山區(qū)高速公路線路設(shè)計(jì)的常見問題及解決對(duì)策

要海亮

(山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 太原 030000)

1 山區(qū)高速公路路線平面設(shè)計(jì)問題和對(duì)策

1.1 設(shè)計(jì)方法方面

平原地區(qū)的地形條件比較單一，控制條件不多，在設(shè)計(jì)中借助交點(diǎn)直線法可以增加定線速度。而在山嶺重丘區(qū)，因地形條件往往比較復(fù)雜，而且在路線布設(shè)過程中存在很多限制條件，所以若在設(shè)計(jì)中借助交點(diǎn)直線法，會(huì)影響定線效率，使線形呆板，無法和地形相符合，影響平縱組合效果，最初的設(shè)計(jì)意圖無法實(shí)現(xiàn)。對(duì)山區(qū)高速公路進(jìn)行平面定線的過程中，需要和沿線的地形條件充分結(jié)合，通過曲線定線，確保線位布設(shè)和沿線的地形條件完全吻合，以此盡可能減少或避免高填深挖，并能在路段中使平面線形均衡達(dá)到均衡。目前，高速公路工程的勘測設(shè)計(jì)水平不斷提高，包含DTM與GPS等技術(shù)在內(nèi)的新型勘測手段應(yīng)用極大的提高了對(duì)各類基礎(chǔ)資料的實(shí)際利用率，同時(shí)通過對(duì)現(xiàn)代設(shè)計(jì)軟件的引入，還進(jìn)一步提高了實(shí)際的線形設(shè)計(jì)工作效率。定線時(shí)，若能借助這些手段進(jìn)行路線調(diào)整，則能有效保證方案合理性，使最初的設(shè)計(jì)意圖得以充分體現(xiàn)。

1.2 緩和曲線應(yīng)用方面

山區(qū)高速公路工程設(shè)計(jì)時(shí)，只通過對(duì)直線與圓曲線之間的組合形成的平面線形難以和地形相符合，若能合理應(yīng)用緩和曲線，則能解決直線與圓曲線存在的不足。如果在設(shè)計(jì)中借助曲線定線法，則山嶺重丘區(qū)這一地形條件下由相鄰兩條圓曲線形成的夾直線，其長度無法滿足要求，此時(shí)通過合理設(shè)置緩和曲線，則能使曲線之間在徑向?qū)崿F(xiàn)對(duì)接，保證線形的圓順性；通過對(duì)曲線長度的適當(dāng)調(diào)整，可以解決直線較短的問題；良好的和地形條件相吻合，克服地形地物等因素的影響。基于此，在山區(qū)高速公路中，緩和曲線除了能滿足超高方面的要求，還能作為除了直線與圓曲線之外的重要線形控制要素。

1.3 橫向視距控制方面

考慮到側(cè)向障礙物一旦進(jìn)入到視線范圍會(huì)對(duì)縱向視距造成影響，故橫向凈距是確定平曲線指標(biāo)過程中的重要檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)過程中通常對(duì)挖深相對(duì)較大一側(cè)的橫向視距比較重視。但事實(shí)上當(dāng)高速公路設(shè)有中央分隔帶時(shí)，因行車道右側(cè)往往會(huì)設(shè)置碎落臺(tái)、硬路肩或排水邊溝，所以橫向凈距應(yīng)達(dá)到4.0 m以上。同時(shí)，開挖面需要進(jìn)行整體防護(hù)，通常不會(huì)由于障礙物的存在導(dǎo)致視線被阻隔，基本都能滿足設(shè)計(jì)時(shí)速條件下對(duì)停車視距提出的要求，但行車道以內(nèi)橫向凈距很容易被設(shè)計(jì)人員忽視。山區(qū)高速公路所設(shè)中央分隔帶總寬一般為1.5 m以上，左側(cè)路緣帶總寬則在0.5 m左右，若設(shè)計(jì)時(shí)平曲線半徑的選擇不合理，則會(huì)使橫向凈距不足，在中央分隔帶種植的樹木將超出視線，使半徑較小的曲線段無法滿足停車視距提出的要求。當(dāng)山區(qū)高速公路采用60 km/h與80 km/h兩種設(shè)計(jì)時(shí)速時(shí)，因受到地形條件的限制和影響，平曲線指標(biāo)大多會(huì)采用中低值。若該山區(qū)高速的小型汽車占比較大，則為了保證行車安全，需要對(duì)線形予以改善，或?qū)ΨN植在中央分隔帶中的樹木高度進(jìn)行調(diào)整。對(duì)此，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)充分考慮地形條件，在盡量不增加工程量基礎(chǔ)上，增大平曲線半徑，使停車視距切實(shí)達(dá)到要求，也可通過加長緩和曲線與加強(qiáng)視線誘導(dǎo)來確保橫向凈距達(dá)到要求。

2 山區(qū)高速公路路線縱面設(shè)計(jì)問題和對(duì)策

2.1 坡長限制方面

我國相關(guān)技術(shù)規(guī)范針對(duì)坡度坡長給出了明確要求和限制，在縱面設(shè)計(jì)過程中，為切實(shí)滿足規(guī)范要求，通常會(huì)采用臺(tái)階坡的形式。但事實(shí)上，臺(tái)階坡并不適合設(shè)置，因?yàn)楹芏鄷r(shí)候臺(tái)階坡都無法和地形相符合，使平縱之間的組合不合格，導(dǎo)致工程量大幅增加；增加變坡點(diǎn)的數(shù)量，使車輛駕駛者不得不頻繁換擋。對(duì)下坡車輛而言，變坡點(diǎn)較多會(huì)影響到行車舒適性；當(dāng)兩端長陡坡之間存在長度較小的緩坡時(shí)，如果插入豎曲線，會(huì)使變坡點(diǎn)之間存在的直線坡長度很短，或基本上不存在，即便汽車駕駛員頻繁換擋也無法得到真正的休息。在交通量相對(duì)較大的混合交通情況中，因不同車輛的性能存在很大差別，當(dāng)自行車與農(nóng)業(yè)車的比例較大時(shí)，可采用臺(tái)階坡。而對(duì)高速公路而言，車輛性能都很高，而且分道行駛，設(shè)有專門的超車道與應(yīng)急停車道。如果公路的交通量接近其下限值，則載重車輛在爬坡過程中對(duì)尾隨車輛造成的影響實(shí)際上并不大，滿足縱坡與坡長方面的要求即可。在這種情況下，若在各個(gè)路段均增加坡長要求，強(qiáng)行把縱坡設(shè)計(jì)成一個(gè)臺(tái)階坡，則縱面線形將無法得到改善，并且還有可能和地形條件不相符，導(dǎo)致工程量增加。對(duì)此，當(dāng)公路的交通量相對(duì)較小時(shí)，在地形條件較為特殊的段落，若縱坡坡度小于4%，則應(yīng)適當(dāng)放寬對(duì)坡長提出的要求和限制。

2.2 爬坡車道方面

爬坡車道設(shè)計(jì)案例并不多，在規(guī)范中只提出了一般原則。伴隨山區(qū)高速公路快速發(fā)展，該問題越來越突出。在山區(qū)高速公路中，縱面線形會(huì)受到越嶺標(biāo)高因素的影響，如果地形條件的影響很大，則平面上很難采用現(xiàn)有地形來展現(xiàn)，或需要通過長大隧道和高架橋相結(jié)合的方式來解決越嶺問題由于造價(jià)太大未被采納時(shí)，都可優(yōu)先考慮越嶺線方案。如果越嶺線是一條連續(xù)的長大縱坡，則當(dāng)設(shè)計(jì)時(shí)采用最大縱坡值，同時(shí)坡長遠(yuǎn)超限制坡長，且地形上支持爬坡車道的設(shè)置時(shí)，可進(jìn)行爬坡車道的設(shè)置。然而，山區(qū)公路對(duì)環(huán)保普遍有較高的要求，設(shè)置爬坡車道難免開挖面很大對(duì)環(huán)境造成影響，并且造價(jià)的增加往往很大，所以需要在反復(fù)對(duì)比以后再確定是否需要采用該方法。在規(guī)范要求的最大縱坡以內(nèi)，大部分車輛的動(dòng)力性能都能滿足爬坡要求，設(shè)置爬坡車道以后，能在交通主流當(dāng)中對(duì)速度較慢的爬坡載重車輛進(jìn)行分離，避免小型客車車速受到影響，使道路發(fā)揮出應(yīng)有的服務(wù)水平，避免相同方向上因車速相差太大導(dǎo)致追尾。

2.3 豎曲線半徑確定方面

(1)凸形豎曲線。因地形和工程量因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)半徑較小的連續(xù)短平曲線和半徑也較小的連續(xù)大縱坡豎曲線相組合的情況。此時(shí)雖然平縱比較容易一一對(duì)應(yīng)，但忽視了視距方面的要求。山嶺重丘區(qū)中，因地形地貌復(fù)雜，且植被茂密，所以駕駛者會(huì)感到視覺空間很小，而如果采用了以上平縱組合方式，由于自身的平縱指標(biāo)就較低，所以很難判斷之前道路的具體去向，若在縱面上存在斷背曲線，則會(huì)對(duì)行駛安全造成很大影響。對(duì)此，可通過對(duì)平曲線半徑適當(dāng)調(diào)整來解決，在盡量不增加工程量的基礎(chǔ)上，增大一定曲線的半徑，以此增加視距，使曲線上的任何一個(gè)點(diǎn)都能看清前方平曲線發(fā)生的變化。

(2)凹形豎曲線。凹形豎曲線的半徑一般很容易達(dá)到規(guī)范要求，但某些設(shè)計(jì)人員為了使凹形與凸形曲線的指標(biāo)達(dá)到均衡，會(huì)增加一定凹形曲線的半徑。這樣一來，一方面會(huì)增加工程量，另一方面會(huì)因?yàn)榭v坡值相對(duì)較大，頻繁起伏，不得不采用集中式排水。對(duì)此，在設(shè)計(jì)過程中不能為了高指標(biāo)而隨意增加凹形豎曲線的半徑。

3 結(jié) 語

路線設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，尤其是山區(qū)高速公路工程，極易受到地形條件與其他因素的影響。經(jīng)過多年的探索與實(shí)踐，提出采用高科技技術(shù)輔助路線設(shè)計(jì)，助力線形設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)。經(jīng)過工程設(shè)計(jì)實(shí)踐獲得不錯(cuò)的成效，被廣泛應(yīng)用。山區(qū)高速建造條件更為復(fù)雜，面臨很多挑戰(zhàn)與問題，文中結(jié)合公路設(shè)計(jì)，總結(jié)設(shè)計(jì)方法，供行業(yè)人員參考借鑒，愿與同行及相關(guān)專家共同探討公路設(shè)計(jì)，提出更多的設(shè)計(jì)方法與理念，促進(jìn)公路建設(shè)與發(fā)展。