高速公路路线设计基本思路及选线方法研究

吕耀龙

惠州市道路桥梁勘察设计院，广东惠州 516000

1 高速公路路线设计基本思路

1.1 高速公路选线原则

1.1.1 地形选线原则

在开展高速公路路线规划设计上，地形选线的主要原则是保证纵面均衡、平面瞬时和横面合理。高速公路建设周围地形相对复杂，水文地质条件复杂，高差较大，所以在选线时必须充分考虑地形特点，详细勘察路线经过区域的工程地质和水文条件，了解影响工程施工的因素，尽量避开复杂崎岖地形。

1.1.2 地质选线原则

在山区地带修建高速公路，山区地带地质灾害发生相对频繁，山区水文地质条件复杂，所以在选线中要全面把握地质水文环境情况，对施工沿线范围的地质进行调查，通过物探探测技术进行探测，尽量避开滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等自然灾害发生聚集的地带，选择合理的跨域或穿越路线。比如，尽量靠近河谷，避开岩溶发育带，采取线路标高抬高、施工长度缩短等方式穿越岩溶地段。

1.1.3 环境保护选线原则

路线选线时要综合调查分析山区的自然环境和自然资源，比如生物种类、生物数量、居住人口、气象和历史文化等，在选线时尽量不破坏水利设施，减少农田占用，避开村镇，避免大规模拆迁。对于路线经过的村镇，可结合发展规划进行设计。在选线时还要考虑交通需求，协调交通和土地之间的关系，加强敏感区域调查，路线选择尽量避开高度敏感区域。

1.1.4 安全选线原则

在高速公路施工中，选线时要考虑施工安全问题。比如区间正线的最大坡度要控制在20‰范围内，结合经济技术指标优化坡度设计，抬高线路标高，减小水压，从而降低施工难度，控制施工工区。通过隧道长度的缩短有效降低施工风险，减少工程投资的同时，保证施工和运营安全。此外，坚持安全选线原则，制定合理的路线方案能有效降低公路坡度和弯曲度，改善行车视距，减少驾驶员的视觉障碍，使驾驶员精确掌握公路状况，方便明确车辆行驶方向，从而避免撞车等事故发生。

1.2 高速公路工程选线需考虑的因素

根据地形特点选择合适的选线方案和技术标准，还应考虑经济性因素，要根据工程建设规模确定工程造价，同时避免路线设计破坏周围环境。如果在山区沿河段选线，应充分考虑河岸、路线和跨河换岸之间的关系，避开如泥石流、滑坡等不良地质路段，路线和河流间保持一段安全距离，合理设计沿河段的纵坡，避免路面滑坡引起安全事故，对于陡峭地段做好防护措施，详细勘察跨河换段的地质条件，确定最合理的设计方案。此外，在公路路线选择时，垭口的选择是越岭线地段的重要控制点，最优线路是垭口不用展线同时能靠近路线的总方向，并且标高较低且两侧低于展线。在大高差或者短直线距离路段选线时，可采用山凹螺旋展线升降破或借助桥梁、隧道等构造物。

2 高速公路路线选线的步骤和方法

2.1 路线方案的选择

路线方案的选择是为了解决路线起点和终点之前路线基本走向的问题，一般是利用平面线路图，在小比例尺地形图上找出各种可能的路线方案，然后对收集的方案资料进行评价分析，初步选定有价值的线路方案。之后通过现场调查和勘察，综合各种数据对比得到最优线路方案。当出现没有小比例尺地形图情况时，则可以直接采取勘察的方式现场收集所需要的资料，然后对各方案进行评选。在地形比较复杂或区域范围较大时，可综合利用无人机技术、遥感技术和航摄资料进行选择。

2.2 路线带的选择和具体定线

路线带选择是在上述路线基本方向确定之后，根据地形、地质和水文等自然条件确定细部控制点，然后将这些控制点连接起来形成线路带。在对这些细部控制点进行选择时，也是采取比较选择的方式来确定。同样，地形相对简单、线路设计方案已经明确的施工路线，可以直接在现场选定。当路线方案和路线带确定之后，综合考虑技术要求、路线方案和施工条件等，在定线范围内进行平面、纵面和横面上的设计，具体制定道路中心工作。

2.3 路线方案比拟

根据已经制定的路线总方向和所设计公路的性质、公路功能，将社会、经济、交通和环境因素综合考虑在内，然后拟定路线走向和路线方案，路线方案的最终确定是有效解决所设计道路起点、终点和线路走向的关键。随着对公路建设要求的提高，在现场勘察设计中，要结合路线性质、该路线在整个公路网中的作用、政治经济指标、交通量要求以及关键技术指标、自然环境等因素，然后进一步确定路线的起终点和中间线路。一般来说，公路路线必须要经过重要的城镇，这样可以充分发挥该路线带动区域经济发展、社会联系等功能。此外，由于路线方案的合理性关系着工程建设的经济效益、运行效率和该路线在公路网中作用的发挥，所以关于路线方案的选择需要综合考虑各种因素，尤其要考虑长远利益。

3 高速公路路线方案选取中遇到的主要问题和路线方案选取要点

3.1 高速公路路线方案选取中的问题

3.1.1 平面直线设计

因山区地质地形条件复杂，平面直线设计在山区高速公路线路设计中困难较大。在平原区域高速公路路线设计中，如果所设计的平面直线路段较长，会增加驾驶员疲惫感，影响行车安全，在较长平直路段上，容易出现车辆超速情况。如果这时驾驶员精神力不集中或疲劳驾驶，可能会无法及时发现前往道路转向，无法稳定操作，从而引发安全事故。在山区地带，地形复杂，曲线指标较多，所以很少出现长直线路面，但是圆曲线间的直线长度也不能太短，必须保证道路线形的连续性，如果直线长度过短则会呈现快速的线形变化，这样驾驶员便无法对道路线形变化做出准确有效判断。

3.1.2 平曲线设计

平曲线设计问题主要发生在山区高速公路线路的设计中，因为山区公路路线选线受到地形地质限制，在路线设计时往往不敢合理地设置隧道和高架桥，要么设置极限指标，要么所设置的指标过低，影响工程建设质量和使用功能。当驾驶员精神力不集中时，如果车速过快或车载量较大，可能在局部指标较低的平曲线路段上发生安全事故。

3.1.3 超高缓和段设计

在竖曲线或平曲线半径较小路段，需要设计超高缓和路段，该超高缓和段的设计应该设置渐变段，且渐变段的位置要在全缓和段或缓和曲线中的某个指定特殊位置上，如果在桥梁上设计超高缓和段，会影响公路施工，而在桥梁上设置超高缓和段渐变段，会导致桥面坡度变得更加复杂。

3.2 高速公路路线方案选取要点

3.2.1 平面直线设计要点

在路线方案选择和优化中，平面直线路段长度的设计关系着该路线方案是否合理。所以在设计中应充分考虑实际工程情况，综合考虑成本、环境和安全行驶等因素，使得所设计的方案符合车辆行驶要求。一般来说，在进行平面直线段设计时，该线路长度的上限是该路段所规定时速的20倍左右，而该平面直线路段长度的下限是所规定时速的2倍左右。不过在实际设计规划中，平面直线路段长度的值还需要结合当地地形变化，尤其是高度差变化和坡度变化来进行适当调整。对技术人员来说，则必须充分掌握地形地质条件信息，然后结合信息数据分析估算最优的直线路段长度。

3.2.2 平面曲线设计要点

平面曲线段设计不合理性引起交通事故频繁，主要是因平面曲线路段指标不完善，为保证该线路行车安全，需对曲线半径、线路段长度和变化率等进行深入分析研究。首先，在对安全事故发生原因分析中发现，当曲线半径小于400m时，事故发生概率最大，而随着曲线半径增大，事故发生概率逐渐降低，尤其在半径大于400m以后，事故发生概率逐渐趋向平缓。由此可得结论，在进行平面曲线设计时，应适当提高曲线半径，使曲线变得平滑，控制平面曲线半径在400m以上。同时，还应合理控制平面曲线转角，一般来说，曲线转角小于30°较容易发生安全事故，而曲线转角在45°以上比较合适。

3.2.3 超高缓和段设计要点

为了降低复杂地形地质条件给高速公路路线设计带来的负面影响，会进行超高缓和段设计工作。该线段设计的作用是将圆曲段和直线段连接起来，从而可减少地形地质给设计工作带来的限制。在缓和段设计中，横坡向平坡过渡需要的曲线段半径应大于规定的最低半径大小，标准路段向平坡过渡的曲线变化率应比排水系统设计规定的变化率大，这样做的目的是便于公路排水工程运行。

4 结语

综上所述，路线设计是高速公路总体设计的基础，路线设计是否合理关系着公路整体性功能的发挥，而路线方案的好坏直接影响高速公路后期使用和安全运行。因此，在高速公路工程设计施工中，需综合考虑影响该路线方案的因素，将自然条件、技术指标、工程造价、施工工期、施工设备等内容考虑在内，然后对比多种方案，选取最合理的线路设计方案。