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新疆的地势西高东低,呈阶梯状分布,是三大山系包围两大盆地。山脉内部又有许多山间盆地和谷地。而且新疆气候降水稀少,相对湿度低,冬季漫长,春秋短,日照长,温差大,是典型的干旱气候。再加上新疆农村公路线长面广,分散在一个地区的各个角落,针对不同地形、地质状况的农村道路,在设计时除了要充分考虑新疆的资源分布、交通量、经济发展、人口密度状况外,还应该突出乡村特色、地方特色和民族特色,同时保护有历史文化价值的古民宅和古村落等各方面因素,本着“因地制宜、量力而行、节约土地、保护环境、保证质量、注重安全”的原则,[1]保证在超重车辆通过时,不会导致对路面结构造成破坏,从而提高农村公路的交通服务功能,逐步改善农村交通条件。
1.合理地选择设计荷载
新疆农村大多处于盆地、丘陵,不仅是地方特有材料采集的原料来源,有的还是煤炭、天然气能源基地,因此很多农村公路就必然成为原料和能源的重要运输通道;由于社会经济的飞速发展,大型的重载车辆也越来越多,在其干线公路中,因为超限检查站和收费站相对较多,很多大型的重载车辆为逃避收费和检查也会从农村公路绕行,对农村公路造成不可避免的破坏。所以,合理地选择农村公路设计的荷载标准一定要准确,要以观察或者了解到的最大汽车的荷载轴载为基础,结合技术标准,合理地选择设计荷载等级。
2.合理地选择农村公路线路
我们要充分考虑到地方政府财政投资的困难。因为农村公路建设经费来源主要由国家财政计划拨款,地方政府资助,乡村集资三部分组成。但是后两项,特别是最后一项筹集起来还是困难很大,一旦无法全部到位,强行施工质量必然大打折扣,偷工减料现象严重,部分项目甚至还有搁浅的可能。由于财政经费筹集困难,农村公路修建的不易,为了避免重复投资,因此,合理地选择路线非常重要,其原则有:(1)要结合新疆的县、乡、村建设规划,和当地景观相协调相一致,以发挥农村公路总体的综合效益;(2)要充分利用旧路,减少所占用的耕地,最大限度地保护生态环境;(3)要便于施工,可采用的施工工艺和技术应能够满足质量检验的评定标准。
3.合理地选择设计速度
由于新疆农村公路主要是为农村生产和农民生活提供服务,农民的交通法制观念相对淡薄的实际情况,因此在新疆农村公路的设计理念上,应考虑:一是符合农村公路交通的实际;二是有效减少交通事故的发生,应设置标志以示安全。所以,农村公路在设计速度上也应合理选择。
4.合理地设计交通安全设施
新疆农村公路要做到以人为本,使用功能优先。按照“保障安全、提供服务、利于管理”的交通原则,[3]结合交通量的增长与技术的状况,补充完善交通安全设施设计:如标志、出口分流三角端的防撞设施、结构物与高路堤等路段设置路侧护栏,在陡岩、急弯、沿河路段应当设置必要的安全、防护设施和警示标志。在进行这些设施设计时,除满足其重要的、特殊的需求外,要能比较容易引起驾驶人员的注意;提供的信息要简明、易懂;要允许驾驶人员有足够的反应时间,以提高行车安全性。
二、新疆农村公路线形的设计
新疆农村公路的设计等级和技术参数总的原则是“因地制宜”,即以改建公路为主,根据公路的不同位置、不同地形、不同作用可分段确定设计等级及技术参数:以保证畅通的交通量,满足车辆错车的基本要求,来确定路面的宽度;以保护路面不受破坏,来确定路基宽度;以适应最不利交通荷载时的需要来确定路面结构;以设计速度来确定农村公路的线形标准。
1.平面线形
以四级公路为例,基本是沿着老路进行改造,对于圆曲线半径小于15m的弯道,应重点进行分析,如有条件,应加大半径使其大于15m;在平曲线长度方面,《公路路线设计规范》中规定,山岭丘陵地区四级公路的平曲线最小长度为40m,而缓和曲线最小长度为20m,当不设定圆曲线时,可将两缓和曲线直接相连构成凸形曲线,但是在实际测设当中,由于新疆的地形比较复杂,这样的做法往往还不能够很好地适应地形,另一方面凸形曲线也存在拐点,不利于行车安全,一般还是要采用设最小长度20m的圆曲线和采用超高加宽缓和段过渡的形式比较符合实际。而在曲线间直线长度控制方面,设计规范要求相对较高,在山区农村公路改造工程中,由于建设资金的问题,根本无法满足要求,因此各地方交通局推出了相应的要求,根据实际执行情况,在设计中一般采用同向曲线间最小直线长度(以m计)以不小于行车速度(以km/h计)的2倍;反向曲线间最小直线长度(以m计)以不小于行车速度(以km/h计)的1倍为宜,[4]当最小直线长度无法满足时,就必须设计成复曲线,但应注意两曲线的半径比值必须要符合规范规定。
2.纵面线形
我们在拉坡时一定要注意用平均纵坡进行控制,一般不宜超过5.5%,并注意任何相连的3km路段的平均纵坡不宜大于5.5%。还要尽量避免出现极限坡,特别是要注意回头曲线的位置,回头曲线处纵坡应做为控制指标,对前后坡进行调整;当出现高差较大,难以克服时,可作局部改线。
三、新疆农村公路的路基路面设计
在新疆农村公路上的交通流是由多种车辆组成,村民出行的主要交通工具为自行车、摩托车和电动三轮车等,同时,也有很多大型的重载车辆经常从农村公路绕道。根据以上特点,在经过综合考虑各种因素后,通过计算,农村公路主要线形技术参数一般取值为:三级路平原区设计速度30公里/小时,路基宽度9米,路面宽度7.5米;三级路山岭区、四级路平原区设计速度20公里/小时,路基宽度7米,路面宽度6.5米;单车道四级路设计速度20公里/小时,路基宽度5米,路面宽度3.5米,并在每1000m必须设置3—4处错车道。[5]具体实施设计时,在路基宽度达到要求的同时,尽量使路中线与老路重合,当路基宽度达不到设计要求时,我们一定要权衡加宽路基的方法,尽量减小其工程量,降低造价。由于农村公路质量由水侵害引起的问题达50%以上,农村公路在养护方面经费严重不足,因此,完善综合排水设施,减少水侵害,十分重要。而新疆农村公路一般纵坡起伏较大,在路基路面及排水设计方面,首先,可考虑采用挖土质边沟,在某些纵坡起伏较大或过村镇的路段可考虑采用浆砌水沟;对于路基的缺口处,我们可以考虑设计少量的重力式挡土墙,如果有条件,尽量采取挖方的形式加宽路基;同时在路基边缘处一般尽量采用培土路肩的形式,而不推荐采用路缘石,这样既可降低农村公路建设的工程造价,同时也保证了路基的有效宽度;在路面设计时,以往采用较多的结构形式是2.5cm厚细粒式沥青混凝土+4cm厚中粒式沥青混凝土+水泥稳定碎石+级配碎石的结构模式,但在实际建设中,2.5cm厚细粒式沥青混凝土+4cm厚中粒式沥青混凝土的结构形式,一是不能满足规范规定的最小厚度要求,二是工程造价较高,三是使用效果不佳;建议新疆农村公路路面设计时可采用“强基薄面”的形式,即4~5cm中粒式沥青混凝土+稀浆封层+水泥稳定碎石基层+级配碎石底基层的形式,水泥稳定碎石基层厚度可以通过验算确定。[6]这样既可降低工程造价,又能符合设计的规范要求,使用效果也比较理想。
四、新疆农村公路设计的变更控制与养护
新疆农村公路设计的变更因素主要有两个方面:一方面是资金的影响,生产对技术标准的变更;另一方面是地方拆迁的影响,设计方案的变更。所以,要想控制好农村公路设计的变更,控制好技术经济指标和资金投入,必须作好这些工作:(1)现场的踏勘,要充分了解新疆当地的水文、地质、材料等情况,核实当地提供的测设基础资料;(2)要了解新疆当地的民俗、民规,设计方案适合新疆当地乡村建设规划;(3)要对采用的材料进行反复试验,对旧路进行弯沉质量检测,通过数据的分析,来确保提供的设计方案切实可行;(4)公路的设计方案应与现行施工技术规范保持一致。与此同时,要加快新疆农村公路的建设,就要建、管、养、运并重,不能只靠设计把关质量,还要继续推进农村公路管理养护体制改革,做到资金到位、责任到位,健全机制,完善制度,逐步实现“有路必养”,巩固和保护好农村公路建设的成果。
五、结语
新疆在设计农村公路时,首先在其能满足使用功能的前提下,尽量节省造价,不要一味追求高指标、高标准,但一定要高度重视安保设施的设计。搞好农村公路建设,需要不断加大对农村公路建设的技术指导力度,坚持把质量工作放在首要位置,重视设计工作,加大设计质量监督和检查力度,从工程的源头抓起,确保工程的质量,提高工程投资效益,为农村经济建设服好务。