公路路线设计及存在的问题

2013-11-20杜燕霞

交通运输研究 2013年14期

杜燕霞

（新疆维吾尔自治区交通规划勘察设计研究院，新疆乌鲁木齐 830006）

0 引言

公路路线是公路的基本骨架，其设计的好坏直接关系着整个公路的施工和使用，因此在路线设计时要合理的选择地形，合理的运用各种线性要素，巧妙的进行组合，从而设计出经济安全的公路。但是在路线设计过程中，往往会因为当地地理条件的限制存在一些问题，这些问题对于公路的施工和使用都有着重大的影响，解决路线设计中存在的问题对于公路的建设有着积极的影响。

1 路线设计

公路路线设计主要有三大设计内容：公路平面线形设计、公路横断面设计和公路纵断面设计。

1.1 平面线行设计

平面线形的三要素是直线、圆曲线、缓和曲线。

1.1.1 直线设计

设计直线时，应该注意其与当地地形的关系，不能强制性的使得直线过长，因为直线线形一般难以与地形相协调，若运用不当将破坏线形的连续性。过长的直线容易使驾驶者产生僵直、呆板、单调的感觉，容易导致困倦、注意力不集中、反应迟钝、难以准确判断车距；同时也不可硬性的设置不必要的曲线。曲线间的直线最小长度可参考表1进行设计。

表1 曲线间直线的最小长度

1.1.2 圆曲线

圆曲线应该与直线段构成连续协调的曲线，符合地形，线形灵活而优美。各级公路不论转角大小均应设置圆曲线，但最大值不宜超过10 000m。所设计的半径应根据公式：

式中：V——设计速度，km／h；

μ——横向力系数，取路面与轮胎间的横向摩阻系数；

i——路面超高横坡度，%。

公路圆曲线最小长度设计如表2所示。

表2 公路圆曲线最小长度设计表

1.1.3 缓和曲线

设计缓和曲线时要保证驾驶者有一定的行驶时间，这样就避免行驶时间过短而使驾驶者操纵过于匆忙，一般设计行驶时间不低于3s，而且缓和曲线的最大曲线半径也应该参考表3设计。

表3 最大缓和曲线半径设计表

1.2 纵断面设计

纵断面的设计关系到整个公路路基的平稳、线形的合理、行车舒适度等。在纵断面的设计中，合理经济、和缓平顺的纵坡线形要通过多次调查研究，全面掌握设计资料，进行综合比较分析，精心设计后才能达到设计要求。

1.2.1 不良地质段落路基设计

由于在勘察工作中做的不够仔细，导致提供的不良地质土层厚度、土的含水量和力学性能指标等资料不详细，在路基施工中只做简单的处理，同时对不良地质段落的沉降和稳定性计算不足，公路建成后在车载作用下不久就会因路基的较大沉降和路基不稳定导致路面破坏，严重损害公路质量。对于不良地质段落要严格的按照设计规范和施工技术规范要求处理，对不良地质段落土质精心勘测，并根据勘测结果精确计算，采取合理有效的处理措施（如铺垫人工不透水膜），在降低工程造价的同时提高路基的质量，减少公路安全隐患。

1.2.2 桥涵设计

桥涵设计包括桥涵布置、桥梁选型、立交桥选型和涵洞布设，具体包括以下内容：

a）桥涵布置桥涵的布置要满足排洪和排灌要求，同时要结合沿线的村庄、城市的水利设施合理布置，而且桥涵要尽量的避免高填路基，以达到缩短桥跨和涵长的目的；

b）桥梁选型公路设计时沿线往往会有河流、山谷，这就需要增加桥梁来跨越河流和山谷，要根据环境选择不同的桥型，如于山区交通不便利的地区梁，要因地制宜，选择适合山区施工条件的桥型，桥梁的基础深度要严格控制，既要达到设计的强度也要做到节省成本；

c）立交桥选型对于交通量大的公路交叉路口，往往要设计立交桥来缓解交通压力，立交桥不仅要安全使用，还要注重视觉美观，要合理的选择；

d）涵洞布设涵洞布设要根据地形，同时与人行道合理衔接，可以通过适当的抬高进水口来增加排水能力，出水口不仅要有良好的疏水能力，还要设置效能设施，减少冲刷。

1.3 横断面设计

横断面的设计要求是使道路横断面的布置及几何尺寸满足交通、环境、用地经济、城市面貌等要求。对于横断面的设计主要是绘出横向地面线后，根据纵断面设计所确定的路基填挖高度、路基宽度、选定的边坡坡度、边沟尺寸绘出路基的外廓线。

1.3.1 几何尺寸设计

公路在设计时，要根据道路交通量的大小来确定车道数量，车道的数量不能太多也不能太少，太多占地大，路面总宽度也大，路面车道不能充分利用，这样就会浪费大量的资源和资金；车道数不足就会造成交通拥堵而且影响正常行车速度，所以要根据交通量合理的设置车道，合理的对路面尺寸设计。

1.3.2 景观设计

路线设计时要考虑到景观的设计，根据沿线环境在分隔带种植适宜的植物来愉悦驾驶者的心情；路线经过城市时，要与城市环境相融合。

2 路线设计中存在的问题

2.1 直线过长

在平原地区，由于路线选择受地形限制很小或者基本不受限制，为了节约成本和缩短工期，在路线设计时往往会设计过长的直线段。

2.2 缓和曲线长度不满足综合要求

部分公路在路线设计时只满足缓和曲线的最小长度，而没有综合考虑到路线线形，这样就会出现缓和曲线的长度不符合线形和超高要求。

2.3 超高横坡度及超高过渡段位置不合适

公路经过居民区的路段，车辆必须限速，同时车辆必须受到当地交通的管制，这样的情况下适当的减小超高横向坡度是有利的，但是不能够只按照横坡来设计，而是要根据汽车的行驶速度来设置不超过4%的超高横坡度。但是往往在设计时只考虑横坡设计，设计相同的双向横坡，这样就不能保证有足够的超高横坡，造成车辆在弯道处转弯困难进而引发交通事故。

2.4 路线连续纵坡超限

在纵坡设计中，有时只进行了局部坡长限制，而对某段路连续同向的纵坡没有限制，这样就会造成该路段的路线连续纵坡超限，车辆在下坡的时候过多的刹车，导致刹车失灵造成交通事故。

2.5 路线比选方案标准不一，无法判定方案的好坏

在路线设计时往往会同时设计很多种方案，这些方案设计的起点、终点均不相同，甚至有的路基的宽度也有差别，这样的不同方案进行比较，选择合理的设计方案就没有一个标准，就失去了意义，给路线的最终选定带来麻烦。

3 路线设计问题的解决方法

3.1 地形的勘测

在路线设计之前应该根据道路的规划对地形勘测，勘测过程中要充分考虑到路线选择时会出现的种种问题，如路线的缓和曲线过短、圆曲线半径达不到要求等等，这些都是制约以后路线设计的重要因素。勘测过后要进行充分的验算，对可能存在的问题进行解决，这样就可以在路线设计时避免问题的出现。

3.2 注重路线的设计

路线的设计直接影响了公路的安全性和服务质量。在路线设计时要保证车辆行驶的连续性，要保证设置有一定的缓曲线，避免直线段过长，以有利于长时间驾驶者行车安全，而且公路在路线设计时要根据当地的地理条件设计出纵面均衡、横面合理、直线和曲线合理搭配的道路。

3.3 利用先进技术

现在的计算机技术高度发达，利用计算机技术可以直接对路线进行模拟设计，通过对不同方案的比较选出最合理的路线设计方案，通过计算机对整个过程进行一体化和流程化设计。GIS（地理信息系统）是综合利用地理空间数据处理与计算机的技术，它是依据地理空间数据库和地理模型，再采用信息科学和系统工程的理论，科学管理和分析地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的技术系统。公路选线中，它具有空间分析功能（数字地形模型分析、空间特征的几何分析、网络分析、影像分析和地理变量的多元分析），通过空间分析功能为设计者提供了多种方法来解决路线设计问题，人们可以利用它从宏观、科学的角度来选择路线；公路路线平面设计中，采用GIS技术，在计算机辅助下，能够很快的计算出各曲线要素，并通过计算机显示在屏幕上供人们观察。通过GIS技术，设计者可以得到所定的平面方案所对应的纵、横断面信息和纵、横断面地面线略图，同时还能显示或输出多组参数下的图案，供设计人员比较分析，以选定最佳路线。