浅谈高速公路中分离式路基的设计方法

浅谈高速公路中分离式路基的设计方法

摘要：阐述了在贵州某高速公路中分离式路基设置的原因及其平面设计、纵断面设计、横断面设计、总体设计等方面的设计方法和过程，特别是对整体式路基和分离式路基相连处的断面尺寸和设计标高的控制作了详细地介绍。

关键词：高速公路；纵断面设计；平面设计；分离式路基；设计标高；横断面设计

0 前言

贵州是典型的山区，必须大力发展交通和修建高速公路。而高速公路对线形的要求较高，为了适应地形、地物和克服高差，桥梁、隧道和分离式路基在高速公路中的应用就越来越重要，特别是分离式路基的设计和应用在贵州还没有较好的实践经验。正在修建中的贵州某高速公路的某一标段，由于受地物和地形（山垭口标高）的限制，路线经过该标段时需设置隧道。根据《公路工程技术标准》JTJ 001-978.0.3规定：高速公路、一级公路一般应设计为上、下行分离的两座独立隧道。鉴于此，为了顺接隧道，在路线的该标段中段设置了分离式路基。本文将讨论该标段中分离式路基的设计问题。

1 分离式路基的设计方法

1.1 平面设计

该高速公路整体式路基宽为22.5 m,分离式路基分为左、右两幅，路基宽均为11.25 m，如图1所示。平面设计时，整体式路基以中央分隔带中心线为平面设计线，而分离式路基则采用行车道中心线为平面设计线。因而，在这两种路基形式变化处需要作特殊的设计，如图2所示。

图1

图2

在具体的平面定线时，根据A点的大地坐标计算出该点法线方向各4.75 m处B、C点的大地坐标作为左、右幅的起点，采用A点沿路线前进方向的方位角分别作为左、右幅的起始边方位角，结合地形条件分别确定平曲线导线边及中间交点。综合考虑隧道进出口位置的合理性、土石方的填挖平衡、地形地质条件平曲线敷设应满足的设计参数要求等定出合幅位置D点，采用同分幅点相同的计算方法分别计算出左、右幅的相应终点E、F的大地坐标。分幅及合幅处平面线形敷设时应注意：平面设计线之间的最小间距不得小于分离式路基间的最小间距9.

5 m（2×4.75 m）。根据平面设计结果，采用左幅终点里程桩号作为分幅后整体式路基的起始计算里程桩号。平面设计线如图3所示。

图3

1.2 纵断面设计

在路线纵断面设计中，由于路基分离，分离式路基左、右幅原则上不受左右幅标高的影响。但分幅、合幅处必定要与整体式路基平滑衔接。因此，左、右幅纵坡设计的分幅起点、合幅点标高，必须与整体式路基设计标高协调一致。分幅路段纵坡设计时，以行车道中心线标高为路基设计标高。在平面设计中，合幅后整体式路基的里程桩号以左幅终点计算，因此先对左幅进行纵断面设计。

左幅B处的设计标高，由整体式路基A处的设计标高减去路拱横坡2%（本处无超高横坡）引起的高差而求得0.08（4×2%）m（其中4 m由4.75 m减去中央分隔带一半0.75 m得到）。右幅C点处的设计标高与左幅B处的设计标高的计算方法相同。合幅D点处的纵断面设计标高衔接理由同上，只是其标高由左幅的设计标高加上路拱横坡2%引起的高差而求得。由于路基是分离式，左右幅间就形成一个楔形端，借鉴立交设计的经验，根据《公路路线设计规范》JTJ 0 11-9411.3.6.1,该处应设置一个鼻端，鼻端半径的大小根据需要采用[WTBX]r[WT BZ]=0.6 m.鼻端以前至分幅起点，其纵坡由左幅纵断面、横断面设计控制。以鼻端前任意两个相邻点的标高坡值为设计纵坡，合幅处比照此确定合幅处的设计纵坡。有了分幅、合幅处的设计纵坡，分幅中间段的纵断面设计同一般路基的设计。应注意：左、右幅纵坡第一个变坡点宜设在分离式路基与整体式路基分岔之后相当于一个竖曲线切线长的距离之外，即保证分岔之前的纵坡应与整体式路基的纵坡完全一样，设计时相对简单，易于处理。1.3 横断面设计

左、右幅路基分幅、合幅处设置楔形端，要满足联络线间的通视，都需作横断面大断面设计，借助互通式立交INCAD程序作出左右幅线位图及加桩，准确量出左右幅挖、填的边界距离，在ROACAD下进行处理，合理进行大断面戴帽设计。

1.4 超高旋转轴的选择及平曲线加宽

在整体式路基中，以中央分隔带外边缘为超高旋转轴，使两侧行车道各自成为独立的单向超高断面，根据《公路路线设计规范》JTJ 011-947.5.5.3规定：分离式断面公路的超高过渡方式可视为两条无中间带的公路分别予以处理。鉴于此，对分离式路基的左右幅分别以其行车道中心线为超高旋转轴以有利于与整体式路基相衔接。本段平面设计中，平曲线半径均大于250 m，因此路面不予加宽。

1.5 隧道洞外连接线和联络线的选择

根据《公路路线设计规范》JTJ 011-949.5.2.5规定：凡上下行分离的隧道洞口两端，应选择适当位置在洞口连接线间设置出口和联络线，供抢险救灾用。隧道在平面上两端连接线与隧道线形配合，且满足与路线线形一致的最小长度40 m.该分离式路基左、右幅宽均为11.25 m，其隧道建筑线界净宽为9.25 m.根据《公路隧道设计规范》JTJ 026-902.7.4规定：当隧道净宽小于所在公路的路基宽时，两端接线按等级公路标准设计，与隧道洞门端墙衔接。因此，左右幅路基在隧道进出口处直接由11.25 m过渡为9.25 m.

隧道联络线如图3中隧道两端的圆形端中间部份所示，在抢险救灾等特殊情况下开放，因此也要铺筑路面。图中阴影部份挖填满足行车场视距要求，以便左幅欲进洞车辆能看清右幅出洞车辆或右幅欲进洞车辆能看清左幅出洞车辆，以保证行车安全。

1.6 总体设计

总体设计既是对路线平面、纵面、横断面设计，路基、路面排水设计，路基、路面防护设计，公路桥梁、涵洞设计等的总结，也是对它们的合理性进行检验和给予补充。分离式路基的总体设计应掌握的原则：（1）左右幅应同时体现在一张图中，所以必须采用坐标接线，确保左右幅间的间距。（2）检验挖方坡口、填方坡脚是否交叉并予以处理，保证土石方计算的准确性。（3）综合考虑隧道进出口边沟、洞门截水沟的设置及边沟、洞门截水沟的水的引排。（4）穿越左右幅的涵洞必须能保证左右幅中间部分的路基、路面水的引排，必要时增设涵洞，