公路路線設計中平面指標運用問題的研究

高明明

(甘肅恒路交通勘察設計院有限公司，甘肅 蘭州 730070)

1 公路線路設計中平面指標運用存在的問題

1.1 路線平面設計過程中直線運用的問題

直線作為公路平面三大組成要素之一，在公路路線設計時使用率較高，直線具有以最短距離連接兩個控制點和線形容易選定的特點，能否合理使用直線是整個路線設計關鍵所在?！豆仿肪€設計規范》(JTG D20-2017)對直線的規定(1)直線的長度不宜過長。(2)設計速度大于或等于60 km/h時，同向圓曲線間最小直線長度以不小于6 V為宜，反向曲線間最小直線長度以不小于2 V為宜”，路線設計過程中，如何把握規范中的要求，合理選取直線長度成為路線設計主要問題。由于最新的路線設計規范對直線長度的取值沒有給出明確的規定，導致部分設計人員在直線的選用上套取以往經驗，直線最大長度按20倍設計速度考慮，在平坦開闊的地形按照20 V考慮最大直線長度，將會出現刻意的彎道或小偏角，與實地地形不符；在山區地形很少遇到最大直線長度，但是經常會碰到同向曲線間直線不滿足6 V的情況，在這種情況下選擇按照6 V的直線長度取值，將會導致工程規模增大，且對整體線形的連續性影響較大。如何選擇合理的直線長度，確保路線的連續、均衡，降低工程量，成為路線設計中較為突出的問題。

1.2 路線平面設計中曲線運用的問題

公路平面線形另外兩個線形要素分別為圓曲線、緩和曲線，曲線是路線設計中必不可少的要素，《公路路線設計規范》規定“各級公路不論轉角大小，均應敷設圓曲線”，平曲線的使用對路線連續性、均衡性有很大影響，平曲線指標選擇的合理與否，直接影響整個路線整體水平。

路線平面設計中，曲線的敷設對路線適應地形、減小工程量，降低工程造價具有顯著的效果，尤其是在山區公路路線設計中，由于直線線形與地形很難適應，曲線的優勢將體現出來。近年來，部分國道服務功能發生改變，以服務地方、連通鄉鎮為主要功能，位于山區的國道基本按照二級公路進行設計，因此，在平曲線指標選取中，半徑按照一般值控制還是極限值控制，因為山區公路在展線過程中需要與地形相適應，曲線半徑的取值直接影響工程量，且與自然的適應性也收到較大的影響。另外，部分項目在原有舊路上改擴建，在改擴建項目中對小轉角曲線如何處理，是直接改造還是繼續使用成為路線設計中的一個較為突出的問題。

2 公路路線設計中平面指標的選取

路線設計人員在路線平面指標的選取上，應該結合項目實際，根據實際地形條件選擇合適的平面線形指標，結合上文存在的問題及工程實例，對路線平面指標選取的要點分析如下。

2.1 設計直線的選取

《公路路線設計規范》中規定“路線長度不宜過長”，是基于直線在行車速度較高的情況下，更加容易使駕駛員感到單調、疲乏、容易導致出現超速行駛的狀態而提出的，一般按照20倍設計速度控制最大直線長度。但是，在部分特殊的定性條件下，按照20倍設計速度控制顯然不現實。

例如：某公路位于甘肅省河西地區，二級公路技術標準，設計速度采用60 km/h，路線設計過程中出現了長直線問題。路線在牛尾巴山和旱峽兩個位置確定了控制點，在這兩個控制點中間為一百四十里戈壁，沿線平坦開闊的戈壁地形，基本無其他控制因素，按照直線通過，直線長度達到了26 km，遠遠超過了20 V，在該路段是按照直線通過還是設計曲線通過，對該路段進行了詳細的比較選擇。

方案A：以直線連接兩個控制點

優點：路線以直線通過一百四十里戈壁，與沒有變化的戈壁地形符合性較好。

缺點：直線長度過長，在需要增加相應的設施減小長直線造成的疲乏、單調、超速行駛的安全隱患。

方案B：增加小偏角平曲線

在一百四十里戈壁增加三處小于10°偏角的圓曲線，將直線分割。

優點：直線最大長度減小到5.6 km。

缺點：直線長度依然遠大于20 V；增加小偏角對行車安全性影響較大，在地形開闊的戈壁地形，取消偏角圓曲線極容易被視為直線，造成安全隱患。

方案C：增加較大偏角圓曲線

在沿線人為增加幾處偏角較大的圓曲線，減小直線長度。

優點：可以減小直線長度。

缺點：不能過多的增加圓曲線，直線長度依然遠大于20 V；增加大偏角圓曲線，路線長度增長。

經過以上路線方案的比較，該路段所處地形屬于戈壁地形，沿線無控制因素，在路線指標的選擇中，人為的增加圓曲線，雖然減小了直線長度，但直線長度依然遠大于20 V，因此，在這種地形開闊、無限制因素的路段，采用直線通過是較為合理的，在路線采用直線后，可以在沿線增加停車區、觀景平臺、驛站等旅游元素，將長直線分割，減小長時間單調景觀帶來的疲勞，同時，可以增加震蕩標線等安全設施，提醒駕駛人員注意安全。

《公路路線設計規范》中規定“設計速度大于或等于60 km/h時，同向圓曲線間最小直線長度以不小于6 V為宜，反向曲線間最小直線長度以不小于2 V為宜”，在地形開闊的路段，直線的最小長度基本可以取到規范規定數值，但是在部分山區公路，受地形條件限制較大，因此在直線指標選取中，盡可能達到規范為宜的數值，在部分受限路段，若達到要求長度時，會增加拆遷或增加工程規模時，在避免出現“斷背曲線”的前提下，可選擇適當減小直線長度，同向直線長度可按照4 V取值，反向曲線間直線長度應按照2 V取值，以便于后期拉坡時做到平縱組合。

2.2 路線平面設計中曲線的選取

公路路線設計中，曲線是必不可少的要素，曲線分為圓曲線、緩和曲線，在曲線的設計中，圓曲線半徑、緩和曲線的長度等取值必須符合規范規定值。在山區公路路線設計中，受地形條件限制，部分路段曲線半徑取值上是滿足圓曲線最小半徑的一般值還是極限值，在實際項目中，應結合實際對曲線要素進行合理選擇，使路線連續、均衡，盡量降低工程規模。

例如，某公路位于甘肅省中部地區，二級公路技術標準，設計速度采用60 km/h，沿線地貌類型總體屬黃土高原地貌，地形條件相對復雜，路線大部分為越嶺線，上下山路段占路線總長的60%，在路線展線上山、下山路段，曲線半徑的取值需要與沿線地形相符，盡可能減小對自然環境的破壞。本項目下山段K347+400～K347+700段路線繞山梁布設，敷設了一個半徑為170 m的圓曲線沿半坡布設，該處曲線按照設計速度60 km/h對應的圓曲線最小半徑極限值135 m控制，目的是減小挖深，若按照圓曲線最小半徑的一般值200 m控制的話，在K347+700處，路線中樁挖深將比極限值170 m半徑中樁挖深高出20 m，對自然環境的破壞較大，本項目作為二級公路，在路線設計時，在行車安全的前提下，應該盡可能的與自然環境相協調，減小工程對自然環境的破壞，因此，該段路線平面半徑按照極限值控制，增設視距平臺，前后增加交通安全設施，以保證路段內行車安全，同時，可降低中樁挖方，減小對自然環境的破壞。

路線平面設計中，小轉角大半徑的圓曲線設置是在條件受限情況下不得已而設置的，小轉角大半徑圓曲線若曲線長度不足，將出現路容扭折的現象，對小轉角圓曲線的設置在路線設計時應當慎重。尤其上文中提到的一百四十里戈壁路線，該路線均為新建，在設計時若為減小直線長度而增加小偏角圓曲線，雖然圓曲線長度可以取到規定的長度，但是小轉角圓曲線在這種情況下安全隱患依然存在，在新建項目路線設計中，應盡量避免。另外，現在很多二級公路項目是在原有公路基礎上提級改造，原有舊路存在的小轉角圓曲線，在改造中受限因素多，如原有道路兩側已建有大量房屋，改造空間受限，在這種情況下，可以維持小轉角圓曲線，但是圓曲線長度應取到規范規定值。

3 總 結

公路是一條三維空間的帶狀實體，屬于不可再生資源，路線一旦確定將無法改變。在路線設計中，對所有的路線指標的選取應該在滿足規范前提下，盡量結合地形條件，保證路線連續、均衡、景觀協調、安全舒適。尤其是在地形條件不同的條件下，對路線指標的選取不能一味的選取規范給定的適宜值，使得路線指標與實地地形不符，并且破壞路線的連續性，雖然路線指標取到一般規定值可以提高道路運行的效率，但是在山區公路地形復雜，路線指標的選取應該考慮與地形的符合性，盡量減小工程量，保護自然環境。本文根據幾個實際項目中遇到路線指標取值問題，梳理了路線平面指標的選取結果，供相關公路路線設計人員參考。