公路縱斷面設計要點探析

劉靜波

(貴州省黔南州交通設計院)

1 縱斷面設計要點

1.1 山嶺重丘區條件下的標高控制

所謂設計標高的控制是指在縱坡設計時將路線安排走在哪一個高度上最為合適。

在山嶺重丘區，地面有一定的高差，除局部地段外路線在縱斷面上克服高差不很困難。因此，設計標高的選定，主要由土石方平衡和降低工程造價所控制。在山嶺重丘區，地形變化頻繁，地面自然坡度大，布線有一定的困難。因此，設計標高主要由縱坡度和坡長控制，但也要從土石方平衡及路基防護工程經濟性等方面考慮，力求降低工程造價。沿溪(河)路段，為保證路基安全穩定，路基一般應高出規定洪水頻率的計算水位加雍水高、波浪侵襲高和0.5 m 以上。

1.2 山嶺重丘區條件下的縱坡設計

在山嶺重丘區進行縱坡設計時，必須盡可能避免對地形比較復雜、地形起伏比較大的地區進行。在沿河路段的縱坡設計時，必須保證縱坡的平緩性，并且應該對坡長進行合理的設計。在高等級公路設計中，最好不對陡坡進行利用。越嶺線不應設置反坡，以免浪費高程;公路沿線是山區時，在縱坡設計中要對沿線的地形進行綜合考慮，在沒有其他辦法的情況下才能夠對比較大的縱坡進行利用。

1.3 轉坡點位置的確定

轉坡點是兩條相鄰設計縱坡線的交點，兩轉坡點之間的水平距離稱為坡長。轉坡點位置的確定，直接影響到縱坡度的大小，坡長，平、縱面組合，土石方填挖平衡和公路的使用質量。因此，在確定轉坡點位置時，要對路線線形以及工程的開挖和填方工程進行最為理想的設計，并且需要對工程中的縱坡值以及坡長進行合理的確定，同時需要對各個方面的因素進行協調處理，使其相互配合。除上述之外，為了在相關計算中比較簡便，所以通常會將轉坡點的位置設置在是樁號是整數地方。

2 案例分析

2.1 工程概況

S309 惠水七里沖至威遠段公路(二級公路)兩階段施工圖設計。采用的各項技術指標如下表1。

表1 主要技術指標表

續表1

2.2 縱坡設計

2.2.1 縱坡設計的步驟

(1)設計前的準備。在設計圖紙上，需要根據指定的比例對工程的樁號以及標高進行確定，對路線進行描繪。里程樁包括路線起點樁、終點樁、交點樁、公里樁、百米樁、整樁(50 m 加樁或20 m 加樁)、平曲線控制樁(如直緩或直圓、緩圓、曲中、圓緩、緩直或圓直、公切點等)，橋涵或直線控制樁、斷鏈樁等。

(2)標注控制點。在公路工程中需要對工程的各個點設置標高控制點，主要設置的地點包括公路的起點、終點、重要的涵洞、重要的橋梁等等。

(3)試坡。在已標出“控制點”的縱斷面圖上，需要根據公路路線選擇的原則以及設計要求，并且根據沿線地形的變化，以上述所得出的標高控制點為主要依據，進行試坡。在確定試坡線之前，需要對多種方案進行綜合比較分析，制定出最為合理的試坡線。

(4)調整。對照技術標準檢查設計的最大縱坡、最小縱坡、坡長限制等是否滿足規定，平、縱組合是否適當等，若有問題應進行調整。

(5)核對。選擇有控制意義的重點橫斷面，如高填深挖，作橫斷面設計圖，檢查是否出現填挖過大、坡腳落空或過遠、擋土墻工程過大等情況，如果在核對中發現問題需要采取有效的措施對其進行有效的處理。

(6)定坡。在對工程的標高、邊坡點以及坡度值檢查核實并且確定無誤之后，就可以對其具體數值進行確定。坡度值要求取到0.1%，變坡點一般要調整到10 m 的整樁號上。

(7)設置豎曲線。在公路路線轉折處，為了保證行車的平順，必須設置豎曲線，豎曲線的確定主要根據相關規范技術要求，對豎曲線的半徑進行合理的確定，并且通過合理的計算得出豎曲線的各項要素。

(8)計算各樁號處的填挖值。根據該樁號處地面標高和設計標高確定。

2.2.2 設計要點

(1)最大縱坡。本公路工程建設是在山嶺重丘區，根據相關規范和要求并且結合公路工程的實際情況得出本工程最大縱坡為7%。

(2)最小縱坡。通過調查發現本工程處于山嶺重丘區，根據最小縱坡的設計標準以及工程實際情況，得出本工程最小縱坡設計為0.3%。

(3)合成坡度。合成縱坡主要通過計算取得，其計算公式

式中:I 為合成坡度，%;i 為路線設計縱坡坡度，%;ih為超高橫坡度或路拱橫坡度，%。

對于最大允許合成坡度，《公路工程技術標準》中考慮了汽車的行駛特性和實際排水的要求，規定最大允許合成坡度為10.0%。

2.3 豎曲線設計

縱斷面上相鄰兩條縱坡線相交的轉折處，為了保證在行車的過程中不會發生安全事故，保證行車的平順，必須設置一條曲線，這個曲線就被稱作豎曲線。在對豎曲線通常采用平曲線或二次拋物線兩種。但在設計和計算上拋物線更為方便，故一般采用二次拋物線的形式。

各級公路在縱坡變更處應設置豎曲線，豎曲線可采用拋物線或圓曲線。該二級公路豎曲線半徑最小值為700 m。

2.3.1 豎曲線設計要滿足豎曲線最小半徑和最小長度的要求

汽車行駛在豎曲線上，如果半徑太小，會阻擋司機的視線。為了行車的安全，對豎曲線的最小半徑或最小長度應加以限制。

凸形豎曲線:計算行車速度在40 km/h 時:一般最小半徑為700 m;極限最小半徑為450 m;豎曲線最小長度為35 m。

凹形豎曲線:計算行車速度在40 km/h 時:一般最小半徑700 m;極限最小半徑450 m;豎曲線最小長度為35 m。

2.3.2 豎曲線要素的確定

如圖1 為豎曲線要素圖。

圖1 豎曲線要素圖

曲線長度計算式:L=Rω;

式中:ω 為坡度差，%;L 為曲線長，m;T 為切線長，m;E 為外距，m;x 為豎曲線上任意一點距起點或終點的水平距離;R為豎曲線半徑。

［1］李開正.郭濤.加鋪改造工程縱斷面設計［J］.山西建筑，2008，(17):67－68.

［2］馬俊東.城市道路平縱線形設計及評價［J］.山西建筑，2009，(23):45－46.