山區公路項目路線平縱線形組合設計

李南南

（新疆交通科學研究院有限責任公司，新疆 烏魯木齊 830099）

0 引言

我國作為山嶺重丘較多的國家，隨著公路交通的不斷完善，山區公路也迎來了高速發展的建設期。而山區具有地形、環境及水文地質條件復雜多變的特點，設計施工難度較大。在公路平縱線形組合設計時，要結合山區實際情況，綜合考慮多種影響因素，以保障安全為基礎，遵循合理性原則，選擇最佳的線形數據，提高山區公路平縱線形的協調性，盡量減少生態破壞，確保交通運輸質量及安全。

1 平縱線形組合概述

1.1 平縱線形組合概念

平縱線形組合指在滿足車輛運動學和力學要求的基礎上，研究如何達到視覺及心理上的連續性、舒適性以及和周圍環境的協調性要求，并具有較好的排水條件，以保證行車的舒適性、安全性和經濟性。

1.2 平縱線形組合形式、特征及優缺點

公路平縱線形組合形式共包括六種，即恒等坡度直線、下凹直線、凸起直線、恒等坡度平曲線、下凹平曲線、凸起平曲線。其具體特征、優缺點及注意事項如表1 所示。

表1 平縱線形組合的特征、優缺點及注意事項

公路平縱線形組合形式的立體線形要素如圖1所示。

圖1 各種直線和曲線組合的立體線形要素

2 山區公路平縱線形組合設計原則及影響因素

2.1 山區公路平縱線形組合設計原則

2.1.1 關于沿河（溪）平縱線形組合的設計原則

在山區建設公路，路線沿河流及溪流的情況很難避免，因而在設計過程中需高度重視河道、線路高程與跨河換岸位置之間的關系，通過合理地選擇地形，避開部分不利地形，避免施工期間遭受泥石流、山體滑坡、崩塌及凍土的影響，減少外界對施工的干擾、阻力，同時最大程度降低山區公路開通運營后的安全隱患，確保山區公路投入運營后的安全性，保障人民生命財產安全。例如，在跨河換岸地段的設計時，一般傾向于選擇較平坦的河岸，并且同步考慮地質情況，保證巖層與設計路線相背，避免開挖時遇到滑坡。

2.1.2 關于山嶺區平縱線形組合的設計原則

一般在山嶺區，山埡口到山坡腳的高差比較大，二者之間的直線距離比較短，當遇到這種地形時，平縱線形組合設計就需要根據地形情況，合理利用突出山梁的螺旋線升降坡，并利用橋隧等建（構）筑物輔助修筑山區公路。

2.1.3 關于越嶺線埡口平縱線形組合的設計原則

當山區公路位于越嶺線埡口區域時，此時平縱線形組合設計的關鍵就是對埡口、過嶺高程以及埡口兩側路線展線之間關系的處理。這里面，埡口的選擇尤為關鍵，要充分考慮水文地質情況來評定。通常，要結合以下幾點來對埡口的確定進行評定：一是埡口和線路方向需盡量保持一致，其標高和兩側對路線的發展有利；二是若埡口正好位于公路線路方向上，但與山腳距離短、高差大，應選擇條件好但是與線路方向更遠的埡口；三是當埡口高程相差較大時，應考慮其兩側有相對開闊的山坡和山谷，并向路線發展，借助隧道降低高程。因此，要考慮多重因素來做好越嶺線埡口的選線，做到公路路線盡量短，并實現山區公路經濟效益最大化。

2.2 山區公路平縱線形組合設計影響因素

2.2.1 復雜的地理環境

山區公路平縱線形組合設計一般受以下因素影響：一是復雜的地理環境。與平原地區相比，山區的地形和地質在結構和組成上都很復雜。此外，山區地形條件多變，特別是在一些極端天氣環境下，會出現泥石流、滑坡或地面局部塌陷等險情。二是受山區復雜地理環境的影響，山區氣候也處于不穩定狀態。洪澇、暴雨等自然災害發生頻率較高，這些因素也會對山區公路的平縱線形組合設計產生不利影響。三是山區溝壑交錯常見，不得不采用高填深挖的施工方式，增加人力、物力的消耗。

2.2.2 環境保護的需要

山區原有生態環境比較完整，具有多種自然植物和生物形態，自然環境優美，但在一定程度上增加了山區公路修筑的困難，主要體現在線路的確定上。線路選擇不應和自然環境相沖突，應避免破壞山區的植物和原生態環境，確保路線設計與生態環境保護的協調統一。同時，在選址時還應考慮施工對環境造成的污染問題，避免公路后期的施工對當地環境的污染。

2.2.3 山區可利用資源稀缺

山區地形條件具有復雜、多變、陡峭等特點，可利用的地形廊道、林道不多。山區的地形條件也對路線的走向起決定性作用，因此山區可利用的通道不多，要設計出比較理想的路線非常困難。另外，應充分利用現有通道進行線路設計，并對設計標準進行充分考慮，結合地形條件，全面提升山區公路的使用功能。

2.2.4 山區公路線路的技術參數

對山區公路線形設計時，應綜合考慮公路等級和技術指標，遵循山區地形區位條件，相應提高道路容錯率，在寬度有限的條件下盡可能滿足通行需求。在保證路面結構層穩定的情況下，最大限度地提高交通荷載。

3 山區公路平縱線形組合設計

3.1 山區公路平縱線形組合設計要點

山區公路設計路線一般較長，且多在山丘、溪流等地形環境中分布，這使得曲線在山區公路設計中所占比例較大。甚至，全曲線在很多山區公路設計中也有采用，這對行車安全有直接影響。因此，這就要求在山區道路設計過程中，要注意平縱線形的組合設計。在設計過程中，設計人員應將工程的安全性作為重點考慮因素，確保設計出較為科學、高效、合理的平縱線形組合。在工程實踐中需要做到以下幾點：

3.1.1 對山區公路進行平縱線形組合設計時，須綜合考慮相關因素，并根據山區的地形和自然環境等條件，選擇適宜的平縱線形參數，確保設計的平縱線形應連續、平順，使司機能保持視覺連續性，提高行車的安全性。

3.1.2 當平、豎曲線半徑均較小時，要嚴格控制它們之間的對應程度，當它們的半徑同時增大時，對應程度可適當放寬，若它們的半徑較大時，彼此對應程度可不必太嚴格，并應使平豎曲線盡可能保持一定的平衡。根據以往經驗，平曲線半徑若比1000m 小，則它的半徑與豎曲線的設計比宜介于1∶20～1∶10 之間。當平曲線的半徑為1000～2000m 時，平、豎曲線半徑之比宜設計介于1∶50～1∶25 之間。在設計實踐中，一般圓曲線按照最小半徑值來進行設計，如表2所示。平曲線、豎曲線長度根據實際情況進行選擇，但是不得小于最小長度，具體如表3、表4 所示。

表2 圓曲線半徑值

表3 平曲線最小長度

表4 豎曲線最小長度

3.1.3 緩和曲線和豎曲線應盡量避免對應重合，特別是S 形曲線和凹形曲線的底部不能相重合。

3.1.4 應避免小半徑圓曲線和凸形豎曲線的頂部相重合，確保路線平順，沒有急轉彎路段，不然將導致司機視野受限，缺少足夠的反應時間。

3.1.5 山區公路平面在設計時，曲線形式應盡可能不采用S 形及斷背，因為這些曲線會使道路在視覺上形成一定的扭曲、失真，導致路線線形的連續性不符合要求，容易使司機產生錯覺，甚至引發交通安全事故。

3.2 山區公路平縱線形組合中平包豎的設計方法

目前，我國山區公路路線多是依照平包豎進行設計的，我國公路設計規范中也明確指出了幾種可行的案例，并列出了哪種形式效果最好。但在實際設計過程中，卻沒有相應的操作方法規定。因此，結合以往工程經驗，及我國現行的規范標準，其主要設計內容含以下幾個方面。

3.2.1 在設計中，首先對變坡點進行確定。為使線形組合設計更加安全、合理，可根據平曲線和直線段具體長度設置一個或多個變坡點。如果線段的總長度較短，可設置一個變坡點在中心點附近。

3.2.2 一旦確定了變坡點的位置，應確定其相應高程，并通過切線控制的方法確定豎曲線的半徑，然后再確定豎曲線，這時應注意豎曲線與平曲線二者的半徑成一定的比例，且平曲線不能出現任何交錯布置。

3.2.3 當線形組合設計受結構限制而需要改變設計縱斷面時，變坡點應在原位置附近進行小范圍調整，以保證其滿足線形組合設計的要求。

3.3 山區公路平縱線形組合設計的注意事項

為確保山區公路平縱線形組合設計更加安全、高效，在設計時，應注意以下幾點：

第一，在設計時應盡力避免拐點之間的任何重疊，特別是應該將凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部和反向平曲線的拐點分離，避免兩條曲線存在扭曲現象。第二，山區公路如果設計速度大于40km/h，應讓駕駛員在靠近頂部時能發現平曲線，以此降低交通事故的概率。

4 結語

山區公路作為我國公路交通網絡中的重要組成部分，發揮著非常關鍵的作用。而由于山區公路的特殊性，其平縱線形組合設計比較復雜、系統，對公路運營的安全性影響重大，一旦平縱線形設計不合理，就極易造成交通安全事故。為此，在實踐中，設計人員要綜合研究、考慮，確保設計的合理性。本文以確保設計方案的合理性為出發點，通過闡述山區公路平縱線形設計的原則及其影響因素，并對其設計要點、設計方法及注意事項進行了探討，對山區公路的平縱線形組合設計工作具有重要的指導、借鑒意義。