公路路线纵断面关键设计要点分析

杨敏、郑海兵

（江西省交通设计研究院有限责任公司，江西南昌 330052）

0 引言

在公路设计过程中，纵断面设计的关键点在于采取科学的设计方法，确定道路的坡度、标高以及其他相关参数，以确保其安全性、舒适性。通过科学的纵断面设计，可以使公路路线适应地形起伏、满足交通需求，并最大限度地减少对自然环境的破坏。因此，进行有效的纵断面设计在一定程度上能够推进公路项目的有序进行。

1 公路路线纵断面设计原则

公路路线纵断面设计原则主要有纵坡设计原则、高差设计原则、横坡设计原则、路肩设计原则和排水设计原则。

第一，纵坡设计原则。根据道路等级和设计速度确定纵坡坡度，以确保车辆能够平稳行驶。此外，在坡度变化处适当设置过渡段，使车辆过渡平稳，以减少不必要的冲击和颠簸。注意避免设置过长的坡度，以免影响驾驶员的视线和行车安全。

第二，高差设计原则。根据道路的地形条件，合理设置路段的高程，以确保路面的平整度和行车的舒适性。在山区或起伏地形区域，应充分利用山体或山谷的自然条件，减少路基挖方或路堤填方的数量，以降低工程难度和成本。

第三，横坡设计原则。根据路段的弯曲程度和设计速度，确定横坡坡度，以确保车辆在弯道处的稳定性和安全性。在弯道处设置适当的超高或超宽，使车辆能够顺利转弯，减少侧向力，避免出现侧滑的风险。

第四，路肩设计原则。应根据道路等级和设计标准，合理设置路肩的宽度和坡度，以提供足够的停车空间和紧急情况下的车辆躲避空间。在山区或高边坡区域，还需要设置适当的护坡措施，防止发生土方滑坡和路基沉降等地质灾害。

第五，排水设计原则。应合理设置排水系统，设计时应将路面排水、边坡排水和路基排水考虑到设计范围内。根据道路附近的地形和地质条件，确定合适的排水设施和排水斜度，以确保道路排水通畅，防止出现积水和路基软弱等问题[1]。

2 公路路线纵断面设计内容分析

2.1 山岭重丘区条件下的标高控制

为了控制山岭重丘地形的标高，首先需要精确测量地形和地势数据，以确定最高点和最低点。然后，设计者可以采用切填法，通过在陡峭山坡上进行切割和填充，以平整道路，减少坡度变化，确保驾驶安全。此外，需要规划适当的坡度和曲线半径，以降低坡度梯度，使车辆在上下坡道路上更容易控制，减少制动距离。同时，应考虑适当的排水措施，避免水流对道路造成侵蚀和损害。

2.2 山岭重丘区条件下的纵坡设计

对于沿河路段的纵坡设计，应注重纵坡的平缓性。首先，沿河路段地势较为平坦，车辆行驶相对稳定，因此在纵坡设计时，应该尽量避免过大的坡度变化，使纵坡线具备平缓性，这种方式能提高驾驶的安全性和舒适性，减少车辆在纵坡上的冲击和制动压力。

其次，在高等级路段的纵坡设计中，需要根据实际情况和现场需求进行线形设计和调整。高等级路段通常具有较高的车流量和行驶速度，因此在纵坡设计时需要充分考虑交通流量、车速要求和路段特点。通过调整纵坡线形，使其符合现场道路通行的需要，消除纵坡对行车的不利影响，提高路段的通行能力和安全性。

最后，在纵坡设计过程中，还需要充分考虑土地利用、环境保护和施工条件等方面的因素。合理的纵坡设计能够减少土地利用和环境破坏，并提供良好的施工条件，降低施工难度和成本。

2.3 转坡点位置的确定

在相邻两条路线设计中，转坡点设计极为重要，即纵坡线交点。两个转坡点之间的水平距离是坡长。在转坡点设计中，首先需要进行公路路线的规划和设计。根据公路的起终点、道路等级、交通流量、道路使用功能、交通安全要求以及地形地貌等因素，确定相邻两条路线之间的转坡点位置，确保转坡点的选取符合实际需求。

其次，需要进行工程开挖和填方的合理设计。通过分析地质条件和土石方量，确保填挖的平衡性，避免过大的挖方或填方量对工程造成不利影响。

再次，合理设置转坡点的纵坡度和坡长，使转坡点在道路纵向剖面上的过渡平稳，从而使车辆行驶舒适，并满足设计标准和要求。

最后，在转坡点设计过程中，各个方面要素的协调和处理也是至关重要的。例如，与相邻路线的横断面衔接、与周边环境的协调、与排水系统的配合等。这些方面的处理需要充分考虑转坡点的位置、地形条件、水文特征等因素，确保转坡点与周边环境的协调性和道路运行的顺畅性。通过选择和设计合理的转坡点，可以实现相邻两条路线之间纵坡的过渡平稳，提高公路的通行安全性和舒适性。同时，合理设置纵坡度与坡长，能够确保土石方填挖的平衡性，提高工程的经济性和可行性。在转坡点设计中，需要综合考虑各个因素，进行科学合理的决策，以达到最佳的设计效果，保证公路工程的质量和可持续发展[2]。

3 案例分析

3.1 工程概况

某公路路线纵断面设计中，确定各项设计方案，相关的技术指标见表1。

表1 某公路路线纵断面设计相关技术指标

3.2 纵坡设计

3.2.1 纵坡设计的步骤

（1）设计前的准备。根据设计图纸中的规定比例进行工程桩号、标高的设置，做好现场标记和复核检测工作，并进行路线的描绘处理。在设计中，平曲线的组合设计极为重要，要按照工程的技术标准，从缓圆曲线、圆直线、直圆曲线等实现桩号的控制。各项方案设计均需符合要求，以提高线形的设计效果。

（2）标注控制点。在公路工程项目的设计中，需要进行点位布置，其中包括标高控制点的设置。这些控制点的主要目的是标记公路的起点、终点、涵洞、桥梁等关键位置，以实现综合性设计。设计时，应注意根据实际情况选择合适的控制点位置，以确保其覆盖关键部位，并满足工程施工和监测的需求。

（3）试坡。对于已经标注控制点的纵断面，需依据目前的公路路线选择基本原则以及设计标准，结合地形变化情况，以上述各项标高控制点为根据，进行试坡线的布置。在布置试坡线之前，需经过多方面的方案对比分析，并综合分析各项参数，使试坡线符合要求。值得注意的是，试坡线的布置还需要综合考虑地形起伏、土壤条件、水文条件等因素，通过方案对比分析和参数综合性分析，确定最优的试坡线布置方案。试坡线的布置应符合公路路线选择的基本原则，同时满足设计标准和相关规范的要求[3]。

（4）调整。在公路工程的纵坡度设计中，需要综合考虑道路类型、交通流量和车速等因素，以确保行车安全和通行的顺畅性。最小纵坡度的设置则要考虑水平设计标准和交通安全的要求，以保证车辆的稳定行驶和减少制动力。此外，对坡长的限制也是为了控制过长连续上坡或下坡对车辆行驶的影响。在纵坡度设计过程中要平衡平坡段和坡度变化段的比例，以提供舒适的行车环境。如果发现纵坡度存在问题，如过陡或过缓，应立即进行调整和改变，以使其符合道路通行标准。

（5）核对。在公路工程中，特别是对高填深挖的部位需要经过详细的计算和分析，以确保填挖高度、坡脚和挡土墙等要素符合设计要求。在应用横断面设计图时，需要进行全面的检查与核对，以确认各项要素是否符合标准。填挖超标可能导致坡面出现稳定性问题，坡脚过大可能影响道路通行和交通安全，挡土墙过长可能增加工程成本和施工难度。面对此类情况，应立即调整坡度、增加支撑结构或优化挡土墙设计等，以保证横断面的稳定性和安全性。

（6）定坡。对公路工程项目进行标高、边坡点、坡度值方面的检查，以达到准确标准，并执行相关技术参数。在该工程中，坡度值按照0.1%设置，变坡点应调整到10m 的整桩号上。

（7）设置竖曲线。在公路工程中，在路线转折部位通常会布置竖曲线，以平缓车辆在转弯处的转向和高低变化，从而使车辆通行达到平顺性要求。布置竖曲线时应结合相应的设计标准和规范完成，并分析确定各个竖曲线要素，如超高、过渡曲线长度等，以提高路线的运行效果和安全性[4]。竖曲线的设计还应注重落实竖曲线半径的控制，根据道路的等级和车辆的行驶速度确定合适的曲线半径。

（8）在公路工程项目中，对于每个桩号部位的填挖参数值的计算和分析是必不可少的，填挖参数值的准确计算可以保证公路工程施工的顺利进行和质量的控制。通过对桩号部位地面标高和设计标高的计算和比对，确定合适的填挖参数值，以满足实际施工的需求。需要注意的是，在计算和分析填挖参数值时需要综合考虑地形地貌、土壤条件、工程设计要求等因素。通过合理的计算方法和专业的工程技术，确定填方和挖方的体积、边坡坡度、边坡长度等参数，以确保公路工程施工的平稳进行和工程的安全性。

3.2.2 纵坡设计要点

（1）最大纵坡。在该项目中，基于技术标准和规范的要求，将最大纵坡设定为7%。这是基于对山岭重丘区地形的分析和评估，结合公路建设的安全性和车辆行驶的舒适性进行决策的结果，这样能够有效控制施工过程中的坡度变化，提高工程的稳定性和可持续性。同时，在设定最大纵坡时，还需综合考虑交通安全、车辆性能和行驶速度等因素，以提供适当的车辆操作空间和行车安全保障，确保路线在山岭重丘区的通行效果和可靠性[5]。

（2）最小纵坡。在对该项目进行现场调查和地形分析后，发现地形条件变化较为显著。为了确保道路的平稳性和车辆行驶的安全性，结合最小纵坡的设计标准和具体工程情况，决定将最小纵坡设定为0.3%。通过设置适当的最小纵坡，可以确保道路在各种地形条件下的水平和纵向排水效果，并提供良好的车辆操作空间。同时，根据工程具体情况，结合地形的陡峭程度和地貌特点等因素，进行适当的调整和优化。

（3）合成坡度。合成纵坡应根据计算结果设定，严格执行目前我国发布的公路设计标准，从汽车行驶特性、实际排水要求等方面出发，设计最大允许的合成坡度。该项目的最大合成坡度为10.0%，符合公路工程的运行需要。在设计合成坡度时，需要根据计算结果进行设定，以确保道路的合成坡度符合要求。

3.2.3 竖曲线设计

在纵断面中有两条纵坡线相交的部位，是转折的重要节点，能够使车辆行驶达到安全性、舒适性标准，确保车辆行驶的平顺性，应设置成曲线的形式，这就是竖曲线。在竖曲线设计中，一般会选择使用平曲线或二次抛物线的形式，但是在设计和计算环节，二次抛物线设计有着更好的效果，操作也更加方便。

当汽车行驶在竖曲线的公路中，如果半径设计比较小，会阻碍驾驶员的视线。为了确保车辆行驶的安全性，需控制竖曲线的最小半径或者最小长度，以符合车辆通行的需要。由此可见，确定竖曲线长度时应根据车辆通行的需求和标准，并考虑设计速度参数。

4 结语

综合以上分析，公路路线纵断面设计作为一项系统性工作，对设计要求非常高。通过对上述案例分析后发现，选择合理的纵断面设计可以提高道路的通行安全性、舒适性和效率，为用户提供良好的交通环境。在设计过程中，还要综合考虑地形条件、交通需求、环境保护和工程可行性等因素，以确保设计方案的科学性和可行性。同时，随着技术的不断发展和标准的更新，纵断面设计也需要与时俱进，紧跟最新的设计标准和规范要求，以实现公路工程的可持续发展，为人们的出行提供更加便捷、安全和舒适的交通网络。在今后的公路工程设计中，应不断提高纵断面的设计水平，创新设计方法，利用先进的技术手段，充分发挥设计人员的专业知识和经验，以确保公路路线的纵断面设计符合最佳实践和标准要求。