绿色公路设计中的平纵指标灵活运用探讨

严 谨

（中设设计集团股份有限公司，江苏南京210014）

0 引言

公路尤其是高速公路在建设过程中，会占用大量的土地、开挖山体，对自然环境有一定破坏作用，主要表现为：改变局部地貌、破坏植被、影响排灌系统、影响生态环境等。一些地区在早期高速公路建设探索过程中过于注重高指标，主要表现为：高填深挖造成次生地质灾害，增加施工难度和风险；大量取、弃土影响环境，堵塞河沟，占用土地尤其是农田多；路基易失稳，影响运营安全，二次防护增加投入；道路本身与环境融合和景观效果差。

2004年，全国公路勘察设计工作会议提出了“六个坚持、六个树立”的公路设计新理念，其中“坚持人与自然和谐、树立尊重自然、保护环境的理念”“坚持合理选用技术标准，树立设计创作的理念”等，对当下绿色公路建设的探索和实践仍然具有较强的指导意义。

1 技术指标的运用原则

在我国公路建设从量变累积到质变的背景下，在新时期“绿水青山就是金山银山”科学论断的指引下，公路设计将注意保护环境及景观要求已经提到了新的高度，不应一味追求高指标，特别是平、纵面线形指标，应尊重自然、结合地形地质条件，尽量避免高填深挖。

《公路路线设计规范》对线形设计的要求进行了详细的规定，并给出了不同技术标准对应的技术指标值，设计人员在熟练掌握设计原则和指标的基础上，理解掌握规范指标的内涵，才能在具体项目中因地制宜、灵活运用。

技术指标适度运用的原则是，对于规范要求严格控制的指标强制执行，对于非严格控制的指标甚至是好中求好的指标，可灵活运用、采用低值，在经过论证的基础上，甚至可适当突破指标使用。

2 平面主要技术指标的运用

2.1 圆曲线

根据路线规范对于圆曲线半径指标的规定，以及规定停车视距长度结合横断面布置的计算，圆曲线指标分为不设超高的圆曲线半径、满足停车视距的圆曲线半径、一般最小半径和极限最小半径四种。

从路线顺捷、车辆行驶舒适度的角度出发，对于平面布设受限较少的项目，如路网、村镇密度相对较低的平原区公路项目，采用不设超高的半径是合适的；但对于地形、地质相对复杂的山区项目，尤其是山岭重丘区项目，全部采用不设超高的圆曲线半径无疑是不经济的，造成大量的高填深挖，对施工期、运营期的安全造成一定的隐患。

因此，在实际运用时应该因地制宜：针对地形地质条件相对简单的低山丘陵区项目，原则上可采用满足停车视距的圆曲线半径，局部困难路段以一般最小半径控制；对于地形地质条件复杂的山岭重丘区项目，宜以一般最小半径控制，条件较好的局部路段可采用满足停车视距的圆曲线半径，地形地质条件特别困难的个别路段，经过运行速度检验、安全性评价后，可采用极限半径指标。

同时，从行车安全角度出发，采用小半径圆曲线需要特别注意以下几点：

（1）平纵组合要注意避免出现陡坡与小半径曲线的组合。（2）平面布设要注意前后指标的均衡过渡，避免出现长直线接小半径曲线，S形曲线圆曲线要满足半径比1∶2的要求，缓和曲线参数比应小于2，宜小于1.5。（3）经计算不满足停车视距要求的，需通过加宽中间带路缘带宽度等措施来满足停车视距要求。（4）隧道尤其是长隧道段应尽量采用满足停车视距的圆曲线半径。

2.2 直线

直线的指标主要为长度，分为最大长度和最小长度。

2.2.1 最小直线长度

现行路线设计规范规定，两圆曲线间以直线径向连接时，直线的长度不宜过短，并应符合下列规定：设计速度大于或等于60 km/h 时，同向圆曲线间最小直线长度以不小于设计速度的6倍为宜，反向圆曲线间最小直线长度以不小于设计速度的2倍为宜。

在实际工程设计中，尤其是地形复杂地区，同向曲线间最小直线长度6 V的规定要求偏高，往往会引起桥隧等工程规模的较大增加。因此，同向曲线间直线长度较短时，可考虑改为卵形曲线；当直线长度较长又满足不了6 V时，增加直线长度不适应地形对工程规模、环境影响较大时，可结合实际情况考虑限速，同时在部分省份可根据地方规定降低至4 V 标准执行［1］，可通过透视图或BIM技术模拟检验是否会产生视错觉。

2.2.2 最大长度

根据交通心理学研究，当高速公路直线长度过长，公路形式过于单调，环境缺乏变化时，经常会导致驾驶员放松警惕，易引发车祸［2］。因此现行路线规范中，对于最大直线长度的要求表述为：直线的长度不宜过长。受地形条件或其他特殊情况限制而采用长直线时，应结合沿线具体情况采取相应的技术措施。条文说明中对技术措施进行了进一步阐述：当具体项目中因条件限制采用长直线时，应结合运行速度分析和安全性评价，增设必要的提醒和警示标志，避免出现驾驶疲劳等现象。

规范中未给出长直线具体的界定长度，实际的工程设计中，一般参照日本和德国的规定，直线路段的最大长度（m）控制在设计速度的20 倍［3］。长直线主要出现在跨越江河湖泊等大型水体的桥梁、穿越山岭重丘的长大隧道，以及戈壁荒漠等地形平坦、地物稀少的地区，对策主要是采用限速、警示等管理标志，同时在有条件时增加路侧视线诱导设施。

对长直线的灵活运用原则是避免过长直线，但也不人为地设置曲线增加工程规模和路线里程，涉及长直线的设计应注意以下几点：（1）在长直线上纵坡不宜过大，一般应小于3%，因长直线再加下陡坡更易导致高速度。（2）长直线与大半径凹竖曲线组合为宜，从视觉上使生硬呆板的直线得到一些缓和。（3）道路两侧过于空旷时，宜采取植不同树种或设置结合当地文化的硬质景观等措施，以改善单调的路容。（4）对于隧道段的长直线，宜采用变换内装饰等措施，减少疲劳感。

2.3 缓和曲线

缓和曲线的设置目的是通过平面曲率的逐渐变化，适应汽车转向操作的行驶轨迹及路线的顺畅，避免行车方向的突变和离心力的突然产生，同时作为超高变化的过渡段，使得行车顺适。缓和曲线的主要指标为长度和A 值。长度要求主要考虑按超高过渡所需长度来控制，同时规定了最小长度来确保平面线形过渡的需要，A 值R/3～R 的范围要求主要是按视觉过渡要求控制。

缓和曲线的设计，长度应当满足最基本的超高渐变和线形过渡要求，在此基础上适当加长对平面过渡的顺适有利，但不能一味追求加长缓和曲线。

平原微丘区，路线平面布设主要受地形地物限制，布线相对自由，圆曲线半径一般较大，此时缓和曲线长度可适当加大。山岭重丘区，地形一般比较复杂，而且多受地质条件限制，缓和曲线的长度对圆曲线位置的影响较大，进而影响工程规模，缓和曲线A值宜取较小值，确保满足超高过渡和平面过渡需求的最小长度即可。设计中，地形复杂地区尤其要注重和地形的吻合度，同时应注意避免将缓和曲线伸入大型桥隧构造物起止段，对位于缓坡或竖曲线顶部、底部的缓和曲线，应尽可能控制缓和曲线长度。

3 纵面主要技术指标的运用

3.1 坡度坡长的运用

纵面指标里的最大坡度和最小坡长以及陡坡对应的最大坡长等限制的规定，主要考虑各种机动车辆的动力性能、制动能力以及行驶的连续性等要求，关系到行车安全，应该严格遵守。最小坡度的规定主要从道路路面排水的角度出发，可以适当灵活掌握。

对于地形复杂的山区项目，应合理搭配陡坡和缓坡，增加纵坡变更次数和竖曲线比例，使纵断面设计尽可能契合地形，减少高填深挖。

平原地区，由于平面指标普遍较高，不应通过缩短坡长增加变坡点的方法降低工程规模，避免直线或大半径平曲线范围内出现多个竖曲线的不利组合。在非雨量充沛地区，横坡满足排水综合坡度要求的前提下，可以降低纵坡坡度甚至采用平坡，但需对边沟进行纵向排水设计。

3.2 竖曲线的运用

规范中的竖曲线最小长度及最小半径，是根据汽车行驶力学计算出的缓冲汽车行驶冲击力的需要和保证车辆视距的需要所确定的，关系行车安全，应该严格遵守。条件受限情况下采用极限指标时，应进行经济技术论证。

对于高速公路的互通、服务区范围内，因运行条件复杂且变化频繁，对视距有着更高的要求，规范要求采用满足视觉要求的竖曲线半径。在实际应用的过程中，因采用一般值控制对工程规模影响较大，通常按规定的极限值控制，条件受限严重的主线路段可按分合流鼻的位置分段控制。

即使在平原地区，如果不是高速公路的互通、服务区路段或一般公路的平交口路段，也不应过分追求采用满足视觉所需的竖曲线半径。

4 平纵组合的运用

《公路路线设计规范》JTJ 011-94 对平纵组合设计的要求极为严格，规定：平曲线与竖曲线应相互重合，且平曲线应稍长于竖曲线（见图1）。

图1 《公路路线设计规范》JTJ 011-94平纵组合示例

《公路路线设计规范》JTG D20—2006 要求：平、纵线形组合设计原则为宜相互对应。当平、竖曲线半径均较小时，其对应程度应较严格；随着平、竖曲线半径的同时增大，其对应程度可适当放宽；当平、竖曲线半径均大时，可不严格相互对应。《公路路线设计规范》JTG D20—2017与JTG D20—2006版要求相同，仅增加“平曲线宜比竖曲线长”的表述。

《公路路线设计细则》（总校稿）中对指标掌握的尺度进行了进一步说明：一个平曲线与一个竖曲线组合时，平、竖曲线宜相互对应，且平曲线稍长于竖曲线，形成“平包竖”。高速公路、一级公路，当平曲线半径小于2 000 m、竖曲线半径小于15 000 m 时，平、竖曲线的组合应予慎重；当平曲线半径大于6 000 m、竖曲线半径大于25 000 m 时，可不强调平、竖曲线的对应关系。

梳理路线规范对于平纵组合设计要求的变化，凸显出“设计创作”理念的趋势，强调设计师的作用，在受限的情况下结合前后路段平纵指标均衡性、平纵横指标的组合情况及对工程规模的影响程度等，对平纵组合不利情况做出综合判断，合理掌握平纵组合对应程度。

规范所指的平纵组合对应程度可适当放宽的设计空间主要在平曲线半径介于2 000～6 000 m或竖曲线半径介于15 000～25 000 m的范围，如条件受限、过于强调平纵组合会导致工程规模增加较多，可适当放宽平纵组合要求，但需注意满足以下几点：

（1）前后路段指标的均衡性。

前后路段的平纵面指标包括曲线半径和曲线长度应较为均衡，避免指标突降和平纵配合不对应的不利组合，易引起驾驶人员的反应不及或过度反应。

（2）合成坡度要满足规范要求。

合成坡度既不能过小也不能过大，合成坡度过小会引起路面排水不畅引发交通事故，合成坡度过大会引起车辆横向滑移倾覆，尤其是积雪冰冻地区。

（3）保持一定的通视距离。

平纵组合不能严格对应的路段，平、纵面指标应满足停车视距的要求。同时对平纵组合放宽的路段，尤其是纵面凸曲线与平面S 形曲线拐点存在重合的情况，应通过道路透视图检验视觉诱导效果，避免出现线形扭曲或去向不明的现象。