道路设计中如何理解道路建筑限界

徐 伟

（四川中恒工程设计研究院有限公司，四川成都 610000）

0 引言

在道路工程设计过程中，公路工程设计规范相对系统和完善，城市道路工程设计中主要是依据城市道路行业规范和参考公路系列规范。在设计过程需要充分消化和吸收规范要求的初衷和本质。在道路建筑限界方面需要合理理解各规范的要求。在《城市道路路线设计规范》（CJJ 193—2012）3.0.8条道路建筑限界内不得有任何物体侵入，作为规范强制性条文需要道路工程设计时必须遵守和执行。道路建筑限界几何边界包含纵向上净高线和水平两侧的侧向净宽边线组成的空间界限，如图1所示。

图1 道路建筑限界示意图

在纵向上必须满足道路最小净高的规定。同一等级道路应采用相同的净高。道路的最小净高取值见表1。

表1 道路的最小净高

在横向上主要包括车行道宽度、路缘带宽度、安全带宽度，隧道还包含检修道（人行道）宽度，高架桥还应包括护栏设置宽度。其中在侧向净宽和小半径道路加宽两方面有不同的规定。

车辆要安全、快速的行驶，离不开充足的横向空间。侧向净宽是车辆安全行驶和保证道路通行能力的前提，侧向净宽为路缘带宽度+安全带宽度。路缘带的宽度在设计规范中已经根据不同设计车速给出了明确的要求，但安全带的宽度与路缘石露出高度有关系，对于车行道外侧为人行道、绿化带时，安全带宽度Wsc位于车道宽度外侧，未包含在车行道宽度内（见图2），然而对于路缘石外露高度过高，隧道中检修道过高、桥梁护栏等车行道物理几何边界超过一定高度时，安全带宽度Wsc是否还能位于车行道宽度外侧，是本文重点讨论的内容。

在道路建筑限界图示中给了机动车道宽度，机动车道路面宽度在直线路段和大半径（大于250 m）路段情况下，车道路面宽度为车道数×对应车型及车道类型的最小宽度（不小于最小车道宽度）+两侧路缘带的宽度。但是对于半径小于等于250 m时，为了避免车辆转弯时，侵入相邻车道，按照《城市道路路线规范》（CJJ 193—2012）6.5.1条需对每根车道进行加宽，每条车道的加宽值应包含在机动车道路面宽度内，亦为道路建筑限界的一部分，因此可以理解为强制性条文。但规范在道路圆曲线加宽处未用黑体标示出来。

图2 分隔带上安全带示意图

1 建筑界限横向宽度不足带来的影响

足够的横向宽度是保证车辆各行其道和安全、快速行驶的前提，对于混行车道来说，就是因为没有足够的断面宽度，车辆行驶的路权不相对独立，因此导致交通组织混乱、交通管理困难、交通事故频发，通行能力低下。对于路权相对独立，但没有与设计车速对应的车道宽度、路缘带宽度、安全带宽度时，特别是在桥梁、隧道路段，为了消除或减少路面上的活动护栏、桥梁护栏、隧道边墙给驾驶员带来恐之冲撞的心理影响，行车时驾驶者会主动远离构筑物，来保证一定的横向距离，特别是在设计时速较高的城市快速路、主干路上，等同于压缩相邻车道的宽度。然而，车速越高行驶中的车辆摆动幅度相对就越大，大部分驾驶者为了保证安全势必减低车速，因此就会降低道路的通行能力。在交通量预测中也对车道宽度值进行了修正。车道宽度修正系数与车道宽度关系η见表2。

表2 车道宽度修正系数与车道宽度关系表

随着我国道路设计引入宽容性设计理念，该理念允许驾驶员由于疲劳、天气、汽车故障等原因造成的一些失误，避免驾驶员和乘客由于这些非主观因素的行为失误而蒙受交通事故带来的痛苦所设计出的更加宽容的道路，其理念的核心是：以人为本、预防、容错、纠错，驾驶员的失误不应以生命作为代价。若无足够的侧向净宽、车道宽度，道路的容错、纠错能力就会下降，道路的安全性在客观上降低了。

2 规范对安全带宽度的要求

本文梳理了现行国家规范、手册对城市道路（地面道路）、高架桥、城市地下道路、公路隧道的相关规定及要求，并针对不同规范要求值进行比较。

2.1 各规范对安全带的表达

2.1.1 《城市道路路线设计规范》（CJJ 193—2012）

如图3和图4所示，目前城市地面道路设计过程中主要依据为《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2016）和《城市道路路线设计规范》（CJJ 193—2012），两本规范对道路建筑限界要求基本一致。

图3 地面道路建筑限界示意图

图4 隧道内建筑限界

根据《城市道路路线设计规范》（CJJ 193—2012）3.0.8条文解释，该规范在《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2016）的基础上，增加了路缘石外露道路（h）和安全带宽度（Wsc）的表示，并给出了路缘石时h为0.1～0.2 m，检修道时h为0.25～0.4 m，此种情况安全带宽度位于路缘石外侧，对于高架桥，路缘带外侧为防撞护栏，护栏高度在1～1.2 m之间，个别隧道的检修道高度可以做到大于0.4 m,远高于路缘石高度。当路缘石高度不能保证车辆行驶的侧向净宽时，应考虑适当加宽侧向宽度即安全带宽度到路面宽度中。

2.1.2 《公路路线设计规范》（JTG D20—2006）

由于公路断面形式中无人行道、检修道，在道路断面中主要车行道、应急车带、路肩，道路高程都在同一平面，因此相对于侧向净宽较容易满足。在隧道的建筑限界中，d为隧道内检修道或人行道高度，人行道高度一般为0.25 m（见图5），检修道高度一般为0.2～0.4 m，在这个高度范围内，安全带的宽度可以计入人行道或检修道宽度范围，且余宽C（安全带宽度）按照100 km/h作为划分界限，设计速度＞100 km/h，安全带为0.5；设计速度≤100 km/h，安全带为0.25 m。

2.1.3 城市地下道路设计规范（CJ J221-2015）

城市地下道路工程设计规范中在道路建筑限界中明确提出当隧道外侧设置人行道或检修道时，h为0.25～0.4 m，此时可不设置安全带宽度，安全带宽度位于人行道或检修道范围,安全带宽度为0.25 m，如图6所示。

建筑限界组成最小值见表3。一般情况下，只考虑设计速度，设计速度越高时，检修道高度宜越高，当检修道高度超过0.4 m时，此规范未做详细介绍，要求参照公路隧道设计规范执行，具体要求参见3.4节。当不设置人行道或检修道时，为了保证隧道壁结构安全和车辆行驶视线诱导，需在侧墙旁设置防撞护栏，hb为0.5～1 m。

表3 建筑限界组成最小值

2.1.4 公路隧道设计规范（JTG D70-2004）

《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）中对建筑限界明确给出了人行道或检修道露出地面h的高度要求，除开其他影响因素，单按照设计时速考虑时，人行道或检修道高度h可参照条文中的步道高度取值范围和设计原则取值。不同的高度对应不同的余宽C（安全带宽度），如图7和图8所示。

图7 公路隧道建筑限界图

图8 步道空间的一般尺寸（单位：cm）

如表4所示，《公路隧道设计规范》（JTG D70-2004）同时对余宽C根据不同的设计车速进行了区别。从120～40 km/h余宽C的均为给出相应数值，30～20 km/h余宽C均为0.25 m，见表5。

表4 步道高度

如表5所示，当设计车速从120～40 km/h，人行道或检修道外露高度0.8 m＜h＜0.25 m，余宽C无取值，在人行道或检修道外不计余宽，右侧侧向宽度LR（含路缘带宽度）宽度有所增加，设计时速大于等于 80 km/h时，1.25≤LR≤0.75m，因此侧向净宽≥0.75 m；设计时速等于60 km/h时，LR=0.5 m，因此侧向净宽等于0.5 m；设计车速小于40 km/h，h＜0.25 m时，余宽 C取值 0.25 m，侧向宽度（含路缘带）为0.25 m，侧向净宽为0.5 m，对于设计时速为40 km/h，规范在h和余宽C未统一衔接。但总体上根据设计速度、外露h和余宽C进行了协调统一考虑，最终满足侧向净宽的要求，保证行车安全和道路通行能力。

表5 公路隧道建筑限界横断面组成最小宽度

2.1.5 城市桥梁设计设计规范（CJJ 11—2011）

根据《城市桥梁设计规范》（CJJ 11—2011），强制性条文8.1.4条当立交、高架道路桥梁的下穿道路紧靠柱式墩或薄壁墩台、墙时，所需的安全带宽度应符合下列规定；

（1）当道路设计行车速度≥60 km/h时，安全带宽度不应小于0.5 m,但城市道路工程设计规范中，安全带宽度为0.25 m。

（2）当道路设计行车速度＜60 km/h时，安全带宽度不应小于0.25 m。

从本规范的要求可以看出，此条规定既要保证墩台、侧墙的安全，也是保证下穿道路足够的安全带宽度。

（3）在实际运营中的桥梁和设计中经常会遇到桥梁护栏内侧到车道边缘标线仅有路缘带，宽度为路缘带宽度，未考虑安全带宽度。按照城市道路工程设计规范，需满足0.25 m的安全带宽度，由于护栏高度达到1～1.2 m，安全带宽度应在护栏内侧从图9可以看出，桥梁护栏已经进入到建筑限界线以内，未能提供足够的侧向净宽。为了消除或减少护栏给驾驶员带来恐之冲撞的心理影响，保证一定车速的安全通行，应在护栏内侧设置路缘带和安全带宽度。这一点在城市道路路线设计规范中有所要求。

图9 桥梁护栏与限界关系示意图（单位：mm）

2.1.6 公路与城市道路设计手册

公路与城市道路设计手册对道路建筑限界与城市道路工程设计规范和公路工程设计规范是一致的。在具有高架桥的快速路断面中，对桥梁外侧具有防撞护栏时，分隔带宽度为1 m，从目前快速路设计规范来看，最低设计车速为60 km/h，路缘带宽度为0.5 m，安全带宽度0.5 m，侧向净宽1 m，与图10中分隔带1 m是一致，可见安全带宽度位于防撞护栏内侧。

2.2 侧向净宽的取值

根据梳理各规范之间的要求，从安全的角度出发，在城市道路设计中，快速路最高设计时速100 km/h，安全带宽度均按照0.25 m取值，与城市道路规范一致，公路设计中超过100 km/h时，安全带宽度为0.5 m。安全带位置与路缘石（人行道或检修道）、桥梁（隧道）护栏高度的关系建议按照0.4m的露出高度进行控制，当超过0.4 m时，需在路面宽度中考虑安全带宽度，低于0.4 m时，安全带位于外侧。

图10 高架桥建筑限界（单位：m）

3 规范对道路加宽的要求

3.1 各规范对加宽的计算

《城市道路路线设计规范》（CJJ 193—2012）规定对于半径小于等于250 m时，为了避免车辆转弯时，进入相邻车道，按照规范6.5.1条需对每根车道进行加宽。

表6提供了各种车型对应的圆曲线半径下的加宽值，但在实际的设计过程中需合理理解规范加宽的目的和取值，特别是在城市道路中，城市道路受红线宽度及周边地块的限制，很难协调规划部门调整红线；在设计过程中存在车道宽度取值偏大，特别是一些小城市此类情况突出，如每条车道宽度均为3.75 m，更有甚者达到4 m、4.5 m，此时再简单的按照表中每条车道加宽值加宽，显得的就不是很合理，导致车道宽度过大。针对此种设计中遇到的问题如何灵活设计显得尤为重要。

表6 圆曲线每条车道的加宽值

实际工程中有一条城市道路，为城市支路，设计时速40 km/h，双向两车道，圆曲线半径为105 m，设计车道宽度为3.75 m，路缘带宽度为0.25 m，服务对象为小客车和中型车，车辆尺寸按照表7取值，一条车道基本宽度按照表8取值，以中型车为计算车型。

（1）根据公路与城市道路设计手册[1]的计算

考虑车速的影响，曲线上双车道路面的加宽值按照公式（1）计算：

式中：e为双车道加宽值，m；L0为普通汽车前保险杠至后轴轴心线的距离，m；R为设加宽的圆曲线半径，m；v为设计速度，km/h。

表7 设计车辆尺寸参数 m

表8 一条机动车道最小宽度

带入本文中的参数，计算出e等于1.0 m。

（2）根据城市道路行业标准规范，《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2016）和《城市道路路线设计规范》（CJJ 193—2012）均对道路加宽进行描述。从两本规范的条文解释看，基本假定条件和公式是一致，计算公式（2）如下：

式中：agc为小客车、大型车轴距加前悬的距离，m；v为设计速度，km/h；R为圆曲线半径，m。

根据汽车在圆曲线上行驶时的相对位置关系，所需要的加宽值bwl和不同车速情况下的汽车摆动所需要的加宽值bw2，经计算每条车道加宽值bw为0.5 m，两条车道一共加宽1.0 m。

（3）根据《城市道路交叉口设计规程》（CJJ 152—2012）计算

城市道路交叉口设计规程中的计算公式存在部分不合理，根据图11及公式（3）进行计算。

图11 车辆转弯所需宽度示意图

式中：WD为车辆行驶所需宽度，m；E0为车体的横移量，m；B为车体宽度，m；R为车辆外侧端点的回转半径，m；R为圆曲线半径，m；L为从车体前端至后轴中心的长度，m；a为停驶车辆与路边缘间的侧向余宽，取0.25 m；b为双向停驶车辆与通行车辆间隔，取0.7 m。

可以计算出WD为2.8 m，加上车辆摆动宽度a+b为0.95 m，一条车道车辆所需要路面宽度为3.75 m。

（4）根据《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）计算

《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）未给出明确的计算公式，直接给出了加宽值，见表9。

按照本文的条件，按照2类加宽，双车道加宽值为0.9 m。

表9 双车道路面加宽值

3.2 加宽计算结果对比

计算公式中计算出了每条车道加宽值或加宽后的车道宽度，但对加宽路段一条基本车道宽度尚未明确，如果按照规范给出了不同设计速度下一条机动车道最小宽度，根据表8要求，主要服务对象为中型车，最小车道宽度为3.5 m，以此作为一条车道的基本车道宽度。

从表10可以看出不同的计算方法得出了不同的加宽值和路幅宽度，从土地资源节约和实施协调难度的角度，可按照满足规范要求的最小车道宽度条件下，根据《城市道路工程设计规范》（CJJ 37—2016）的计算加宽值加宽较为合适。

表10 各规范要求下加宽对比表

4 结语

在目前的设计工作中，在车道宽度取值上，大部分设计人员按照规范要求设计车速和车型对应的最小车道宽度取值，然而我国城市中机动车的车型组成中，微型汽车的数量占比相对偏低，因此对车道宽度的需求相对强烈。道路设计中必须按照规范要求考虑足够的路面宽度和侧向净宽，为车辆的安全行驶提供客观的物理条件。