探讨高速公路路线纵断面设计

2020-01-13童蓬超

黑龙江交通科技 2020年11期

童蓬超

(中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西西安 710075)

我国道路交通运输行业迅猛发展，对高速公路路线设计提出了更加严格的要求，在高速公路路线纵断面设计环节，设计人员不仅要综合考虑相关设计规范，而且要结合高速公路所在区域的地质条件与生态环境，不断优化高速公路路线纵断面设计方案，从而确保道路车辆的安全行驶。基于此，本文重点分析高速公路路线纵断面设计要点与注意事项。

1 加强高速公路纵断面设计的重要价值

第一，通过做好高速公路路线纵断面设计工作，可以为道路车辆的平稳运行提供良好环境，让驾驶人员能够更好的了解前方道路情况，降低道路安全事故的发生几率。

第二，有效保护公路周围的生态环境，提升环境保护效果。高速公路建设期间，会对周围生态环境产生一定不利影响，为了减小公路建设带来的影响，设计人员要进行实地勘察，并进行科学分析，不断改进高速公路路线纵断面设计方案，从而保证高速公路周围生态环境得到更好保护。

第三，对高速公路路线纵断面设计方案进行完善，可以显著降低高速公路建设施工成本，提升高速公路工程的总体效益。由于高速公路建设规模比较大，需要较多资金，而完善的路线设计方案，能够减少资金浪费，降低高速公路建设成本。

2 高速公路路线纵断面设计的原则分析

在高速公路路线纵断面设计环节，设计人员要认真遵守以下原则。

经济性设计原则。在完全发挥高速公路基础功能的条件下，尽量缩短公路里程，有效降低高速公路建设成本。为了保证道路车辆的平稳运行，高速公路综合设计要满足各项设计要求，保持一定平顺度。如果高速公路沿线经过水稳条件不良区域，或者地下水位比较高的区域，设计人员可以增加路基高度，在确保高速公路路基施工强度的基础上，保持挖填平衡，节省材料，有效减少工程造价。同时，高速公路纵坡设计和公路平面设计要保持紧密配合。

第二，环境保护设计原则。对于高速公路路线设计人员来说，在实际工作开展前，要深入了解工程所在区域的地质条件，经过详细的勘察后，遵守环境保护设计原则，充分利用该地区的自然环境，优化公路路线纵断面设计方案，不断减小高速公路建设施工对周围环境产生的不利影响。针对高速公路沿线自然环境，进行全面的分析，并结合不同区域的实际情况，有针对性的处理，确保高速公路的通畅性。设计人员还要考虑汽车动力特性，结合道路行驶车辆牵引性能，确定最终的纵坡值。

第三，因地制宜设计原则。如果高速公路途径山区，设计人员要根据山区地形地貌，有针对性地开展纵断面设计，调整高速公路路线纵断面设计方案，进一步提升高速公路路线纵断面设计方案的实施效果。为了确保道路车辆能够安全、舒适的行驶，高速公路纵坡要具备一定平顺性，起伏不宜频繁，尽可能减少极限纵坡值，设计人员要结合当地的地形地貌，在缓和坡段，要自然配合该地区的地形，有针对性地设计。同时，设计人员还要对高速公路沿线地形与水文条件，全面考虑，结合实际情况，有效处理，保证高速公路的安全运营。

3 提高高速公路路线纵断面设计质量的重要措施

3.1 高速公路纵断面设计中经常遇到的问题

在高速公路路线纵断面设计环节，因为公路沿线区域的地质条件复杂，会增加公路纵断面设计难度，影响高速公路路线设计方案的有效实施。为了保证高速公路纵断面设计的合理性，设计人员要结合公路沿线环境特点，制定出科学的环境保护方案，确保高速公路能够更好的融入周围自然景观中。

高速公路路线纵断面设计过程中，若设计人员对公路沿线区域的水文地质条件缺乏足够了解，直接进行设计，容易引发较多安全隐患。比如，在一些高海拔的地区，应该设置隧道，但是，由于设计人员对该地区的地形地貌缺乏了解，采取明线布设方法，使得公路边坡开挖难度增加，高速公路路线中的安全隐患不断增多，严重影响道路车辆的安全行驶，增加高速公路安全事故发生几率。

3.2 合理设计公路纵坡的坡度

为了进一步提升高速公路路线纵断面设计水平，设计人员尽可能减少陡峭路段的利用率，选择地势平坦、地形起伏比较小的区域，若高速公路沿线经过河流段，要保证纵坡稳定、平缓，并妥善控制纵坡长度。若高速公路位于山区路段，在设计纵坡的过程中，要对公路沿线地形进行全方位分析，尽量减少大坡度、纵坡的利用。

此外，设计者还要科学确定高速公路转坡点的具体位置，高速公路路线的转坡点，主要指的是两个相邻坡线交点位置，两转坡点间水平距离，被称作坡长，如果高速公路路线的转坡点比较陡峭，会增加土方开挖量，影响高速公路纵坡长度。所以，在设置高速公路的转坡点时，设计人员要精确的计算出该部位的土方开挖量，以及土方回填量，并根据高速公路的纵坡的坡度，以及公路的坡长，调整高速公路路线纵断面，在满足有关设计标准要求的前提下，确保公路路线纵断面设计方案的实施效果。同时，高速公路的转坡点通常位于整数桩号位置。

3.3 公路纵断面竖曲线设计要点

要想进一步提升高速公路路线纵断面设计的合理性，在两条纵坡线交汇处，或者公路纵坡变化部位，提高行车的安全性与平稳性，设计人员还要提前设置好竖曲线，并合理选择竖曲线的形式。高速公路的竖曲线主要分为两种形式，分别是二次抛物线、平曲线形式，与平曲线形式相比较来讲，抛物线形式计算更加简便，因此，大部分的高速公路路线纵断面设计采取二次抛物线的形式。

此外，高速公路纵断面设计阶段，设计人员要妥善确定纵坡长度，以及坡度，这两个因素对高速公路路线纵断面影响特别大。道路车辆在日常行驶的过程当中，一旦遇到上坡，要提升自身的牵引力，进而克服外界阻力，此时，若高速公路的坡度比较大，同时长度较大，车辆在上坡过程当中，因为低档行驶的时间过长，水箱温度过高，特别容易出现熄火，使得高速公路运行中的交通安全隐患不断增多。与上坡类似，若高速公路下坡路段的长度过大，或者坡度较大，道路车辆正常行驶过程中，也特别容易发生熄火。

若高速公路设计时速为80 km/h，则路面纵坡坡度不宜超出5%，若高速公路设计时速是100 km/h，路面纵坡坡度不宜超出4%。为了更好的提高驾驶人员的舒适感，高速公路的纵坡坡长不宜小于200 m与250 m。通过妥善设计高速公路纵断面，有效确定纵坡的坡长与坡度，能够显著降低高速公路交通安全事故发生概率，提高道路车辆的安全行驶水平，为驾驶人员带来更好的驾驶体验。

3.4 注意事项

高速公路路线纵断面设计人员，要根据公路沿线的生态环境，以及地形地貌的特点，精确的计算出工程量，经过妥善的分析之后，确定控制点的具体位置，开展试坡，然后对公路纵坡的坡度进行调整，经过认真的核对后，确定最终的坡度。在高速公路路线转折位置，需要设计竖曲线，同时计算各个桩号部位的开挖量。与普通公路纵断面设计不同，高速公路路线纵断面设计，其竖曲线通常会采取二次抛物线模式，竖曲线的半径、长度，要结合高速公路的设计时速确定。

另外，在公路路线的纵断面设计期间，设计人员主要以控制点的高程为基准点，有效满足坡度规定要求，减少超高现象的出现，可以适当增加横向排水设施，进而设置较多平段，并结合高速公路沿线环境，调整纵断面的坡长，经过多次的调整后，获得最优线形组合。例如，在某高速公路路线纵断面设计期间，该高速公路全长为32.6 km，公路全线总共设计13个平曲线，没有设置超高，纵断面部位的最大纵坡坡度是2%，路基宽度为26 m，有效减小了土方开挖量。