高等级公路线形设计的有关问题探讨

李斌

摘要：线形是构成高等级公路的骨架，不仅会影响后续车辆通行的舒适性与安全性，也会对整个公路工程项目当中的路基、桥涵、沿线设施以及交叉部位等构筑物本身的建设规模产生极大影响，所以必须要对公路的线形进行科学设计。特别是在建成公路之后，由于线形是伴随着工程长期存在的，如果对其进行改变，就会耗费较大的工程项目投资。因此，为了全面提升高等级公路建设的质量与经济效益，就必须高度重视公路线形的设计。

关键词：高等级公路；线形设计；问题；措施

1高等级公路线形设计的重要性

线形作为高等级公路工程基本“骨架”的重要组成部分，将对整个公路工程项目的质量和经济效益产生重大影响。首先，从公路运维管理的角度出发，控制公路运维成本和费用，确保公路设计的整体经济效益。其次，根据驾驶员对道路本身的驾驶视角，确保线性设计能够为驾驶员提供更为适宜的视觉环境，使驾驶员能够感受道路的驾驶舒适性。为避免因道路变形或线路突变而影响驾驶视觉和驾驶舒适性。因此，合理的线性设计是保证行车安全的必要条件。第三，合理的道路线形设计可以加强道路设计与周围景观环境的协调。第四，通过道路线形设计，使整个道路建设与周边地形、土地、甚至土地利用等相关建设条件相一致。既能提高公路建设的整体便利性，又能更好地解决整个工程的造价问题。第五，道路线形设计涉及到高等级公路与纵曲线、纵坡线、纵、横向线形、缓和曲线等相关设施的协调与平衡。圆曲线与直线保持良好的组合协调，从而全面提高高等级公路的设计效果。

2高速公路线形优化设计要点分析

2.1线形设计基本步骤

(1）全面布局。高速公路项目参建各方的项目负责人应从宏观角度来共同确定公路路线走廊带，即按照规划文件要求和地形地貌找出路线起点、终点和沿线重要控制点，并连接起来，可得到路线走向，并明确公路技术等级、建设标准及其在旅游区交通网中起到的作用。（2）逐段安排。在路线全面布局完成的前提下，设计人员需要在对现场初步勘测的基础上将公路路线的控制点进一步加密，从而确保路线沿线各段的技术指标满足规范要求。（3）详细定线。公路各专业设计人员应对现场地形地貌、水文地质等条件详细勘测，并将纸上定线和实地勘测定线相结合，对不合理的路线进行适当优化。详细定线的关键是在重要的控制点间开展反复插点，在综合考虑平、纵、横指标及路线经济性的前提下定出道路中线。

2.2基于安全性与实效性原则的总体设计策略

安全问题与实效性问题是高等级公路线形设计中需要重点关注的一类问题，会对整体的公路线形设计安全性带来极大影响。比如，针对高等级高速公路长大纵坡路段设计过程中存在的制动距离过大诱发的驾驶人员心理负担过重问题，必须要注意做好这一路段的线形安全设计，可以在需要车辆频繁行驶的长大纵坡路段设计过程中增设抗滑罩面设计，并要对相应路段本身的摩阻力进行提高，对车辆制动距离进行有效控制。这种设计方式可以显著改善原有公路路面本身的摩阻系数。此外，要对公路纵坡的坡长与坡率进行严格控制，期间需要设计人员综合考虑驾驶人员行车的心理舒适度、道路排水要求以及刹车距离限值等多方面因素。特别是要注意严格依据公路设计方面的设计限制规定及要求来开展纵坡设计，并且结合实际的地形条件对设计值进行适当调整，保证可以在满足公路线形设计安全性等要求及标准的基础上，增加整体高等级公路线形设计的经济效益。除了上述长大纵坡路段的安全设计要求及策略外，还要切实做好相应路段的交通安全设计工作，具体可以在下坡路段科学喷涂振荡标线，并对突起路标进行科学布设，以此来提醒及警示道路行车人员注意安全；可以在陡坡急转弯部位合理设置警示标识，尤其是要在那些专用于重载车辆的爬坡车道上面做好安全警示标识设计工作，对重载车辆与小型车辆要做好分流工作，这样可以更好地确保小型车辆在相应区段上行车安全，也可以为重载车辆在相应区段上进行紧急制动预留更加充足的距离与空间，会对整体的道路路线设计安全性产生极大影响，所以也是需要设计人员在路线设计中考虑的一类问题。通过这种公路路线设计措施的应用，可以更好地确保道路行车的安全。

2.3平面线形设计

相对于平原区域而言，山地高速公路平面定线影响因素更加复杂，且受到地形、周边道路等限制较大。高速公路在选线时首先应尽量顺应地势，减少高填深挖路段的出现，降低土石方量，如果部分线形指标难以满足规范要求，可进行适当放宽。如果路线遇到历史古迹或自然景观，应尽量选择绕避方式。确实无法绕避的路段，应邀请相关领域的专家进行论证，方案论证合格后方可采用。山地高速公路直线段较少，大多数路段线形是采用圆曲线和缓和曲线组合。为了提高行车安全性，应优先选择大半径曲线。如果必须采用小半径曲线时，既要避免长直线接小半径圆曲线，还应避免长陡坡接小半径圆曲线。

2.4基于合理性与科学性原则的线形设计策略

在高等级公路线形设计实践中，设计人员必须切实意识到线形设计可能对整个后续公路行车舒适性与安全性带来的巨大影响，然后需要紧密结合高等级公路所处区域的地质条件、地形条件等对线形设计方案进行持续改进及优化，这样才能更好地提升整体道路线形设计的合理性与科学性，具体的设计策略及要点如下。一是要对公路平曲线的半径值进行合理控制。特别是在面对隧道过境路段、小半径平曲线路段以及长大纵坡路段等不利于安全驾驶的公路路段，如果平曲线半径设计过小，就容易使驾驶人员在经过该路段的过程中产生比较严重的紧张感，同时也会影响他们的行车视觉条件。现有的设计项目在开展设计过程中都以相应的设计下限作为基本标准，虽然这种设计方式符合设计规范，但是在实际的道路线形设计过程中却存在部分设计不合理的问题。为了可以对小半径平曲线进行优化及合理修整，结合相关工程设计实践，可以保证最小平曲线的半径值不小于1km，并且如果设计条件允许，要优先选择应用没有设置超高的最小半径值。二是要结合现场条件合理调整公路路基设计宽度，并要对传统土路肩进行硬化处理；陡崖部位需要在紧邻悬崖部位一侧设计护栏（金属或混凝土等材质），并且要对远景的交通流量进行综合考虑，尽量选择几何线形方式来为后续的高等级公路改造创设良好的条件。

2.5纵断面线形设计

山地高速公路纵断面设计的关键是确定变坡点高程和变坡点位置，然后确定合适的坡长、坡度及竖曲线（凹曲线和凸曲线），以确保公里路纵坡均匀平顺、起伏缓和。山地高速公路坡度和坡长必须要保证行车安全，不要拘泥于规范中的最大纵坡和最小纵坡，其中最大纵坡应满足车辆爬升能力，不出现侧滑现象；最小纵坡应确保道路排水顺畅，路面不得积水。山地高速公路竖曲线变坡点位置应当沿着地势，不得与相邻的平曲线同时采用极限值，同时避免凸型竖曲线顶部和反向平曲线拐点重合，否则会使驾驶人的视距变差，并造成严重的心理负担。

3结论

总之，线形设计是高等级公路设计中的一项重要任务，会对公路行车安全性与稳定性产生极大影响。其中安全性和合理性问题既是公路线形设计中需要重点关注的问题，也是需要设计人员遵从的设计原则，但是都需要设计人员结合高等级公路建设实际情况，针对突出的设计安全问题及合理性问题来合理设计线形，保证最大程度提升公路线形设计效果。

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