山區高速公路線路設計的常見問題及解決對策

要海亮

(山西省交通規劃勘察設計院有限公司，山西 太原 030000)

1 山區高速公路路線平面設計問題和對策

1.1 設計方法方面

平原地區的地形條件比較單一，控制條件不多，在設計中借助交點直線法可以增加定線速度。而在山嶺重丘區，因地形條件往往比較復雜，而且在路線布設過程中存在很多限制條件，所以若在設計中借助交點直線法，會影響定線效率，使線形呆板，無法和地形相符合，影響平縱組合效果，最初的設計意圖無法實現。對山區高速公路進行平面定線的過程中，需要和沿線的地形條件充分結合，通過曲線定線，確保線位布設和沿線的地形條件完全吻合，以此盡可能減少或避免高填深挖，并能在路段中使平面線形均衡達到均衡。目前，高速公路工程的勘測設計水平不斷提高，包含DTM與GPS等技術在內的新型勘測手段應用極大的提高了對各類基礎資料的實際利用率，同時通過對現代設計軟件的引入，還進一步提高了實際的線形設計工作效率。定線時，若能借助這些手段進行路線調整，則能有效保證方案合理性，使最初的設計意圖得以充分體現。

1.2 緩和曲線應用方面

山區高速公路工程設計時，只通過對直線與圓曲線之間的組合形成的平面線形難以和地形相符合，若能合理應用緩和曲線，則能解決直線與圓曲線存在的不足。如果在設計中借助曲線定線法，則山嶺重丘區這一地形條件下由相鄰兩條圓曲線形成的夾直線，其長度無法滿足要求，此時通過合理設置緩和曲線，則能使曲線之間在徑向實現對接，保證線形的圓順性；通過對曲線長度的適當調整，可以解決直線較短的問題；良好的和地形條件相吻合，克服地形地物等因素的影響。基于此，在山區高速公路中，緩和曲線除了能滿足超高方面的要求，還能作為除了直線與圓曲線之外的重要線形控制要素。

1.3 橫向視距控制方面

考慮到側向障礙物一旦進入到視線范圍會對縱向視距造成影響，故橫向凈距是確定平曲線指標過程中的重要檢驗標準，設計過程中通常對挖深相對較大一側的橫向視距比較重視。但事實上當高速公路設有中央分隔帶時，因行車道右側往往會設置碎落臺、硬路肩或排水邊溝，所以橫向凈距應達到4.0 m以上。同時，開挖面需要進行整體防護，通常不會由于障礙物的存在導致視線被阻隔，基本都能滿足設計時速條件下對停車視距提出的要求，但行車道以內橫向凈距很容易被設計人員忽視。山區高速公路所設中央分隔帶總寬一般為1.5 m以上，左側路緣帶總寬則在0.5 m左右，若設計時平曲線半徑的選擇不合理，則會使橫向凈距不足，在中央分隔帶種植的樹木將超出視線，使半徑較小的曲線段無法滿足停車視距提出的要求。當山區高速公路采用60 km/h與80 km/h兩種設計時速時，因受到地形條件的限制和影響，平曲線指標大多會采用中低值。若該山區高速的小型汽車占比較大，則為了保證行車安全，需要對線形予以改善，或對種植在中央分隔帶中的樹木高度進行調整。對此，設計過程中應充分考慮地形條件，在盡量不增加工程量基礎上，增大平曲線半徑，使停車視距切實達到要求，也可通過加長緩和曲線與加強視線誘導來確保橫向凈距達到要求。

2 山區高速公路路線縱面設計問題和對策

2.1 坡長限制方面

我國相關技術規范針對坡度坡長給出了明確要求和限制，在縱面設計過程中，為切實滿足規范要求，通常會采用臺階坡的形式。但事實上，臺階坡并不適合設置，因為很多時候臺階坡都無法和地形相符合，使平縱之間的組合不合格，導致工程量大幅增加；增加變坡點的數量，使車輛駕駛者不得不頻繁換擋。對下坡車輛而言，變坡點較多會影響到行車舒適性；當兩端長陡坡之間存在長度較小的緩坡時，如果插入豎曲線，會使變坡點之間存在的直線坡長度很短，或基本上不存在，即便汽車駕駛員頻繁換擋也無法得到真正的休息。在交通量相對較大的混合交通情況中，因不同車輛的性能存在很大差別，當自行車與農業車的比例較大時，可采用臺階坡。而對高速公路而言，車輛性能都很高，而且分道行駛，設有專門的超車道與應急停車道。如果公路的交通量接近其下限值，則載重車輛在爬坡過程中對尾隨車輛造成的影響實際上并不大，滿足縱坡與坡長方面的要求即可。在這種情況下，若在各個路段均增加坡長要求，強行把縱坡設計成一個臺階坡，則縱面線形將無法得到改善，并且還有可能和地形條件不相符，導致工程量增加。對此，當公路的交通量相對較小時，在地形條件較為特殊的段落，若縱坡坡度小于4%，則應適當放寬對坡長提出的要求和限制。

2.2 爬坡車道方面

爬坡車道設計案例并不多，在規范中只提出了一般原則。伴隨山區高速公路快速發展，該問題越來越突出。在山區高速公路中，縱面線形會受到越嶺標高因素的影響，如果地形條件的影響很大，則平面上很難采用現有地形來展現，或需要通過長大隧道和高架橋相結合的方式來解決越嶺問題由于造價太大未被采納時，都可優先考慮越嶺線方案。如果越嶺線是一條連續的長大縱坡，則當設計時采用最大縱坡值，同時坡長遠超限制坡長，且地形上支持爬坡車道的設置時，可進行爬坡車道的設置。然而，山區公路對環保普遍有較高的要求，設置爬坡車道難免開挖面很大對環境造成影響，并且造價的增加往往很大，所以需要在反復對比以后再確定是否需要采用該方法。在規范要求的最大縱坡以內，大部分車輛的動力性能都能滿足爬坡要求，設置爬坡車道以后，能在交通主流當中對速度較慢的爬坡載重車輛進行分離，避免小型客車車速受到影響，使道路發揮出應有的服務水平，避免相同方向上因車速相差太大導致追尾。

2.3 豎曲線半徑確定方面

(1)凸形豎曲線。因地形和工程量因素的影響，經常出現半徑較小的連續短平曲線和半徑也較小的連續大縱坡豎曲線相組合的情況。此時雖然平縱比較容易一一對應，但忽視了視距方面的要求。山嶺重丘區中，因地形地貌復雜，且植被茂密，所以駕駛者會感到視覺空間很小，而如果采用了以上平縱組合方式，由于自身的平縱指標就較低，所以很難判斷之前道路的具體去向，若在縱面上存在斷背曲線，則會對行駛安全造成很大影響。對此，可通過對平曲線半徑適當調整來解決，在盡量不增加工程量的基礎上，增大一定曲線的半徑，以此增加視距，使曲線上的任何一個點都能看清前方平曲線發生的變化。

(2)凹形豎曲線。凹形豎曲線的半徑一般很容易達到規范要求，但某些設計人員為了使凹形與凸形曲線的指標達到均衡，會增加一定凹形曲線的半徑。這樣一來，一方面會增加工程量，另一方面會因為縱坡值相對較大，頻繁起伏，不得不采用集中式排水。對此，在設計過程中不能為了高指標而隨意增加凹形豎曲線的半徑。

3 結 語

路線設計具有較強的復雜性，尤其是山區高速公路工程，極易受到地形條件與其他因素的影響。經過多年的探索與實踐，提出采用高科技技術輔助路線設計，助力線形設計與檢驗。經過工程設計實踐獲得不錯的成效，被廣泛應用。山區高速建造條件更為復雜，面臨很多挑戰與問題，文中結合公路設計，總結設計方法，供行業人員參考借鑒，愿與同行及相關專家共同探討公路設計，提出更多的設計方法與理念，促進公路建設與發展。