公路線路選型與路線設計思路分析

文/張飛、侯青

1 前言

線路選型要從多個方面進行考慮，并遵循很多原則與方法，因為這些都會給線路選擇產生直接的影響。在確定了公路路線的大體走勢之后，要結合施工地點的地質狀態、環境條件、區域經濟發展等方面因素，選擇最為科學合理的路線形式，做好線路斷面的設計，為道路、橋梁、隧道等工程的建設奠定堅實的基礎。

2 山區公路線路選型原則

2.1 線路安全性

確保線路安全性是線路選型的基本原則。該方面的原則主要是保證公路項目運營達到穩定性與安全性，充分保護車輛行駛的安全性。從實際情況分析，在路線選擇中應該防止不良地質災害的影響，比如泥石流、地震、滑坡等災害發生率較高的區域，同時還要防止其設置在軟弱地基與活動斷裂帶中[1]。如果不能有效規避上述危險區域，則需要選擇合理措施進行災害防治和處理，以確保道路交通運行達到安全性的標準。

2.2 經濟效益化

在公路建設施工中，由于資金投入量較大，因此經濟性也是公路建設施工與維護管理的重要因素，且其關系到道路的使用壽命。因為山區地帶的交通運行量相對比較少，地形條件復雜，投入資金較多，所以穿越區域進行項目建設時對于施工技術的要求非常高。在路線選擇中，需要綜合分析造價方面的因素。一方面，線路設計應該給當地的旅游業、農業、運輸業等帶來一定的發展，以此產生較高的經濟效益；另一方面應積極促進公路周邊、城市的發展，形成經濟發展帶。

2.3 生態環保

公路建設屬于大型工程項目，會對周邊自然生態環境造成很大的影響。從實際情況來看，我們需要綜合分析路線規劃對于人文景觀、生態環保方面的損壞影響，充分保護當地的人文歷史文化，避免給生態結構產生不利影響；而對于周邊環境來說，我們則需要盡量避免產生嚴重影響，減少開挖施工量，保護地形地貌免被破壞；對于已經形成的路基結構開挖施工，則需要進行后續的恢復保護，特別是損壞的植被、樹木等，應該及時恢復，保證不會給周邊的自然環境帶來嚴重的負面影響[2]。

2.4 因地制宜

在公路的路線設計中，需要從安全、經濟、環保等方面出發，遵循因地制宜的原則，結合當地的地質條件和自然生態環境，進行全面的線路優化設計，保證其可以適應當地的自然環境，這對于當地的全面發展能夠起到一定的促進作用。將地形、地質選線作為案例進行分析，按照山區環境的特性，公路應達到線路運行通暢性的要求，保證斷面設計科學合理，同時充分利用地形變化趨勢，比如山區地帶設計為曲線的形式，融入緩和曲線設計理念，使其與環境形成整體。在地質選線的過程中，相關人員要考慮到當地的水文條件和地質狀態，消除不確定性影響因素，以此促進施工順利進行，提高運營效果，滿足線路長期運行的標準[3]。

3 山區公路的線路設計方法

3.1 平面線形設計

公路中車輛行駛在曲線的位置上，會產生車輛的平動與徑向轉動。這種平曲線的線路形式，在車輛駕駛時可以平穩地過渡；但如果線路設計存在突變的形式，就會導致車輛不會快速反應發生變化，進而造成交通事故的發生。因此，一方面平曲線設計時應該采取最小曲率半徑設計，另一方面平曲線需要和緩和曲線連接過渡，保證交通通行的順暢性。從有關數據分析，在平曲線的曲率半徑不足400m 或者曲率半徑較大且長度超過100m 的情況下，發生交通事故的概率會大幅增加。

3.2 縱面線形設計

豎曲線和車輛行駛的安全性存在直接關系，且主要是坡長、坡度變化的變坡點曲率、車輛視距等方面。因此，相關人員可以在設計中選擇合適的技術參數。車輛在豎曲線上行駛時，車輛會存在平動與法向轉動的運動形式。從研究理論分析，車輛在通過縱坡道的情況下，車速會在不知不覺中增大，進而容易誘發交通事故。下面表1 即為目前的不同速度設計下的最小半徑與最小長度標準。如果明確了道路行駛速度，那么在公路的豎曲線長度與半徑的設計過程中則都要按照某限值進行；如果不能達到技術標準，則會導致駕駛員無法適應該線路變化，進而產生安全隱患[4]。

表1 不同設計速度下豎曲線的小長度以及半徑

此外，坡度和坡長對于車輛行駛安全也會有直接的影響。如果道路的坡度變換比較大，則會出現車輛穩定性下降的情況，同時駕駛人員也會出現視覺偏差，且在單一坡度容易出現駕駛疲勞，所以應該適當采用多種坡度組合的方式。從實際應用分析，道路設計中，-2%～3%的坡度能夠達到安全的標準，如果坡度比較小，駕駛人員對于車速的判斷就會存在明顯偏差。德國在公路設計中，認為-2%～2%的坡度范圍效果最好，且縱坡發生安全事故數據分析，上坡事故點多數都是在上坡的上凸點與坡頂之后連接部分。

3.3 交叉設計

山區公路在選線時，其交叉設計問題主要是以下幾個方面：

3.3.1 交叉范圍小。因為山區地形條件較為特殊，所以在線路交叉口的設計中并不會存在拓展比較大的面積。

3.3.2 道路坡度大。坡度過大會出現行駛穩定性下降的問題，道路行駛舒適度不足，進而導致交通事故的發生。

3.3.3 交叉口視距不足。視距如果比較小就容易誘發交通事故，尤其是路線交匯的位置上，撞車事故時有發生。因此，山區公路在進行線路選型設計時，應該從坡度、視距、速度等方面出發，確定最為科學合理的設計方案。如果路線交叉范圍并不能達到運行的標準，則需要調整線路，實現線路的優化設計；交叉線路視距如果不能達到標準要求，則需要將障礙物移除或者選擇其他的交叉設置方法，做好視距的調整處理[5]。

4 工程案例分析

4.1 工程概況

某山區公路項目總長度為77.678km，整個地區的巖溶發育程度比較好，且沿線范圍內雨霧天氣的發生率比較高，整個線路范圍內海拔高度范圍為150～1540m，設計最低點為235m，設計最高點為885m，路線相對高差為650m。從勘查數據分析，該線路設計中可以選擇多個橋梁與隧道進行控制，分析當地地形條件、地質狀態、旅游業與農業發展形勢等方面，確定合適的線路設計圖，然后確定最為合理的線形設計方案。

4.2 線路設計

根據上述選線基本原則，在該線路設計中進行平縱線設計與交叉口設計，可以滿足當地的交通運行的標準。

4.2.1 線形設計

在本次公路的線形設計中，需要最大限度內應用直線的線形方式。因為整個地區的地形條件比較特殊，總計需要布置平曲線有37 處，且全部都是大于圓曲線一般值的形式，能夠達到整個線路的運行需要。從實際情況分析，該項目的最小緩和曲線長度為150m，最大縱坡為4.5%，最小平曲線的半徑為720m。

4.2.2 線形適宜性評價

為了保證該公路項目的運行達到安全性的標準，需要充分考慮到環保性與線形幾何要素方面，同時做好該線路內平縱指標的全面分析和研究。通過分析該線路內的運行速度方面，可以有效改善線形的幾何要素指標，保證各項參數都在可控范圍內，且整個線路的運行能夠達到安全性與標準化的要求。從國家標準中的相關規定分析發現，在平曲線半徑不足1km和縱坡坡度超過3% 時可以作為一個獨立的道路單元，而其他的路線內車輛行駛也都可以勻速行駛。根據本次設計要求，同時結合《公路項目安全性評價指南》中的相應條款，在推薦設計方案中做好不同方向、不同車輛型號的試驗，以此了解運行速度是否合理。通過分析后可以發現該公路工程的線形連續性、一致性與銜接性全部達到規定的標準要求，表示該公路的線形設計比較好，銜接順暢，滿足安全運行的要求。

5 結語

線路設計是公路設計的重要內容，本文以山區公路的實際案例為出發點，確定線形設計的基本原則。實踐可知，在線路選型以及路線設計的過程中，掌握相應的設計內容和要點，可以保證線形設計達到最優化的要求，進而達到交通運行安全性、可靠性的標準。