山区高速公路路线优化设计及选线常见问题

奉建军

(西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031)

我国是一个山区较多的国家，随着中部和西部地区的快速发展，以及“一带一路”战略的实施，山区高速公路发展将会迎来新的浪潮。由于山区地形复杂，丘陵起伏，地质条件较差，山区高速公路勘察设计和施工会面临许多困难，为了克服公路修建中的困难，确保公路路线的科学性、合理性和经济性。应该在选线阶段从科学、环保、经济、安全等众多角度对山区公路路线进行优化设计。从山区高速公路选线的近况来看，我国许多山区高速公路的路线设计都或多或少存在问题，这些都需要我们在实际工程中不断改进。

1 山区高速公路路线优化设计

1.1 科学

科学性主要是指在山区高速公路选线中与技术指标相关的因素要满足规范要求，如直线段长度、最大纵坡坡度、平均纵坡坡度、平面线形组合、平纵面线形组合、最小曲线半径、缓和曲线最小长度等要满足相关要求，选线要做到科学合理。在山区高速公路选线中，平面线形和纵面线形都很难达到较高的技术指标，因此平纵横配合设计就显得极为重要。

1.2 环保

山区地形地貌复杂，局部路段植被稀少，山体土质较差。在山区高速公路路线设计与建设过程中应尽量减小对土体的扰动，特别在植被较少的路段应避免大量开挖山体，尽量少挖多填，路基边坡以及公路路线两旁应种植植被，减少路线周围土体的水土流失，保护生态环境[1]。确定路线的走向时，路线要与周围的自然环境协调，还要避免路线两旁的景观对司机视线的遮挡，要求路线设计要与环境相适应，还要求能够满足合理的行车视线。山区高速公路路线多选择螺旋展线，能使行车达到环保且舒适的效果。

1.3 经济

高速公路是国民经济建设的基础设施，同时也是一项耗资巨大的工程，所需要成本较高，但在山区修建高速公路可以完善山区的公路网，有利于发展山区落后的经济，改变山区贫穷的面貌，这也是一项重要的民生工程。山区地形复杂，公路的勘察设计和施工困难，其建设成本要远远高于平原地区，所以在选线时应进行技术经济对比分析，要选择符合平、纵、横设计且造价经济合理的路线方案[2]。

1.4 安全

随着山区高速公路的快速发展，公路交通安全已经成为公路设计首要关心的问题。山区高速公路，由于纵坡较长、长大纵坡较多、平纵线形指标低、线形选择不合理等原因，经常在线形较差的路段发生交通事故。所以为了避免交通安全事故，应该在长大纵坡路段行车道外侧增设避险车道；其次，对条件受限、指标较低的特殊路段，应对线形指标进行安全评价，从而预防或减少交通事故的发生。

2 山区高速公路路线设计时常见的问题

2.1 山区高速公路直线段的设计

对于长直线路段的长度，需满足现行规范规定的不得大于设计车速的20倍。对于山区高速公路来说，直线段过长会使司机产生视觉疲劳，在进入缓和曲线段时不能保持较高的警惕。而且由于山区地形复杂，强行采取长直线需要修建大量的桥梁和隧道，不利于节约成本，所以控制长直线路段的最大长度是非常必要的[3]；但直线路段也不易过短，在山岭地区，特别是位于同向曲线之间的短直线路段长度小于6倍设计车速时，司机在视觉上易产生反弯错觉，给行车造成安全隐患。所以设计时要在短直线段处设立提示牌，给司机足够的反应时间。

2.2 山区高速公路缓和曲线的设计

缓和曲线是直线和圆曲线的连接线。它的作用是缓和司乘人员在弯道上感受到的离心加速度的迅速变化,而且使司机能够顺利地操纵车辆方向盘。

现行设计规范要求缓和曲线长度最小值不能小于3 s行程。考虑山区的地质条件、生态环境等制约因素，以及结合山区公路工程实际建设情况，对山区高速公路缓和曲线的长度科学合理取值。在平面线形组合设计时，应协调好缓和曲线与圆曲线及直线之间的组合关系，以提高线型的连续性以及公路的设计质量[3]。缓和曲线的长度要以顺利实现弯道过渡为根本前提，在确保公路路线设计科学合理的条件下，应加强公路缓和曲线的舒适和美感设计。

2.3 山区高速公路圆曲线的设计

在圆曲线中，由于道路处于弯曲状态，车辆在弯道上行驶会受到横向力的作用，若圆曲线半径设置不合理就会给行车安全带来隐患。山区高速公路的圆曲线半径的选择应因地制宜，但总体来说大多都能满足不超过最大曲线半径的要求。在一些地形条件较差或特别差的的局部路段在满足规范相关规定的条件下可以适当放松要求。对于山区高速公路来说，由于山区的地形地貌复杂，为了保证平面线形的均衡和连续，应对圆曲线半径进行适当限制，但不能小于最小圆曲线半径，同时注意由圆曲线引起的超高问题。要确保圆曲线与缓和曲线的连接处通顺圆滑，在保证曲线线路的流畅的同时，也要满足行车速度的连续性。

2.4 山区高速公路竖曲线的设计

(1) 凸曲线的设计，当山区高速公路穿越山岭的时候，常采用平曲线与竖曲线结合的形式，如果平曲线与竖曲线不能较好的组合，且两者的半径均较小时，当司机在判断前方山区道路的延伸方向时，由于平、纵指标不是较低，加上周围植被的遮挡，会给司机的观察造成困难，车辆行驶前方的视线会有突然性，威胁行车安全。在山区高速公路路线设计中，当竖曲线与平曲线互相重叠，且平曲线的长度较竖曲线长时，把竖曲线放在平曲线的缓和曲线内，形成一种平包竖的线形，这是平、纵面最好的组合，在设计时应尽量采取这种形式。在竖曲线设计中还应该注意凸曲线的顶部不得与反向曲线的拐点重合，因为此种线形组合外观会存在某种程度的扭曲，给司机和乘客带来不舒适感且容易引发交通事故[4]。

(2) 凹曲线的设计，当山区高速公路采用半径较大的凹曲线时，在遇到暴雨天气的时候，很可能会引起排水不畅的问题，所以在选择较大半径的凹曲线时必须综合考虑当地的降雨量和水文气候条件等情况；此外，凹曲线路段应根据公路路线实际状况设置护坡并加强排水。在竖曲线设计中还应该注意凹曲线的底部不应与反向曲线的拐点重叠，此种组合会导致汽车加速而突然急转弯，给行车安全带来隐患，而且此种组合由于排水不畅使路面容易积水。

2.5 避险车道的设计

在山区的某些路段，由于地形条件的限制，长大纵坡较多，由于车辆频繁的踩踏刹车，容易造成制动装置失灵，这时为了避免车辆由于刹车失灵而造成交通事故，应该在长大陡坡路段的行车道外侧适当位置增设避险车道。但我国现行的规范没有对避险车道的数量设计作出具体说明，在山区高速公路的某些路段避险车道设置不合理，有些避险车道很少有失控的车辆驶入；而有些发生交通事故较多的路段，避险车道设置太少，需要增设更多的避险车道才能满足要求。其次，制动路床长度的设计也是一个关键问题，如果其长度不足，失控车辆驶到制动路床尽头仍然有较高的速度，其与防撞设施相撞之后司乘人员仍容易受到伤害[5]。

3 结束语

山区高速公路的建设和发展在人们的日常生活中扮演着越来越重要的作用，它推动了公路沿线的经济发展。公路选线的科学性尤为重要，山区高速公路路线的优化设计对公路线形和质量有着重要的影响。因此必须更加重视路线设计工作，结合山区高速公路路线优化设计理念，统筹好公路选线与科学、环保、经济以及安全等方面的关系，并针对山区高速公路路线设计的常见问题，采取合适的解决措施，这样才能从多方面保证路线设计的质量，减少车辆的交通事故，给公路沿线人民带来便利和安全。

[1] 王之光. 高速公路路线设计基本思路及选线方法研究[J/OL]. 交通世界,2017(10):8-9.

[2] 施华湘,李东莲,刘识宇. 浅谈云南山区高速公路选线[J]. 公路交通科技(应用技术版),2011,7(07):89-92.

[3] 冯玲军. 公路路线设计中应注意的问题[J]. 交通标准化,2014,42(10):4-6.

[4] 孔庆峰. 山区高速公路路线设计过程中常见问题解析[J/OL]. 中国高新技术企业,2017,(12):165-166.

[5] 郭永谊. 避险车道设计及存在问题的分析[J]. 工程建设与设计,2013,(11):104-107.