山区高速公路线路设计的常见问题及解决对策

要海亮

(山西省交通规划勘察设计院有限公司，山西 太原 030000)

1 山区高速公路路线平面设计问题和对策

1.1 设计方法方面

平原地区的地形条件比较单一，控制条件不多，在设计中借助交点直线法可以增加定线速度。而在山岭重丘区，因地形条件往往比较复杂，而且在路线布设过程中存在很多限制条件，所以若在设计中借助交点直线法，会影响定线效率，使线形呆板，无法和地形相符合，影响平纵组合效果，最初的设计意图无法实现。对山区高速公路进行平面定线的过程中，需要和沿线的地形条件充分结合，通过曲线定线，确保线位布设和沿线的地形条件完全吻合，以此尽可能减少或避免高填深挖，并能在路段中使平面线形均衡达到均衡。目前，高速公路工程的勘测设计水平不断提高，包含DTM与GPS等技术在内的新型勘测手段应用极大的提高了对各类基础资料的实际利用率，同时通过对现代设计软件的引入，还进一步提高了实际的线形设计工作效率。定线时，若能借助这些手段进行路线调整，则能有效保证方案合理性，使最初的设计意图得以充分体现。

1.2 缓和曲线应用方面

山区高速公路工程设计时，只通过对直线与圆曲线之间的组合形成的平面线形难以和地形相符合，若能合理应用缓和曲线，则能解决直线与圆曲线存在的不足。如果在设计中借助曲线定线法，则山岭重丘区这一地形条件下由相邻两条圆曲线形成的夹直线，其长度无法满足要求，此时通过合理设置缓和曲线，则能使曲线之间在径向实现对接，保证线形的圆顺性；通过对曲线长度的适当调整，可以解决直线较短的问题；良好的和地形条件相吻合，克服地形地物等因素的影响。基于此，在山区高速公路中，缓和曲线除了能满足超高方面的要求，还能作为除了直线与圆曲线之外的重要线形控制要素。

1.3 横向视距控制方面

考虑到侧向障碍物一旦进入到视线范围会对纵向视距造成影响，故横向净距是确定平曲线指标过程中的重要检验标准，设计过程中通常对挖深相对较大一侧的横向视距比较重视。但事实上当高速公路设有中央分隔带时，因行车道右侧往往会设置碎落台、硬路肩或排水边沟，所以横向净距应达到4.0 m以上。同时，开挖面需要进行整体防护，通常不会由于障碍物的存在导致视线被阻隔，基本都能满足设计时速条件下对停车视距提出的要求，但行车道以内横向净距很容易被设计人员忽视。山区高速公路所设中央分隔带总宽一般为1.5 m以上，左侧路缘带总宽则在0.5 m左右，若设计时平曲线半径的选择不合理，则会使横向净距不足，在中央分隔带种植的树木将超出视线，使半径较小的曲线段无法满足停车视距提出的要求。当山区高速公路采用60 km/h与80 km/h两种设计时速时，因受到地形条件的限制和影响，平曲线指标大多会采用中低值。若该山区高速的小型汽车占比较大，则为了保证行车安全，需要对线形予以改善，或对种植在中央分隔带中的树木高度进行调整。对此，设计过程中应充分考虑地形条件，在尽量不增加工程量基础上，增大平曲线半径，使停车视距切实达到要求，也可通过加长缓和曲线与加强视线诱导来确保横向净距达到要求。

2 山区高速公路路线纵面设计问题和对策

2.1 坡长限制方面

我国相关技术规范针对坡度坡长给出了明确要求和限制，在纵面设计过程中，为切实满足规范要求，通常会采用台阶坡的形式。但事实上，台阶坡并不适合设置，因为很多时候台阶坡都无法和地形相符合，使平纵之间的组合不合格，导致工程量大幅增加；增加变坡点的数量，使车辆驾驶者不得不频繁换挡。对下坡车辆而言，变坡点较多会影响到行车舒适性；当两端长陡坡之间存在长度较小的缓坡时，如果插入竖曲线，会使变坡点之间存在的直线坡长度很短，或基本上不存在，即便汽车驾驶员频繁换挡也无法得到真正的休息。在交通量相对较大的混合交通情况中，因不同车辆的性能存在很大差别，当自行车与农业车的比例较大时，可采用台阶坡。而对高速公路而言，车辆性能都很高，而且分道行驶，设有专门的超车道与应急停车道。如果公路的交通量接近其下限值，则载重车辆在爬坡过程中对尾随车辆造成的影响实际上并不大，满足纵坡与坡长方面的要求即可。在这种情况下，若在各个路段均增加坡长要求，强行把纵坡设计成一个台阶坡，则纵面线形将无法得到改善，并且还有可能和地形条件不相符，导致工程量增加。对此，当公路的交通量相对较小时，在地形条件较为特殊的段落，若纵坡坡度小于4%，则应适当放宽对坡长提出的要求和限制。

2.2 爬坡车道方面

爬坡车道设计案例并不多，在规范中只提出了一般原则。伴随山区高速公路快速发展，该问题越来越突出。在山区高速公路中，纵面线形会受到越岭标高因素的影响，如果地形条件的影响很大，则平面上很难采用现有地形来展现，或需要通过长大隧道和高架桥相结合的方式来解决越岭问题由于造价太大未被采纳时，都可优先考虑越岭线方案。如果越岭线是一条连续的长大纵坡，则当设计时采用最大纵坡值，同时坡长远超限制坡长，且地形上支持爬坡车道的设置时，可进行爬坡车道的设置。然而，山区公路对环保普遍有较高的要求，设置爬坡车道难免开挖面很大对环境造成影响，并且造价的增加往往很大，所以需要在反复对比以后再确定是否需要采用该方法。在规范要求的最大纵坡以内，大部分车辆的动力性能都能满足爬坡要求，设置爬坡车道以后，能在交通主流当中对速度较慢的爬坡载重车辆进行分离，避免小型客车车速受到影响，使道路发挥出应有的服务水平，避免相同方向上因车速相差太大导致追尾。

2.3 竖曲线半径确定方面

(1)凸形竖曲线。因地形和工程量因素的影响，经常出现半径较小的连续短平曲线和半径也较小的连续大纵坡竖曲线相组合的情况。此时虽然平纵比较容易一一对应，但忽视了视距方面的要求。山岭重丘区中，因地形地貌复杂，且植被茂密，所以驾驶者会感到视觉空间很小，而如果采用了以上平纵组合方式，由于自身的平纵指标就较低，所以很难判断之前道路的具体去向，若在纵面上存在断背曲线，则会对行驶安全造成很大影响。对此，可通过对平曲线半径适当调整来解决，在尽量不增加工程量的基础上，增大一定曲线的半径，以此增加视距，使曲线上的任何一个点都能看清前方平曲线发生的变化。

(2)凹形竖曲线。凹形竖曲线的半径一般很容易达到规范要求，但某些设计人员为了使凹形与凸形曲线的指标达到均衡，会增加一定凹形曲线的半径。这样一来，一方面会增加工程量，另一方面会因为纵坡值相对较大，频繁起伏，不得不采用集中式排水。对此，在设计过程中不能为了高指标而随意增加凹形竖曲线的半径。

3 结 语

路线设计具有较强的复杂性，尤其是山区高速公路工程，极易受到地形条件与其他因素的影响。经过多年的探索与实践，提出采用高科技技术辅助路线设计，助力线形设计与检验。经过工程设计实践获得不错的成效，被广泛应用。山区高速建造条件更为复杂，面临很多挑战与问题，文中结合公路设计，总结设计方法，供行业人员参考借鉴，愿与同行及相关专家共同探讨公路设计，提出更多的设计方法与理念，促进公路建设与发展。