交通管理部门也会采取相应的措施对危险路段进行整治,道路的交通安全设施逐渐配套,因此,事故的数量呈现出逐年下降的趋势。旧路经过改扩建以后,线形、路面状况等都发生了巨大的变化,运营初期交通安全设施还没有完善,驾驶员对新改建完成的道路不熟悉,又因为新修路面状况良好,线形较以前的旧路有了很大的提高,行车速度也随之提高,因此交通事故数量急剧增加。

从交通事故伤亡情况来看(见图1、2),2007～2010年这4条公路改扩建前平均每年死亡58人,受伤106人,2011年改扩建完成后死亡人数为73人,受伤人数总数为128人。这是因为路面加宽、路面状况改进等条件优化之后,其改扩建公路上的交通量与之前的低等级公路有了较大的增长。因此,新改扩建完成的公路在短期时间内存在一段逐步适应的过程,在该时期内单位车辆事故发生率和单位车辆伤亡率比旧路更高。这表明了车辆在山区新改扩建完成的公路上行驶比原有道路存在更大的危险性。

1.2 交通事故路段分布

山区改扩建公路地形险要,急弯、长下陡坡、视距不良、高路堤及接入口等危险路段较多,易引发重、特大交通事故。通过对云南省改扩建公路事故资料的统计分析,改扩建公路的事故多发路段主要以高路堤、单个急弯、连续急弯以及接入口这4种路段为主,其事故比例见图3。

由图3可见,在改扩建公路中,接入口的无序接入、不规范接入、视距不良问题也往往成为改扩建公路的事故多发点。有接入口的路段极易引发交通事故,占到事故多发路段比例的55%,尤其是那些平曲线设置接入口,视距不良的路段。其次,高路堤路段和单个急弯也占有一定比重,分别为37%和13%,这主要是由于改扩建公路地形险要,高路堤路段较多,尤其是那些防护设施不完善的沿崖高路堤路段。此外,改扩建公路单个急弯路段通常是小半径曲线或存在视距不良,道路线形变化以及视距的影响不符合驾驶员的驾驶预期,从而易引发事故。相反,连续急弯所占的比例仅占5%,这与大部分驾驶员身处连续急弯不利线形路段的谨慎驾驶行为有关,亦即越感觉危险的地方往往驾驶越小心,反而不易出现事故。

1.3 交通事故形态分布

交通事故形态的研究是道路交通事故研究的重要组成部分,通过对交通事故形态的分析可以了解交通事故的原因及其发生的机理,也有助于交通事故的预防。道路交通事故的形态主要有碰撞、碾压、刮擦、翻车和坠车等。见图4。

碰撞事故是云南省改扩建公路交通事故形态中最严重的一类,这主要是由于改扩建公路依山而建,急弯路段经常受山体、植被等遮挡,严重影响驾驶员的行车视距。其次,在长下坡底部,尤其是连接小半径的急弯处,如果车辆制动性能不好,车辆通常会因长下坡造成制动疲软发生刹车失灵现象,从而造成碰撞事故。碾压事故也是改扩建公路交通事故的主要形态之一,这主要是因为改扩建公路经过的集镇较多,这些路段接入口设置大都不规范,而公路升级改建后,行车速度提高,这对横穿公路的当地居民构成了很大的安全隐患。

1.4 交通事故车型分布

由于改扩建公路为山区公路,沿线穿越农村和城镇,公路上车辆种类繁多,且不同车辆类型的安全性能差异较大,安全性能差的车辆极易引发交通事故且人员伤亡程度较重,是诱发山区改扩建公路重特大交通事故的根源之一。事故车辆类型比例见图5。

由图5可见,货车是山区改扩建公路上最容易发生事故的车型,摩托车和农用车也占有较大的数量,这3种交通方式总共占到事故总数的81%。客车发生事故相对较少,仅占到19%,但客车一旦发生交通事故,极有可能造成较大的人员伤亡。

1.5 交通事故时间分布

1.5.1 交通事故月变分布

交通事故的发生与交通活动、交通环境都有着密切的关系,改扩建公路上发生的交通事故也不例外。图6为云南省改扩建公路交通事故分月统计,可以看出1月到3月是1年中交通事故高发的月份。其原因是中国传统的节日春节,这几个月是人们1年中外出活动较多的月份,一月份左右,春节前夕是外务工人员的返乡高潮,而春节后的3月份则是务工人员返回工作岗位的时间段,这都导致了客运流量的大幅攀升,公路上的交通量较大。另一个原因是云南省的雨季开始期一般在5月下旬前后,降雨使得路面湿滑摩擦系数降低,能见度下降,行车条件恶化,导致交通事故发生数量增多。

1.5.2 交通事故时变分布

受到人们生活规律的影响,交通量在1 d中的24 h各不相同,因而交通事故的分布在1 d中的各个时段有着明显不同的分布规律。图7是云南省改扩建公路24 h事故统计。

从事故发生的时段来看,交通事故突变点出现在12时到14时、18时到20时和6时到8时。其原因是:12时到14时是午饭后的午休时间,驾驶员在此时段内极易疲劳,尤其是炎热的夏季,此时间段事故发生率更高;18时到20时属于黄昏时分,光线暗,驾驶员视野模糊不清,行车时对距离的判断能力降低,因此易导致误判而进行超车,引发交通事故;6时到8时属于清晨时分,此时段则是驾驶员最为疲劳的时段,长时间的驾车得不到休息,驾驶员反应变得迟钝,对道路上发生的突然情况不能做出及时正确的判断,引发了交通事故。

1.6 低等级公路改扩建存在的安全问题

山区低等级公路受到设计方案应尽量利用老路,最大限度地节约投资的指导思想,导致部分路段设计标准、指标不能满足二级公路建设标准。新改扩建完成的公路交通标志不配套,安全保障设施也没有及时设置,这在一定程度上也影响了人们的出行安全。

1.6.1 改扩建公路安保设施效果不佳

1) 交通标志不全或设置不当。

由于改扩建公路通车运营时间不长,交通标志设置很难做到齐全、规范、合理,在一些危险路段上也没有设置警告标志。交通标志设置缺乏系统性,有些标志还被公路两侧种植的树木遮挡了,起不到提示或警示作用。

2) 接入口缺乏交通安全防护措施。

在改扩建公路与等外级道路的交汇路口,需要设置交通标志或安全防护设施,但却未设置。在有些路口虽然设置了简单的安全防护设施,但因缺乏交通标志、标线等的配合,效用不大。这些接入路口的交通秩序混乱,车辆与车辆、车辆与行人的冲突时常发生,交通很不安全。

3) 危险路段安全防护设施设置不足。

改扩建公路临崖或临谷,地势险峻,曲线半径小,坡度大,路边又无坚固的安全防护设施,危险路段占有很大的比重,在这些路段行车需要十分谨慎。即使是在这样的路段,有的也缺少有效的公路交通安全设施。有些改扩建公路的临崖一侧设置了警示桩或是水泥防撞墩,但其设计强度、高度和设置间距等都不合理,起不到应有的保护作用。

1.6.2 改扩建公路灾后恢复能期较长

改扩建公路穿越山岭重丘区,沿线自然环境条件及地质构造复杂,高填深挖路段较多,这样可能会导致大量的滑坡、泥石流出现,危及公路的正常运行和安全,因资金和人力的欠缺,灾害毁损路段后不能得到及时的恢复,而公路管理部门为了维持当地的民生,也只能采取降低通行能力的做法,从而形成新的危险路段。

2 改善原则

改善措施结合交通安全特征分析进行,其制定应遵循以下原则:

1) 安全性原则。检查选择的改善措施是否产生新的不利影响,包括对安全、交通和环境的影响。对于安全来讲,措施是否会导致其它类型事故的数量增加或严重程度增加。

2) 防患于未然原则。在事故发生之前,人们不可能断定其后果的严重程度,唯一积极的对策是防患于未然。防患于未然的关键在于对危险源和事故隐患的识别、消除与控制。

3) 降低事故发生的可能性原则。对于暂时不能彻底消除的因素,必须对其采取控制、防护、屏蔽等措施,限制其在系统内的发展,将引发交通事故的可能性降到最低限度。

4) 经济可行性原则。由于受到资金的限制,不大可能以重新选线,改善道路线形的方式来提高公路交通安全水平,此种情况下,要求公路管理人员选择适当的安全防护设施并且正确的设置在道路上,努力完善道路上的交通安全设施,保障公路行车的安全性。

5) 可接受性原则。改善措施能否有效地实现防治事故的目标,是否能为道路使用者认识和接受。

3 改善措施

基于对改扩建低等级公路安全特征的分析及改善原则的设定,本文将交通安全改善措施分为3个方面:事故多发路段的工程改善措施,恶劣气候条件下的交通事故应急预案措施以及车辆和交通参与者的安全保障对策。

3.1 事故多发路段的工程改善措施

山区改扩建低等级公路事故多发路段为接入口,高路堤和急弯路段,根据其安全特征及存在的问题,相应的工程改善措施如下。

3.1.1 接入口

1) 支路接入口处设置减速让行标志或停车让行标线。若接入的支路有一定的纵坡度,必要时设置减速丘,设置减速丘的地方,应设置警告标志,并应配合相应的减速丘标线,以提示驾驶员减速行驶。

2) 接入口的两侧需要设置警告牌,提示主路驾驶员有支路接入,让其减速驶过接入口。

3) 满足接入口视距要求,应该清除视距范围内的树木。

3.1.2 高路堤

1) 护栏设置。

山区高路堤路段车驶出车道后比撞到护栏上更危险,应该设置护栏。护栏长度要达到规范规定的长度,否则就不能充分地实现其功能。《交通安全设施设计及施工技术规范》JTJ074-94规定:路侧护栏最小设置长度为70 m,两段路侧护栏之间相距不到100 m时,宜在该2段之间连续设置。

2) 护栏的端部应进行偏闪设计。

即在护栏末端向公路净空一侧展开,用以避免车辆碰撞护栏时被护栏端头穿透车厢发生致命的事故;同时向外展开的角度不宜过大,否则车辆碰撞护栏时接近于正面碰撞同样会增加事故的危险性。

3) 沿崖高路堤设立高强度护栏。

沿崖高路堤路侧风险等级高,可考虑使用加强型的钢板护栏,增加护栏的强度和防护效能。一般说,路侧危险程度越高,护栏级别度应越高,对于一些设计车速过高、地形较险峻的路如悬崖路段、路堤高度大于10 m时采用水泥混凝土防撞墙。

3.1.3 急弯路段

1) 单个急弯。

对于山区改扩建低等级公路,单个急弯存在的主要隐患通常是视距不良或车速较快,易造成两车相撞、单车碰撞山体或车辆驶出路外。相应改善措施可在常用弯道警告标志的基础上增加线形诱导标、轮廓标、反光道钉及中央凸起的振动标线。

2) 连续急弯。

连续急弯处驾驶员驾驶更为谨慎,事故率反而小于单个急弯,但连续急弯处容易出现刹车失灵现象,因此应在因刹车失灵造成交通事故频发的连续急弯路段设置避险车道。

3.2 恶劣气候条件下的交通事故应急预案措施

恶劣天气条件下,能见度低,路面行车条件差,一旦出现意外,后果是灾难性的。根据低等级改扩建公路特点,借鉴高速公路恶劣气候预防对策,低等级改扩建公路在应对恶劣气候交通事故的预防对策有如下两点。

3.2.1 加强与气象部门的协作配合,及时发布恶劣气候信息

公安交通管理部门要加强与气象部门的协作配合,建立气象信息通报制度。对当地气象部门提供的天气情况,公安交通管理部门和运输单位等要做好工作计划和安排,认真应对恶劣气候;要充分利用现代通信技术,通过报纸、电台、电视台的电子显示屏及时发布气象信息和交通管制措施,使驾驶员及时掌握了解情况。对可能出现的雨、雪、雾、大风、大雾等可能影响行车安全的气象信息,要及时采取增加警力巡逻执勤、限制车速甚至封闭道路等对策措施。另外,还应加强与交通、安监等部门协作,重点检查运输企业客运车辆驾驶员是否存在超员、客货混载、货车超载等情况,协调其他部门共同制定各类“交通安全联动应急预案”,将交通事故预防工作纳入到社会化、规范化发展科学道路。

3.2.2 加强交通安全宣传,提高交通参与者安全出行意识

机动车驾驶员是道路交通安全的主体,必须提高他们在恶劣气候条件下的预防事故能力,组织民警深入客运场站发放宣传单,教育广大司乘人员雨雾天气下开车注意的事项,使广大驾驶员和群众能够及时了解雨雾天气下的交通安全常识;同时在事故高发的1至3月份,加大宣传的力度。

3.3 车辆和交通参与者的安全保障对策

3.3.1 车辆的安全预防对策

由车辆故障引发的恶性交通事故不是偶然的,是有一定先兆的,因此,采取相应的预防措施可以最大程度的减少事故的发生,而改扩建公路多从三、四级公路改建而来,三、四级公路紧邻各乡镇,农村机动车辆较多,因此保障措施应特别针对事故率较高的货车,农用车和摩托车。如,加强农村机动车驾驶员、车辆源头管理;坚持合理的车辆维修质量检验制度,严把质量关;加强车辆日常维护,保证车况良好等。

3.3.2 交通参与者的安全保障对策

通过上文分析可以看出,由于人的安全意识淡薄,加上低等级公路经常穿越农村和城镇,由人的原因引发的交通安全事故占有很大的比重,且事故恶劣程度高。交通参与者的安全保障措施主要分为两大部分,即对机动车驾驶员保障政策和对全社会人员的安全教育。

1) 驾驶员安全保障对策。

(1)科学地选拔培训驾驶员。我国目前在选拔驾驶员工作方面基本只注意年龄、生理等表面特征,而忽视了人的潜在素质,因此,培训内容还应着重对驾驶员的心理素质进行引导训练。

(2)改革审验制度。我国目前只采用定期检验制度,还没有实行不定期检验制度。由于检验日期固定,被检测人员可以预先做好准备,难以反映其平时的实际水平。在此基础上,如果再结合不定期的检验,就可以督促其随时注意保持和提高自己的驾驶技能和职业素质,对于预防驾驶员因素引起的交通事故,将起到更大的作用。

(3)加大对驾驶员的宣传力度。结合对事故发生的时间分布成果,在每年事故高发的月份以及每天事故高发的时刻加大宣传力度,如在道路上设置可变警示牌,或在收费站处对驾驶员发放安全宣传单,主要介绍危险段处所发生过的事故情况,包括累计事故次数,事故严重程度,死伤人数,驾驶员充分重视起来;并简要介绍危险段处的几何线形,包括曲线半径,道路总坡,使驾驶员对道路情况有一定了解,并给出建议的安全措施,包括减速,停车临时休息等。

2) 对公路沿线居民和广大群众的交通安全宣传教育。

山区农村居民文化素质低、交通安全意识薄弱,对交通安全的重要性认识不足,在一定程度上造成了山区交通事故的发生。以当前开展的“五进”(即进农村、进社区、进单位、进学校、进家庭)宣传活动为契机,积极探索与山区农村交通安全形势相适应的新方法、新措施,如在村务政务公开栏上开辟交通宣传专栏,摆放挂图,组织农民集体收看电影、光盘。让广大驾驶人员深刻感受“无证驾驶”、“黑户车”、报废车、“三无”摩托车上路行驶和低速货车、农用车、拖拉机违法载人带来的严重危害和后果,从而自觉遵守交通法律法规,安全驾驶。

加强对小孩的交通安全教育,有利于人们的交通安全意识在启蒙阶段就开始产生,从而形成良性循环。目前,山区农村学生的交通安全教育相当落后,学生不仅缺乏家庭交通安全教育,而且学校对学生的交通安全教育内容和形式不符合中小学生特点,安全教育效果比较差。教育主管部门应将《交通安全法》纳入中、小学生的素质教育或道德教育范围中。

4 结束语

通过对山区改扩建低等级公路存在的问题的总结,和对交通事故路段分布、形态分布、车型和时间分布的分析,获得了低等级公路的安全特征;并在此基础上制定了相应的安全改善原则。根据改善原则,从事故多发路段的工程措施,恶劣气候下的交通应急预案措施和车辆及交通参与者的安全保障对策这3个方面对改扩建低等级公路进行了系统的保障。进一步的研究方向是将定性的安全改善措施与定量的安全评价结合起来。

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山区低等级公路 第6篇

随着我国道路建设事业的迅猛发展,道路交通安全问题日益突出。据不完全统计,在一次死亡3人以上的重特大恶性事故中,因车辆冲出路外坠落陡崖或高桥的路侧事故约占重大恶性交通事故的一半[1]。而山区公路所处地形复杂、地势险恶,易导致车辆冲出路外,发生侧翻、坠崖、撞击固定物等路侧事故,且一旦发生多为群死群伤的重、特大交通事故。尤其山区低等级公路因受地形限制,指标多采用限值,路侧安全问题更为突出。因此科学合理地度量山区低等级公路路侧危险程度,加强路侧安全防护措施,对提高山区公路交通安全水平具有重要意义。

国外路侧安全研究始于20世纪60年代,Zegeer等[2]根据路侧特征与路侧事故之间的关联性,提出了路侧危险等级并按照级别越高越危险的原则将其划分为7级。Taneerananon等[3]通过对事故数据研究发现,路侧因素是导致严重和致命事故的主要原因,尤其是树木、路牌、电线杆、无保护的桥梁、护栏等路侧障碍物。Hansen等[4]通过实验研究发现,路侧行人、动物、树木及建筑物会影响驾驶员对行车速度的评估。Park等[5]运用参数及非参数方法计算车道密度、距离电线杆、距离树及其组合方案的安全性,发现增加距离、减少路边电线杆和树木可有效减少路侧事故。Fitzpatrick等[6]以电子邮件的形式询问了100位司机用于搜集在不同路侧净区与路侧植被密度组合下对速度的选择,研究路侧净区和路侧植被密度对驾驶行为的影响。国内对路侧安全的研究侧重定量与定性相结合的综合评估法。李长城[7,8]从交通量及组成、路侧特征、线形、历史事故四方面深入研究路侧安全的影响因素,运用灰色聚类理论评价道路路侧安全等级。但其权重的客观性局限于专家、学者的认知。郑恒等[9]在参考国内外研究成果的基础上,提出运用贝叶斯网络推理路侧发生事故概率进而确定路侧安全水平的方法;该方法较为客观,但是对数据的要求较高,可操作性不强。游克思等[10]认为车辆驶出路外可能性、暴露路侧危险环境的频率、发生路侧事故的危险程度是影响路侧安全的主要因素,并通过专家打分构建路侧危险指数量化路侧安全水平。刘彦等[11]从路侧事故率、死亡人数、伤亡人数三方面构建路侧风险指标体系,引入模糊评价理论构建路侧路侧风险评估模型。由此可知,基于事故数据与试验的路侧安全评价客观性较强;而综合评估法虽然具有一定的可操作性。但其权重的确定多受专家、学者对该领域的认知所限制,主观性较强。路侧安全评价是一个复杂的不确定系统,分析问题,受诸多因素控制与影响,且各影响因素具有多样性、可变性、不确定性等特点,如何将影响因素的确定、不确定信息转化为定量的映射关系是实现路侧安全系统状态辨识的关键。但传统的路侧安全评估方法多基于经验或定性分析,在评价过程中存在对信息的描述存在片面性,忽略路侧安全影响因素具有随机性、信息灰色性等多种不确定性。

集对分析法是处理不确定性问题的系统分析法,从数学的角度系统刻画了确定性与不确定性信息之间的辩证关系;统筹整体和局部具体从两方面分析系统的内在关系。可操作性强,评价结果客观、全面。目前已广泛应用于环境质量评价、水资源评级、生态承载能力及脆弱性评估、军事作战方案评估、医疗、经济等领域,并取得了良好效果。因此笔者引入基于集对分析的山区低等级公路路侧安全评价模型,通过同一、差异、对立三方面系统刻画评价指标与所属等级之间的关系,描述指标的确定与不确定性信息。而且目前应用的综合评价法多采用专家打分、层次分析法等确定权重较为主观,因此引入投影寻踪模型从数据的角度确定指标权重,即依据评价体系中各评价指标样本集数据特征通过优化投影指标函数确定权重。避免了人为确定权重的主观性与局限性。构建基于投影寻踪技术的集分析模型,使评价结果客观、合理、与实际更为相符。

1 基于集对分析的山区低等级公路路侧安全评价方法

拟构建的基于投影寻踪技术的山区低等级公路路侧安全集对分析方法主要包括以下内容:①基于集对分析的山区低等级公路路侧安全评价模型;②基于多智能体遗传算法的投影寻踪模型确定权重。

1.1 集对分析理论简介

集对分析理论[12]是用于定量研究系统中确定性与不确定性之间相互影响、相互转化的一种数学方法。基本思路为在具体问题背景下,构建表征所研究系统实质的集对,在探讨分析集对之间的同一性、差异性、对立性基础上运用联系度表达式刻画集对之间联系度。而所谓的集对即一定条件下,具有一定联系的2个集合。其中联系度表达式为

式中:u为联系度;N为集对特性总数;S为集对中相同的特性个数;P为集对中相反的特性个数;F为集对中既不相同也不相反的特性个数,F=N-S-P;i为差异标记,在[-1,1]之间取值;j为对立标记,一般取值为-1;a=S/N为集合A和集合B的同一度;b=F/N为集合A和集合B的差异度;c=P/N为集合A和集合B的对立度。从联系度的表达式可知,集对分析从同一性、差异性、对立性三方面刻画集对之间的确定与不确定关系,打破了传统的非此及彼的判定方式,是一种更为全面客观的描述。

而i=(i1,i2,…,in)随着n的取值可表征多元联系度,b1,b2,…,bn为差异度分量代表着不同级别的差异度系数;能够充分利用有效信息,属于“宽域式”的函数结构。在一定条件下,随着i的不同取值实现确定性与不确定性之间的相互转化,并在联系度层面实现了同、异、反三者之间的辩证统一。山区低等级公路路侧安全评价其实质是评价指标标准与评价因子构成的确定与不确定性系统,因此引入集对分析法,将评价指标及其标准集合与评价样本集合作为一个集对,通过联系度从同、异、反三方面量化山区低等级公路路侧安全水平。

1.2 山区低等级公路路侧安全集对分析模型

1.2.1 评价体系的建立

山区低等级公路因多布设于深山之中,路侧安全问题较为突出。笔者通过对山区低等级公路路侧事故资料统计分析:山区低等级公路路侧事故主要以侧翻、坠车、撞击固定物为主;多发生在急弯一般坡,尤其连续下坡路段,事故频发。主要是山区低等级公路地处山高坡陡,沟深谷窄;线形指标多采用限值,往往难以满足安全行车的要求。而急弯陡坡、临山临涯等危险路段,驾驶员因处理信息的能力下降,导致对危险情况的处理不及时或处理不当而导致交通事故。尤其冬季,山区易出现结冰、凝冻、团雾等雨雪天气加大了行车难度,易发生坠崖、侧翻等重大交通事故。路侧安全受交通流、道路及路侧环境等诸多因素影响,因此构建能够合理反映山区低等级公路特点的综合评价指标体系是实施评价的关键,同时为了模型的适用性与实用性。依据科学性、独立性、代表性、可测性等指标筛选原则,结合实地调研情况,确定交通量、平曲线半径、坡度、视距、路侧净区、路侧沟深共6个影响因素,构建山区低等级公路路侧安全的评价指标体系。

参考交通部颁发的最新《公路工程路侧安全设计指南》中的路侧安全等级分级研究成果,将路侧危险度划分为4级,即I级,II级、III级、IV级。其中危险级别越高表示路侧安全状况越不好,依据《路侧安全等级评估和防护研究》、文献[13]、文献[14]、结合实地调研情况,建立出山区低等级公路路侧安全等级的具体划分标准,见表1。

1.2.2 构建评价模型

路侧安全集对分析评价模型的关键是确定集对的联系度,集对分析的基本思想即若评价样本落入该评价等级,则体现同一度,落入与其相邻等级则体现差异度,落入与其相隔等级则体现对立度。传统的联系度确定方法将样本作为数值来看待,依据样本点与评价等级之间落入、相邻、相隔的位置关系对应确定联系数,即无论样本点的数值大小,只要落入该区间则联系度为1,落入其相隔等级则联系度取值为-1。尤其当样本点处于等级限值,考虑数据的漂移性即稍微向右一点,则落入相邻等级导致评价结果与实际情况有较大的差异。因此笔者将样本点看作一种信息的载体,考虑样本的过渡性及划分等级的模糊性;以划分等级的中心为控制点,以相邻评价等级中心之间的距离作为控制步长,按照样本点对各划分评价等级区间的贡献度大小确定联系度。不同的样本点即使落入同一等级域因其贡献度不同获得的联系度将不同,联系度计算方法与实际情况更为相符。在现有的集对分析[15,16]的基础上,构建如下联系度计算方法。

由评价指标分级标准(见表1)与路侧安全等级的对应关系可知,评价指标有两种类型即越小越好型评价指标、越大越好型评价指标。针对越大越好型的评价指标其联系度的计算方法如式(4)~(7)。同理可以推出越小越好型的指标联系度。

越大越好型指标:

式(4)~(7)确定评价指标与各等级的联系度。式中:sk为指标的等级限值,x为指标样本值。在计算各个指标与危险等级之间的联系度后,运用式(8)计算总联系度,通过总联系度判断山区低等级公路路侧安全水平。

式中:U为评价指标的安全等级联系度构成的评价矩阵,W为指标权重向量,例如,[u11,u12,u13,u14]表示第一个评价指标与各等级之间的联系度,以此类推构成评价矩阵;“ｏ”为模糊乘运算;[w1,w2,…,wn]为评价指标的权向量;H为待评价路段与各个安全等级的总联系度向量。

采用集对势最大原则判断路段的安全等级,集对势即同一度a与对立度c的比值,反映所论两个集合在指定问题背景下某种联系趋势。若SHI(H)>1,即表示2个集合具有同一趋势,当SHI(H)<1时即表示2个集合具有反势,而SHI(H)=1表示均势。而其中因此通过总联系度向量H计算集对势向量,找出最大集对势的所在等级即为路侧安全等级。

由上述模型可知,基于集对分析的山区低等级公路路侧安全评价模型,还需确定指标权重。

1.3 基于投影寻踪模型的权重确定方法

传统的权重确定受专家学识、经验、态度等人为主观因素的影响。因此如何避免权重的主观依赖性,科学、客观、公正的确定指标权重是构建权重确定方法首要考虑的问题。

投影寻踪模型[17,18],是旨在处理非线性、非正态高维数据的一种统计方法,其核心在于构建反映原始数据结构特征的投影指标函数实现合理降维;模型将收集的样本数据作为建模数据,通过其所确定的投影指标函数观察数据结构特征,以最大程度反映原始数据结构特征为准则,确定最佳投影方向。笔者运用该模型,构建基于投影寻踪模型的权重确定方法。具体步骤如下。

1)数据预处理。为消除因样本数据值范围不同对建模结果产生影响,建模之前对样本集数据进行极值归一化处理。

式中xij为评价样本集第i个样本j指标值,xmax(j),xmin(j)分别为第j个指标值的最大值和最小值。

2)构造投影指标函数。首先以a={a(1),a(2),…,a(m)}为投影方向,将评价样本集m维数据投影到一维投影值z(i),式(10)所示。

其次,按照投影指标函数的构建原则,投影指标函数为

式中:n为样本的样本容量;m为指标的数目;Sz为投影值z(i)的标准差;Dz为投影值z(i)的局部密度;Ez为序列z(i)的平均值;R为局部密度的窗口半径,作为模型的参数,其取值以投影窗口内样本投影点的平均数是否合适为原则,一般采用试凑法,在已有研究成果的基础上[19],窗口半径取值范围如式(14),根据所收集的样本集呈现的数据结构,本文取R=max(ri,k)/3。

式中:r(i,j)为样本之间的距离,r(i,j)=|z(i)-z(j)|,rmax=max r[(i,j)];u(t)为一单位阶跃函数。当t>0时,其值为1,当t<0时,其值为0。

3)优化指标函数。为了使投影团整体散开、局部投影点密集,所求得的最佳投影方向需同时满足Sz,Dz取最大值。当样本集确定时,其他参数不变的情况下投影方向a=a{(1),a(2),…a(m)}是影响投影指标函数Q(a)值变化的单一变量,因此以投影目标函数最大化为目标,全局寻优确定最佳投影向量。

最大化指标函数:

约束条件:

由于该问题是复杂非线性优化问题,且计算量较大,因此本文引入基于多智能体的遗传算法[20],该方法将智能体对环境的感知和反作用力与遗传算法的搜索方式有机结合;一方面提高了收敛速度,另一方面证实了理论上可以实现全局最优。因此运用基于多智能体的遗传算法对其求解,确定最佳投影方向,进而确定指标权重[17],如式(22)所示

2 实例

2.1 基础资料收集

河北省承德市滦平县地处山岭重丘区,路线多于深山内布设,临崖、临壁,路线线形差,具有路窄、陡坡、弯急,路线起伏较大,纵坡坡度较大等特点。尤其是2个越岭路段,视距差,弯道多,且多为回头曲线和反向曲线。且因受地形地势限制,路线设计指标多采用限值,设计标准较低;道路交通安全性较差,因此笔者以栾平县危险路段为研究对象,运用上文构建的基于投影寻踪技术的集对分析评价模型进行安全等级评级。依据路段划分原则[10],划分为424个单元。具体的划分原则为:

1)同一路段线形基本相同,如一个平曲线单独成一段。

2)同一路段道路构造形式相同,如同是路堤或者同时路堑、桥梁、隧道形式等。

3)同一路段路侧深度基本相同,路侧环境状态基本相同,如路侧都存在河流、湖泊等。

4)路段长度不宜过长,一般不超过1km。

2.2 分析过程及结果

1)依据上述路段划分原则,对选取的滦平县危险路段进行划分,一共划分为424个单元。现以4个山梁段为例验证模型的正确性及实用性,具有指标值见表2。

2)根据建立的基于集对分析的山区低等级公路路侧安全等级评价模型进行计算分析,由式(4)~(7)确定样本评价指标与评价等级之间的联系度见表3,进而得到联系度评价矩阵U。

3)计算各指标的权重。以424个单元的现状指标值为样本集数据构建投影寻踪模型,运用MatlabR2014a实现基于多智能体的遗传算法自动求解,程序设置为:待优化变量数Number of variable=6,循环迭代的最大次数iterm_max=200,智能体网格大小Lsize=20,竞争概率Po=0.2,交叉概率Pc=0.1,变异概率Pm=0.08;得到最佳投影方向a=[-0.176 60-0.613 89-0.061 55 0.522 87 0.449 46 0.335 78],由式(19)确定指标权重,即w=[0.031 0.3770.004 0.273 0.202 0.113]。

4)根据式(8)计算评价结果向量,见表4。依据式(9)~(10)将评价结果向量的联系度转化为集对势向量,按照最大集对势原则判断路段的安全等级见表5。

由表5可见,路段1路侧安全等级为IV,主要是由于路侧净区宽度太小,急弯,视距较差所致,安全性较差,极易发生交通事故,需重点实施路侧安全防护设施。路段2整体线形指标较好,路侧交通安全性较好,路侧安全等级为II,可以考虑加强防护。路段3路侧安全等级为III,是因为边坡高度较高,路侧净区宽度较窄,加之交通量较大,导致交通冲突较多。可优先实施路侧安保工程。路段4的安全等级为IV,主要是急弯坡陡,此外视距不良,边坡高度过高,增强驾驶员的紧张感,易诱发坠崖,翻车等路侧事故;需重点实施路侧安全防护措施。

为了进一步验证模型的有效性和可靠性,依据交通部颁布的《公路路侧安全评估及防护方法》评估方法,即基于灰色聚类理论的路侧安全等级评估方法对本文的工程实例进行安全等级评估。运用层次分析确定指标权重,计算结果为w=[0.143,0.321,0.031,0.278,0.120,0.107]。然后运用灰色聚类理论计算最终隶属度;根据最大隶属度原则,判断实例路侧安全等级,最终判别结果见表6。可以看出,基于投影寻踪的集对分析评价模型与基于灰色聚类理论的路侧安全等级评估模型评价结果一致,虽然评价结果一致,但是基于投影寻踪的集对分析评价方法更有优越性,例如,针对运用灰色聚类对路段3的路侧安全等级评估,隶属度向量为b=[0.0332 0.1741 0.41710.3948];隶属于安全等级为三级和四级的隶属度非常接近,使得决策者难以抉择。主要是因为评价指标的灰类白化函数将样本作为数值来对待并计算对其的偏好“程度”而未全面考虑其携带的信息。此外层次分析计算权重主观性强,一定程度上影响了评价结果的可靠性。而本文构建的基于投影寻踪的集对分析评价模型,将样本看作信息的载体,从同一性、差异性、对立性全面描述指标与等级之间的关系,提高了信息利用率,评价结果更为可靠。并且采用基于多智能体遗传算法的投影寻踪确定权重,避免人为因素干扰,客观性强,通用性强。

3 结束语

1)构建了山岭重丘区低等级公路路侧安全评价体系,提出基于集对分析的山区低等级公路路侧安全评价模型,且从同、异、反三方面刻画评价指标与评价标准之间的确定性与不确定性,量化评价样本与每一个评价等级之间的联系度。

2)考虑到山区低等级公路设计指标多采用限值及评价等级本身具有模糊性,提出从每个样本数据对所属等级区间的贡献度的角度确定联系度,即将样本作为信息的载体,合理量化了单一指标的优劣程度提高了信息利用率;避免了样本处于标准限值所表现的模糊性和过渡性,因此评价结果更为合理、客观。

3)运用基于多智能体遗传算法的投影寻踪模型确定指标权重,通过构建投影指标函数确定指标最佳投影方向进而确定指标权重。避免了人为确定权重的主观性,评价结果较为客观、准确、与实际更为相符。

浅谈山区高等级公路边坡防护 第7篇

边坡破坏与路基填料的性质、路基边坡高度、路基压实度有关系。一般来说, 砂性土边坡较粘性土边坡易于遭受冲刷而破坏;较高的路基边坡较较低的路基边坡更容易遭受坡面流水冲刷;压实度较好的边坡比压实度较低的边坡耐冲刷。本文把高速公路边坡破坏分为上边坡和下边坡两种形式, 针对这两种边坡的形成机理, 处理方法进行了详细介绍。

1.1 公路下边坡

下边坡一般为填土路堤, 边坡的破坏主要表现为坡面及坡脚的冲刷。坡面冲刷主要来自大气降水对边坡的直接冲刷和坡面径流的冲刷, 冲刷使路基边坡沿坡面流水方向形成冲沟, 冲沟不断发展导致路基发生破坏;沿河路堤及修筑在河滩上、滞洪区内的路堤, 还要受到洪水的威胁, 这种威胁表现为冲毁路堤坡脚导致边坡破坏。

1.2 公路上边坡

上边坡是人工开挖的斜坡, 其强度应满足边坡稳定的要求。在降雨、融雪、冻胀及其它形式的作用下, 边坡主要破坏形式为冲刷、崩坍等。

1.2.1 边坡冲刷破坏。

冲刷破坏一般发生于较缓的土质边坡, 如砂性土、亚粘土、黄土等, 在大气降水的作用下, 沿坡面径流方向形成许多小冲沟, 如不采取任何防护措施, 有逐年扩大的趋势;在边坡坡脚, 冬季往往发生积雪, 造成坡脚湿软, 强度降低, 上部土体失去支撑, 发生破坏;同时, 高速行驶的汽车溅起的雨雪水, 也易冲刷坡脚。总之, 土质边坡的坡脚部位是边坡的最薄弱环节。1.2.2边坡崩塌破坏。边坡崩坍一般分为三类:落石型、滑坡型、流动型, 有时在一次崩坍中会同时具有这三种形式。落石型一般指较陡的岩石边坡, 被大小不一的裂面分割成软弱的断块, 这些裂面宽而平滑, 裂隙张开的程度用肉眼不一定就能识别, 但能渗水, 在降雨作用下产生侧向静水压力作用造成崩坍。此类破坏型式必须严格控制, 崩坍滚落的岩石极易对行车构成威胁。滑坡型崩坍指岩层在外力作用下剪断, 沿层间软岩发生顺层滑动, 多发生于倾向于路基、层间有软弱夹层的岩体中。另外, 当基岩上伏岩屑层、岩堆等松散的堆积物时, 堆积物也易沿岩层的层理面、节理面或断层面发生崩坍。大雨时的崩坍多属于流动型, 砂、岩屑、页岩风化土等松散沉积土多会受水的影响而产生流动型崩坍, 流动型崩坍没有明显的剪切滑动面。边坡高度大时, 以上边坡破坏的类型都较低边坡容易发生。

2 边坡防护施工方法

2.1 影响边坡稳定的因素

2.1.1 自然因素。

公路是特殊的带状构造物, 每条公路都要穿越很多地区, 由于受地质构造和地形条件等因素的影响, 每一个区域都有不同的地质和气候条件。所以, 影响边坡稳定的自然因素包括下列几方面, 即:地质、地形、气候和水文条件等四个方面。2.1.2人为因素。一条公路的建设和使用管理, 都是由人去实现的, 根据建设程序和内容, 并结合已建公路的情况看, 影响边坡稳定的人为因素可归集为下列三个方面:设计因素、施工因素和养护管理因素。

2.2 边坡防护与加固类型

2.2.1 防护类型。

a.生物防护。生物防护主要分为三大类:种草、铺草皮及植树。除植树 (主要用于下边坡) 属传统防护形式外, 植草或铺草皮是近年来才在高等级公路上兴起的一种绿色防护形式。其优点是能在短期内恢复公路沿线的绿色景观和防止边坡冲刷, 但养护费用高, 要随时保持绿色有一定困难。b.圬工防护。 (1) 片 (块) 石护坡和护面墙片 (块) 石护坡分为浆砌和干砌两种, 护面墙比护坡厚, 有一定的抗推力作用。其优点是能就地取材、工艺简单, 但自重大, 不宜在高边坡上使用。 (2) 菱形网格护坡菱形网格护坡, 可预制安装也可用水泥混凝土现浇和石砌。工艺简单, 网格内可植草, 但只适用于填方边坡和土质挖方边坡。 (3) 空心六棱块护坡空心六棱块护坡是近几年来才发展起来的, 是一种用水泥混凝土预制安装的边坡防护形式, 似蜂巢状, 施工工艺简单, 空洞内可填土绿化, 有一定观赏价值, 但自重大, 费用高, 还会阻碍边坡水的排出, 对边坡稳定不利, 要慎重选用。 (4) 窗孔肋式护坡窗孔肋式护坡一般用浆砌片石或片石混凝土做肋, 用水泥预制混凝土块做成拱形窗台, 坡面水从肋上排出, 窗内可植草, 目前是一种较为理想的防护形式, 但肋厚容易被偷工减料, 应加强施工管理和质量监理。 (5) 喷射混凝土护坡。对一些较高的风化岩石边坡, 采用喷射混凝土作护坡可阻止风化, 且重量轻, 施工所需设备简单, 但费用较高, 厚度难以控制, 对景观有一定影响, 应尽量少采用。

2.2.2 加固类型。

a.护脚墙与抗滑墙。护脚墙与抗滑墙本质上没有多大区别, 只是断面大小和埋深不同 (有时也加点锚杆或锚索) 。护脚墙起到保护坡脚不受冲刷和破坏的作用, 不能抵抗推力;抗滑墙除有护脚墙的作用外, 还具有抗推力作用, 根据具体情况选用。b.抗滑桩。抗滑桩是一种用于处理滑坡或防止边坡下滑的钢筋水泥混凝土结构, 是一种较理想的抗滑设施, 但投资较大。c.预应力锚索。用预应力锚索处理单斜构造岩石边坡, 对保证该类边坡的稳定有较好的效果, 但难以准确计算被锚固体的下滑力和张拉控制应力。d.排水固结。排水固结主要用于表层地下水较多处的边坡加固, 有树枝状盲沟、塑料排水管等方式。工艺简单、耗用材料少, 但遇到有滑层的地方, 需配设支挡构造物才能达到满意的效果。

2.3 边坡防护与加固措施

2.3.1 防护措施。

防护是在边坡自身稳定的基础上进行的, 以往的边坡防护主要考虑冲刷和防风作用影响, 现在的边坡防护还要考虑美观和环保问题。根据以上的要求, 对边坡防护提出下列具体建议:a.下边坡。下边坡采用菱形网格加植草防护并加密排水沟 (填石路堤除外) 。b.上边坡。上边坡第一台, 根据不同地质情况采用护面墙、浆砌片 (块) 石、窗孔肋式、六角空心砖等护坡形式;以上其余各台, 仍根据不同地质情况, 采用菱形网格、窗孔肋式、喷射混凝土等防护形式。防护形式除护面墙、浆砌片 (块) 石和喷射混凝土外, 其它都可在其上加植草防护, 恢复自然环境和美化公路。另外, 稳定性较好的岩石边坡不必再进行圬工防护, 只需在一些低凹处放置一点耕植土, 种植耐旱性较好的爬藤植物即可起到防护、美化和绿化的作用。2.3.2加固措施。边坡加固的方法很多, 较有效的有:抗滑墙、抗滑桩、预应力锚索、压浆锚柱等等。这里值得一提的是“边坡防排水”也应作为间接加固边坡的一种方法给予重视, 因为边坡坍塌几乎都是在雨季出现, 所以其作用是显而易见的。对防排水系统设置的建议:坡顶截水沟按常规方式设置, 坡面碎落台截水沟不必每台都设置, 而在第一台上设置一道水泥混凝土截水沟即可, 其他各台浇筑厚10cm坡度2%的水泥混凝土封闭, 边缘设置拦水带, 每20m左右设一道竖向排水沟, 将水排入第一台截水沟就能达到理想的排水效果。

另外, 在土质或强风化岩石上边坡的坡脚也就是路基侧沟边缘, 应设置抗滑墙或抗滑桩, 以避免牵引式滑坍 (坡) 的产生。

3 结论

3.1 高等级公路作用大, 社会效益好, 影响也大, 因此, 要重视边坡的防护和加固工作;

3.2 设计单位要重视前期勘察工作, 尽量将地质、气候、水文等情况掌握详细, 为搞好设计提供准确的第一手资料;

3.3 尽量减少高填深挖, 而用桥梁和隧道代替, 这样既可以减少对自

然环境的破坏, 也可消除或减轻为搞好边坡防护与加固带来的问题, 从而减少高等级公路的隐患。

参考文献

[1] (JTG D30-2004) .中华人民共和国行业标准.公路路基设计规范[S].北京:人民交通出版社, 2004, 9.

[2]公路设计手册-路基[M].北京:人民交通出版社, 2001, 3.

浅谈山区高等级公路沿河路基设计 第8篇

随着西部大开发的进一步开展, 高等级公路开始向西部山区迈进。考虑到山区地形地质条件的限制及高等级公路线形高指标的要求, 经常将山区公路沿河布设。沿河路基常因洪水的顶冲和淘刷而坍塌破坏, 其带来的经济损失是相当巨大的。为了防止河流对路基的冲刷破坏, 需要设置有效的防护措施对路基进行加固。但是由于一些工程设计人员对路基遭受洪水毁坏的机理及冲刷防护的认识不够而导致所设防护工程不能充分发挥其作用甚至毁坏。因此做好这方面的工作是非常有必要的。

二、一般原则和设计要求

1、路基冲刷防护设计之前, 应做好

全面调查研究, 充分调查和收集工程所在地地质、水文、地形、地貌、气象等设计资料。尤其要重视水文资料的调查和洪水水力的分析, 这是沿河路基防护设计的关键环节和重要依据。

2、路基冲刷防护设计原则应因地制宜、因势利导。

“因地制宜”即根据工程所在河段特征采用适宜的防护形式。“因势利导”即利用防护工程以顺应洪水流势, 改变冲刷水流方向, 使其平稳的流向下流。

3、设计要求:

冲刷防护工程顶面高程, 应为设计水位加上波浪侵袭、壅水高度及安全高度。基底埋设在冲刷深度以下不小于1m或嵌入基岩内。当冲刷深度较大水下施工困难时, 可采用桩基、沉井基础或适宜的平面防护。

三、河流对路基的冲刷机理

根据河流对河岸的冲刷情况将其分为:一般冲刷和凹岸冲刷。

1、一般冲刷主要指路线平行河流流

向, 横向环流作用不明显情况下的冲刷。此类冲刷主要由于路基压占河道所致, 对路基的冲刷作用较凹岸冲刷小些, 对此类冲刷段落的防护单独设置护坡、浸水挡土墙即可。

2、凹岸冲刷:

指水流进入凹岸, 产生横向环流, 使得面流冲向凹岸, 底流流向凸岸, 将泥沙启动带走, 产生冲刷现象。此类冲刷多由山嘴挑流, 股流、叉流形成, 是冲刷防护的重点路段, 常需要护坡、浸水挡土墙配合护坦、铁丝石笼、丁坝、潜坝等措施设置。

四、冲刷防护类型

冲刷防护根据水流结构和防护机理可分为:直接防护和间接防护。

1、直接防护:

是从直接加固坡脚或基础来提高其冲刷能力出发而修建的附着于边坡坡面、坡脚及其基础的工程设施。主要包括:护坡, 浸水挡土墙、护坦式基础、抛石、铁丝石笼等。

2、间接防护:

是通过保护河岸或调治河流等间接的方法来达到防止冲刷的目的而修建的工程设施。主要包括:护岸、驳岸、丁坝、潜坝等。

五、防护类型及设计要点

1、护坡:

一般采用浆砌片石, 在缺乏石料的地方也可采用混凝土板。主要用于一般冲刷及凹岸冲刷, 对于凹岸冲刷, 因为冲刷深度较大, 可跟护坦、丁坝、石笼配合使用。其防护冲刷比浸水挡土墙有较大的优势, 局部埋深比浸水挡土墙浅得多, 圬工体积较其大为节省。

2、浸水挡土墙:

主要用于路基过分压占河道, 需要收缩坡脚的情况, 兼起挡土和防止冲刷的作用。设计时除要满足冲刷深度要求外, 还要满足普通挡土墙的要求。目前浸水挡土墙水毁最多的原因, 主要时由于基础埋深不够。如果将其直接放在岩石上, 采用浸水挡土墙防止路基冲刷将是十分牢靠的。特别是深槽稳定或浅槽稳定河段上, 河槽狭窄, 水流湍急, 不宜压缩, 同时岩基浅露, 采用此类防护最为合适。

3、护岸、驳岸:

主要用于路基与河岸有一定距离, 冲刷需要一些时间才会危及路基的路段, 属于间接防护。主要是通过保护路基及河道河岸来保护路基。汛后如有破坏进行修复即可, 护岸的形式类似于护坡, 驳岸的形式类似于浸水挡土墙。

4、护坦:

使用于沿河路基挡土墙或护坡的局部冲刷深度过大, 深基础施工不方便的路段。主要作用是保护护坡、浸水挡土墙等的基脚, 减小其埋置深度。为了充分发挥其抗冲刷能力, 宜将护坦顶面埋入河床以下1~2m, 其宽度多取1.5~3m, 其垂裙下端宜埋在计算冲刷线以下0.5m且做成斜墙。

5、石笼:

石笼防护适用于受水流冲刷和风浪侵袭, 且防护工程基础不易处理或沿河挡土墙、护坡基础局部冲刷深度过大的沿河路基坡脚或河岸。石笼内所填石料, 应采用重度大、浸水不崩解, 坚硬且未风化石块, 粒径应大于石笼的网眼, 编制石笼网的材料最常采用为铁丝、镀锌铁丝。在水流很大, 又有大石块卵石滚动冲击时, 铁丝石笼易被磨损冲击而破坏, 一般不宜采用, 这时可在石笼内浇灌小石子混凝土。

6、丁坝:

丁坝宜成群布置, 不宜修筑长大的丁坝过分改变流势影响上下游及对岸。丁坝的最佳形式:长度短、横断面宽、坝顶低、圆坝头、坝顶作纵坡。丁坝宜采用潜水坝或漫水坝, 与水流方向交角以小于或等于90度为宜。群坝坝间距不大于前坝防护长度。

7、护坦基脚式挡土墙:

适用于各类河段的沿河路基特别是对河道狭窄、水流湍急的峡谷河流地段。主要是通过挡土墙收缩坡脚, 通过护坦减小冲刷深度。其优点是可以不过分侵压河道断面、对水流无过大干扰。

8、护坦式基脚护坡:

适用于冲刷比较严重宽浅性开阔河段及山前区变迁性河段。由于河床宽浅, 可采用坡度较缓的护坡以减少河床冲刷深度, 采用护坦对护坡坡脚防护, 可进一步减小基础埋深。其优点主要是可以减少埋置深度、节约基础圬工体积、避免深基础防抽水工作。

9、浅基挡土墙配合丁坝和护坦防护:

用在山区开阔段、山前区变迁性河段应用很多, 山区较狭窄河段、短而低带纵坡的浸水丁坝群。

1 0、改移河道:

沿河路基受水流冲刷严重或防护工程艰巨, 以及路线在短距离内多次跨越弯曲河道时可改移河道。主河槽改动频繁的变迁性河流或支流较多的河段不宜改河, 改河起终点位置应和原河床顺接, 并注意对河岸的防护, 改河的河底标高、纵坡、河槽端面尺寸确定。

六、设计中存在的问题

1、过于注重水文水力理论计算资料, 而忽视对于水文、水力资源的相关调查和勘测。

2、设计时不考虑河流平面特征, 在

峡谷河段设置长大丁坝, 过分压占河道, 在开阔河段忽视股流、岔流急弯冲刷。

3、凹岸冲刷防护的长度不够, 位置不准确。

4、在河流冲刷比较严重的地方单独

使用护坡、挡土墙, 通过盲目的加大基础埋深来提高抗冲刷能力而忽视跟丁坝、护坦、石笼等措施的配合使用。

参考文献

[1]钱宁.河床演变学[M].北京.科学出版社.1989

[2]田伟平等.沿河路基冲刷机理与冲刷深度.西安.长安大学学报 (自然科学版) .2002

山区低等级公路 第9篇

绥芬河至满洲里高速公路是“五纵七横”国道主干线系统中的“横一线”, 也是《国家高速公路网规划》“7918”高速公路网中的东西横线1, 其中绥芬河至兴源段 (以下简称“绥兴高速”) 长89.3km, 在原二级路 (G301) 基础上改扩建路段长52.3km, 占路线全长的58.6%。

原二级路 (G301) 设计速度80km/h, 路基宽度12m, 水泥混凝土路面, 最小平曲线半径350m, 最大纵坡6%。

绥兴高速从起点至终点采用的技术标准依次为:城市干道, 长6.2km, 设计速度40km/h, 六车道, 路基宽24.5m;一级公路, 长5.7km, 设计速度80km/h, 四车道, 路基宽24.5m;高速公路, 长77.4km, 设计速度80km/h, 四车道, 路基宽24.5m。

设置互通式立交4座, 服务区1处, 停车区1处, 主线收费站1处, 大中桥及分离式29座, 小桥22座, 涵洞及通道157道, 天桥5座, 计价土石方563万立方米。

线位带状区自东向西伸展, 沿途所跨越的地貌单元主要为山前冲洪积谷地、山前坡冲洪积斜地、低山丘陵。线路区大部分为绥芬河流域、穆棱河流域。地震动水平峰值加速度0.05g, 地震动反应谱特征周期为0.35s, 地震烈度为VI度区。

2 本项目设计要点

绥兴高速在原二级路 (G301) 基础上改扩建路段长52.3km, 占路线全长的58.6%。因此, 二级路改造为高速公路是本项目设计的重点。

具体包括:

(1) 本着尽量利用旧路的原则, 路线平、纵面指标的灵活掌握;

(2) 新旧路基结合部设计, 减小差异沉降, 减少纵向裂缝, 保证路基稳定;

(3) 旧路路面改造设计;

(4) 原有桥涵的加宽、加固设计;

(5) 减小封闭交通对地方出行影响的措施;

(6) 保通方案设计。

下面, 对以上几点进行详细介绍。

2.1 旧路利用段平纵方案设计

2.1.1 平面设计

(1) 设计线拟合。城市段设计中线的确定主要考虑满足绥芬河城市规划红线和尽量减少拆迁的要求, 路基分别采用了单侧和双侧加宽方式。一级公路和高速公路段为半幅利用半幅新建, 采用单侧加宽方式;在确定左侧加宽还是右侧加宽时重点考虑了地形、拆迁、造价、施工难度、铁路、辅道、环保等因素。线形拟合前对原G301路基路面进行了坐标和高程数据采集。

(2) 对一级公路和高速公路旧路利用段, 在保证行车安全、满足设计规范的前提下, 对平面指标进行了灵活掌握, 达到了最大限度利用旧路的目的。例如, 全线共7处 (一级路1处, 高速公路6处) 采用了平曲线最小半径的一般值400m, 共4处维持了小于7°的导线转角 (根据规范要求采用了较长的平曲线) 。全线旧路仅一处将平曲线半径由350m提高为400m, 改旧路长度为1.0km。

2.1.2 纵断面设计

(1) 根据采集的路面高程数据, 对纵断面进行拟合, 保证旧路路面范围内最小加铺厚度不小于12cm;利用的旧桥桥面仍维持现有的双向路拱横坡, 在桥头两侧各设置60m长的高程渐变段, 保证改造后的路面与利用旧桥桥头的顺适衔接。

(2) 为了尽量利用旧路, 减少大填大挖, 设计中采用了极限纵坡。如鉴于城市段已完全街道化, 维持原路一处6%极限纵坡, 避免了下挖和重大拆迁;一级公路和高速公路段共设置7处5%极限纵坡 (坡长均小于极限坡长700m) 。采取以上措施后, 旧路段纵断调整较大的段落减少为四处, 共长5.5km。

(3) 旧路利用段平均纵坡较大的两个段落为太岭上坡段 (K49～K53) 和太岭下坡段 (K58～K61) , 改造后平均纵坡分别为4.01%、4.46%。通过运行车速检验, 这两个路段的运行速度差超出规范容许范围, 设置了爬坡车道, 长度分别为3440m和2175m, 同时在极限坡度之间设置了坡度为2.75%的缓和坡段。

2.1.3 平纵配合设计

旧路利用段平曲线与竖曲线“一包三”、“一包二”的情况均各有两处, 其余均为“一对一”或对应直坡段。

2.2 新旧路基结合部设计

旧路边坡自硬路肩外边缘按原路边坡坡率清除表土, 然后挖台阶, 台阶高度1m, 阶面设置向内倾斜4%的横坡。当旧路边坡高度H<2m时, 自上至下只挖一级台阶;当旧路边坡高度3m≤H<6m时, 新建路槽以下20cm铺设一层土工格栅;当旧路边坡高度H≥6m时, 新建路槽以下20cm、80cm铺设两层土工格栅。土工格栅长度5m, 伸入挖方侧2m。土工格栅采用防冻型双向拉伸钢塑复合土工格栅, 抗冻指标要求为在低于-30℃时, 经不少于40次冻融循环后, 强度及伸长率仍满足规范要求。加宽新建部分路基填料选用山皮土、碎石土、砾石土、石渣等透水性好的材料填筑。

原G301路侧有大量原公路修建时的挖方弃渣, 根据钻孔资料揭示, 部分弃渣可以利用。为保证新建路基的稳定性, 弃渣处理方案为:新建路基范围内的弃渣, 路基顶面以下2m挖除, 然后进行碾压, 压实度要求达到90%以上, 挖除后回填要求与一般路基填筑相同;新建路基范围外的弃渣, 在留2m安全宽度后可挖除利用, 但临小绥芬河段的弃渣挖除时, 留距河底2m的安全高度。

2.3 旧路路面改造设计

2.3.1 旧路面调查

(1) 旧路面结构:

22cm水泥混凝土;18cm5%水泥稳定石渣;18cm3%水泥稳定石渣;总厚度58cm。

(2) 病害调查:

采用人工徒步目测, 将旧水泥混凝土路面按15种病害类型进行调查记录, 并按每公里做为评价路段计算断板率和路面状况指数, 确定路面破损状况等级。通过调查, 发现本项目原水泥板主要病害为断裂, 部分板有角隅破坏现象, 水泥混凝土板之间接缝填缝料损坏严重, 部分接缝碎裂严重。

(3) 路况评定:

通过调查, 路面水泥混凝土板的断板率 (DBL) 大于20%的段落占80.4%, 全线DBL=34.4%, 评价为差, PCI评价值为78.3, 评价等级为良, 说明水泥混凝土损坏的主要类型为断裂类损坏。

(4) 路面弯沉检测:

采用落锤式弯沉仪进行检测, 测点位于行车前进方向右侧、横向接缝板边距板角30～50cm处。左右幅行车道分别测定, 得到每点的实测弯沉, 并按每500m给出弯沉平均值、均方差、代表弯沉值。经过统计, 路段代表弯沉值小于200μm的路段长度占总长度的57.69%, 200～300μm的占27.88%, 300～400μm的占7.69%, 大于400μm的为6.73%。说明旧路整体强度较好, 通过沥青补强后能够满足要求。

(5) 原路混凝土强度调查:

钻芯取样按每隔一定距离选择典型断面, 钻芯取样, 测定原混凝土厚度、强度等。经过检测, 旧水泥混凝土板厚度在19.2～25cm之间, 水泥混凝土芯样抗折强度在4.68～5.87 MPa之间, 抗压强度在25.6～45 MPa之间, 说明原混凝土板厚度比较均匀, 强度保持也较好。

2.3.2 旧路面处理

(1) 挖除旧路面。

适用于拆除重建桥涵两侧、主线桥桥头两侧 (纵坡设计、桥面铺装限制) 设置的过渡段、纵断设计中标高不足加铺厚度的路段。

(2) 为解决板底脱空, 减少裂缝反射并稳定原路面, 将原面板打裂后作基层。

首先, 在整段路面打裂前, 根据路面调查资料及检测资料, 目测破碎、沉陷、唧泥严重的单独或连续几块路面板, 将原板块挖除, 再浇注混凝土至原路面相同标高, 并养生;然后, 新旧混凝土板一起进行打裂。一般路段打裂方式采用蓝派冲击压实技术;在桥涵 (明涵) 每侧20m采用多锤头打裂技术。

2.3.3 在旧路面上加铺

本项目单侧加宽, 因此调整旧路横坡时, 以原路中心线为分界, 旧路左右侧可以采用不同的加铺方案, 并尽可能使加宽新建路面与旧路找平部分的上面层或者上、中面层一同摊铺, 以提高平整度。根据纵断设计线填高情况, 处理方法细分如下:

(1) 加铺厚度小于10cm的路段 (已考虑1cm沉降厚度) :采用将原路挖除方案, 按新建路面结构处理。

(2) 加铺厚度大于或等于10cm小于16cm的路段:5cmAC-16中粒式改性沥青混凝土;AC-20中粒式改性沥青混凝土找平层。

(3) 加铺厚度大于等于16cm小于28cm的路段:5cmAC-16中粒式改性沥青混凝土;6cmAC-20中粒式改性沥青混凝土;AC-25粗粒式沥青混凝土找平层;找平层施工时, 每层找平厚度不大于11cm并不小于5cm, 如果厚度过大, 则分层施工。

(4) 加铺厚度大于等于28cm的路段:5cmAC-16中粒式改性沥青混凝土;6cm AC-20中粒式改性沥青混凝土;7cmAC-25粗粒式沥青混凝土;水泥稳定级配碎石找平层。

2.4 原有桥涵的加宽利用、加固设计

2.4.1 原有桥涵的利用原则

(1) 在全线构造物进行重新设置后, 对已无利用价值的涵洞采取拆除取消措施。

(2) 对不能满足高速公路排水要求, 或经检测无法利用, 或因高速公路封闭后无法满足地方通行要求的旧路涵洞, 采取拆除新建的措施。对有排水要求的, 新建为涵洞或小桥;对有通行要求的, 新建为通道, 部分通道也兼有排水功能。

(3) 对能满足高速公路排水要求, 且经检测状况良好的涵洞、小桥采取加宽改造的措施。对圆管涵, 进口处接圆管涵, 出口处接盖板涵。

(4) 对能满足高速公路排水要求, 且经检测状况良好, 涵长能满足路基宽度要求的涵洞采取完全利用的措施。

(5) 根据检测结果, 大中桥均作为高速公路的半幅进行利用。

2.4.2 小桥涵洞加宽要点

(1) 小桥上部结构拆除新建, 下部结构根据检测及计算情况尽量考虑加宽利用。具体为:上部板及桥面系、墩帽、台帽全部拆除, 墩台均采用植筋连接加长, 再将墩、台身加高, 整体浇筑墩、台帽。

(2) 涵洞加宽连接处填土小于等于2.0m时, 沉降缝设置在中央分隔带内, 旧涵身拆除至中分带内;若洞口填土大于2.0m, 将旧涵洞口拆除, 在旧涵洞口处设沉降缝。涵洞沉降缝贯穿整个断面, 中间分段为正做, 即分段沉降缝垂直于涵轴线, 洞口为斜做。

(3) 原有圆管涵, 本次设计进口采用圆管涵接长, 出口采用盖板涵接长;原有盖板涵按盖板涵接长。加宽后涵底铺砌全涵重新设计。

2.4.3 原有桥梁的加固设计

全线共有7座桥利用作为高速公路的半幅, 根据检测结果, 7座桥均存在不同程度的病害, 需进行加固处理。上部均为T梁, 加固设计荷载等级为汽车—超20级、挂车—120。

(1) 结构计算采用MIDAS/Civil程序, 建立有限元梁格模型进行。

(2) 对没有更换的钢筋混凝土主梁在支座附近粘贴钢板U型箍, 以提高斜截面抗剪承载能力;对跨中附近截面粘贴钢板, 以提高正截面承载能力。

(3) 对于T梁裂缝宽度大于等于0.20mm, 且开展较深的裂缝, 采用压力灌注法注胶封闭裂缝;对于小于0.20mm的裂缝采用表面涂刷环氧树脂胶封闭处理。

(4) 对桥梁局部破损 (包括渗水泛碱) 部位, 先将表面破损部位混凝土凿除, 使其露出新鲜界面, 保证表面清洁, 最后涂抹水泥砂浆维修。

(5) 为了改善行车状况, 提高行车安全性和舒适度, 全桥桥面铺装混凝土全部凿除, 重新浇注C50抗渗抗冻混凝土, 并设置防水层。

(6) 更换全桥伸缩缝。

(7) 拆除原桥两侧人行道及栏杆, 桥梁左侧改做宽0.5m的防撞墙, 右侧 (中央分隔带侧) 改做宽0.75m的护栏。

(8) 桥面左右两侧设置直排式泄水孔。边梁翼缘底设置滴水檐。

(9) 全桥维修施工顺序:拆除人行道及栏杆 (同时预制两侧边梁) →拆除桥面铺装混凝土→拆除右侧边梁→主梁加固→吊装边梁→浇注新旧梁间横隔板湿接缝和伸缩缝加厚块混凝土→浇注新旧梁翼缘纵向湿接缝混凝土→浇注桥面铺装混凝土→防撞墙和护栏基座→摊铺沥青混凝土→安装伸缩缝。

2.5 减小封闭交通对地方出行影响的措施

G301改造为高速公路, 为全封闭交通, 势必对原有出行方式造成重大影响, 设计上主要采取以下几个方面的措施:

(1) 修建辅道。三级路标准, 设计速度40km/h, 路基宽8.5m, 水泥混凝土路面宽7.0m。

(2) 优化构造设置。因原G301为二级路, 所以构造物绝大部分仅有过水功能, 改造为高速公路后, 增加了通行构造物的数量。

(3) 在高速公路两侧部分路段设置机耕辅道, 全线共73处, 长42.3km。

2.6 保通设计

由于原二级路 (G301) 是绥芬河至牡丹江客货运输的唯一公路, 因而在本项目施工期内不能封闭交通, 保通方案要点如下:

(1) 高速公路半幅施工, 半幅通行。先施工新建的半幅, 保证原二级路正常通行, 新建半幅通车后再对二级路进行加铺罩面及旧桥处理。

(2) 对纵坡下挖的段落, 采用交替下挖方案, 并设置临时路面, 始终保持有半幅路面可以通行。

(3) 对原路挖方较大, 需爆破施工的段落, 采用设置便线绕行方案。

(4) 对加宽的构造物, 需先施工新路幅再施工旧路幅。在桥涵台半幅基坑的开挖过程中, 将对原路基及既有构造物基础造成不利影响, 设计中考虑了基坑支护措施。同时, 施工时采用临时交通设施, 使半幅通行的车辆与施工作业面保持一定安全距离, 确保交通安全。

(5) 对主线下穿的分离式及天桥上部采用装配式预制结构, 加快施工进度;下部采用柱式墩、桩基础, 尽量避免采用扩大基础, 减少对原路基的开挖。

(6) 施工阶段, 增加临时交通标志, 提供施工信息, 引导车辆通行;在车流较大路段, 设置减速带等限速措施, 必要时安排专人指挥通行。

(7) 要求施工单位制定详细的施工组织计划, 对采取的安全措施进行详尽的安排, 确保施工期车辆通行的安全;同时制定处理突发事件的应急预案, 保证对突发事件进行迅速、有效的处置。

3 结束语