高速公路的选线与路线设计策略

李 楠

（甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司，甘肃 兰州 730000 ）

0 引言

经济的进步为社会的可持续性发展注入了新的动力，为满足社会的发展需求，基础工程与配套设施数量相较以往也有了明显增长。作为决定交通运输质量的关键因素，高速公路的重要性毋庸置疑，该类工程建设工作推进复杂且艰巨，因此为保证整体工程建设质量需要明确其选线与路线设计对其最终建设效果的重要意义，路线设计效果直接决定了高速公路后期运营状况与其使用安全性，其使用寿命也与选线与路线设计环节有着紧密联系，因此对该类型工作应用过程进行深入分析具有极为重要的现实应用价值。

1 工程概况

本文举例工程位于西部地区高速公路，设计总里程为45 千米。该条高速公路在对其主线进行设计时需要严格遵从高速公路的建设标准，所需要修建的路基宽度为25.5 米，设计完成后需要满足通行时速每小时80 千米的应用需求。在高速公路与立交连接线位置所建设的道路所依据的为一级公路标准，为满足这一要求需要修建路基宽度为12 米的双向双车道道路，需要满足通行时速每小时60 千米的应用需求。

2 高速公路路线选型设计要点

2.1 满足路线安全性原则

在直行高速公路线路选型任务时所必须遵循的主要原则就是保证其应用的安全性。对于高速公路来说其安全性不仅仅代表着高速公路本身的安全应用性能以及使用寿命，更为关键的是需要确保在高速公路行驶车辆的通行安全，这就要求在高速公路选线过程中应最大限度的避免其中囊括的不良地质区，典型的包括泥石流以及滑坡等灾害频发的位置、地震活动发生频繁的位置以及其他影响高速公路建设质量的特殊地质区域等[1]。另外若预计所建设高速公路所在区域的地基较软，又或者其所在位置地质构造具有断层区的特点，为避免高速公路建设效果与施工效率受到不良影响，也应尽量避开此类型区域。而若所处位置特殊地质构造区域无法有效规避，那么在设计之初就应对高速公路某些位置的道路结构进行特殊的加固处理，以保证线路的通行安全性与稳定性。

2.2 以经济效益化为主要目标

确保高速公路的建设经济效益同样是在为高速公路选线时需要遵循的主要原则[2]。由于高速公路覆盖范围较广且施工周期较长，因此资源消耗量极大，不仅仅在施工期间需要耗费大量资金，由于高速公路的特殊性为保证其可持续性的安全使用效果也应做好后期维护工作，维护环节同样需要耗费大量资金以保证护理养护效果。经济效益化主要指的是在高速公路建设完毕后的实际使用状况以及公路的使用寿命。高速公路的选线环节通常需要穿越较多区域使得其所对应的地形条件较为复杂，为保证企业建设效果就需要对其做科学有效的改造处理，这样以来无论是高速公路的资金还是技术投入成本相较普通工程来说要大得多[3]。为缩减成本投入并提高高速公路建成后的应用效益，就需要再选线环节关注其对于当地经济发展的重要意义，例如服务业以及旅游业等均是需要重点考虑的经济发展要素，从而保证高速公路的高频次使用效果，为区域经济的进一步提升提供基础条件。

2.3 达到生态环保标准

高速公路在建设过程中不可避免的会对周围的生态环境造成一定破坏，因此在路线设计之初就应考虑不同地域的生态环保要求，需要尽量保护高速公路所囊括区域内的人文自然环境，尤其是对于有重要历史价值的文物、建筑更需要提前制定科学合理的防护方案，在无可规避的位置选择延长线路绕行该区域[4]。在建设完毕后需要统计建设过程中对周围生态环境造成的破坏，并需要在工程建设后期进行环境修复以保证公路最终的建设质量。

2.4 因地制宜

为高速公路设计路线时需要充分考虑到地域环境特征，只有充分考虑到当地的地形条件才能保证高速公路路线设计的合理性。横断面的合理应用以及保证其各个平面处于顺畅状态，同时融合地形优势，就能够在联系曲面设计与线型因素后达到高速公路与环境融为一体的目的，在保证公路运行效果的同时也在一定程度上延长了公路的使用寿命。

3 高速公路路线设计方法与要求

3.1 严格依据工程地质条件以保证线路规划的合理性

由于本文所举例的高速公路建设工程所在区域为西部地区高原地带，横断山脉较多且地势的整体起伏较大，山路凸显出了崎岖特征。加上此处的高原峡谷与山间盆地分布交错，使得该位置的地质构造活动发生频率较高，某些位置经常会出现间歇性的强烈抬升甚至剧烈沉降[5]。这样一来，长期的剥蚀使得该地区地形地貌具有独特的构造侵蚀堆积特点。从本工程的施工图纸来看其整体构造呈现歹字型，在其施工区域内的应力场具有复杂特点，地震活动产生频率较高，平均每0.45 秒就会出现一个较为明显的地震应力波，这就要求无论在此处所建设的何种建筑物均要求其抗震等级需要达到8 度以上。为保证高速公路工程的建设安全性与使用效果，选择应用了延长路线的方式最大限度的保证了施工的安全性，应为其后期的运营维护提供了方便条件。

3.2 竖向线形设计

竖向线性设计简单来说就是以竖向变化为基础所制定的高速公路线路设计图。以高速公路修建坡度以及竖曲线半径等设计参数确定环节为例，应充分考虑到高速公路在建设过程中所凸显出的数项变化情况以及周围环境的建设状态，所最终获取到的数据与高速公路上行驶的车辆最大速度有着极为紧密的联系。由于本条高速公路所在位置包含多处山脉，在地势起伏波动较大的情况下使得其海拔变化十分明显[6]。为保证高速公路建设完成后的行车安全就需要对数曲线半径的最小值予以充分考虑，以保证其坡长距离的最短效果。充分考虑到周围环境条件并联系设计图纸分析结果后，发现纵向坡度变化在2%左右时能够凸显出最佳的应用效果，满足行车视距规定的基础上能够确保车速调节的有效性，其也是保证车辆在高速公路上行驶安全的重要基础。

3.3 平面线形设计

若从物理学角度看车辆在平面线形条件下行驶时的运动为离心运动的一种，因此为保证车辆在该类型曲线条件下的行车安全性就必须确保所产生的横向摩擦力与设计规范以及相关标准相符。平曲线条件下车辆在行驶状态使车速平方与离心力之间呈现正比例关系，而若条件变为曲线半径范围内则呈现反比例关系。由于行车过程中不可避免的会出现离心力，这使得处于行驶状态下的车辆极容易在离心力的作用下增大侧向滑移以及横向倾侧现象的发生风险，车辆中的驾驶员一旦感受到外界环境的不同变化将使得其精神立刻处于高度紧张状态，慌乱下极容易导致其做出不理智行为，这也是在该类型高速公路中交通安全事故发生概率较大的主要原因。为解决以上问题，在平面线形设计之初就要充分考虑到以下几种情况以保证行车安全性：第一是平曲线的限制条件应以最小曲率半径为基础，第二则是在连接平曲线时应尽量选择缓和曲线。充分考虑以上条件后最终确定在本条高速公路中的平曲线设计上所选择应用的连接长度设定为150 米，模拟实验中发现车辆驾驶过程中若在曲线内进行运动能够保证其有足够的横向摩擦力。

3.4 竖向与平面线形组合设计

为尽量规避不良地质条件或满足设计规范的相关要求，高速公路在修建过程中不可避免的会出现绕行情况，这就要求作为公路设计师应结合平面线型与竖向线型，线性组合舒适度以及其适应决定了最终高速公路的行车安全以及其使用效果[7]。由于本公路所处位置地势起伏较大，线型过度不自然，这就要求设计师应充分考虑到行车安全性因此必须采取以下几种措施：第一是应构建满足设计条件的交通标志线，交通标志线的颜色应醒目以更好的提醒司机对该路段的注意力；第二是应设置适当的视线诱导设施，构建合理的防护设施能够最大限度的降低交通事故的发生风险。

另外为保证高速公路建成后的使用安全性，线路设计之初还应综合考虑不同的地势环境条件，直线、缓和曲线以及原曲线需要保证其应用的合理性。地势平缓地区应尽应用直线设计方案，但需要注意的是若在直线区域保持长期行驶极容易让驾驶员产生驾驶疲劳，因此可以在其中融入缓和曲线以及原曲线以减少驾驶人员的疲劳感[8]。另外在设计高速公路路线时还应考虑到曲线应用效果，平曲线与竖直线的良好结合是确保驾驶人员行车过程中过度连续性的关键因素，从而避免出现安全事故。

3.5 线路交叉设计

作为高速公路在实际修建过程中不可避免的情况，线路交叉需要设计人员重点考虑，这其中互通立交又是工程建设过程中的重中之重，过多的线路交叉或线路交叉设置不当将会提高高速公路建设难度，主要包含以下几点：第一是若选择应用小范围的交叉方案，受到本工程所在位置的地形限制因素的影响想要保证交叉面积的扩展效果较为困难；第二是若选择建设大坡度道路将会影响行车的稳定性与舒适性，这也是在交叉口即容易出现交通安全事故的主要原因；第三是若行车视距较小，行车的安全风险将会增大。为解决以上几点问题，不仅需要对立交平纵线型进行优化，也需要做好匝道分合流段线型过度的完善工作，重点强调平交口渠化设计的重要性，联合周围实际条件制定高速公路服务质量的提升方案，以保证行驶车辆安全性能与预期设计目标相符。本工程设计施工图纸立交采取了全互通方案，这与预先推荐的方案相同，需要对立交匝道的布设进行进一步的优化并需要增大高速匝道转弯半径，同时应强化交通安全设施设计以提升行车安全性。针对于高速公路连接立交桥的过度位置，应将重点放在线型指标提升与工程规模缩减上，并需要对互通立交方案进行优化与详细设计，在与专家进行沟通后对其中连接不畅的位置采取合适手段进行处理，以确保连接的通畅性行车安全性。

4 结束语

综上所述，对于高速公路来说在其选线时需要以环保原则为前提，且需要综合考虑施工安全性以及其所在位置的地形条件，以绿色选线为基础的建设标准，只有这样才能在最大限度的避免对自然环境造成较大破坏的前提下制定科学合理的高速公路路线设计方案。这样以来无论是高速公路的使用寿命还是其安全性能均与规定要求相符，其也是为高速公路所覆盖区域经济发展速度进一步提升奠定坚实基础的关键因素。