公路工程路線設(shè)計(jì)問(wèn)題與要點(diǎn)分析

鄧兵

（云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，云南 昆明 650041）

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，公路工程建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，機(jī)動(dòng)車(chē)保有量及公路交通運(yùn)輸量也在持續(xù)增加，這對(duì)公路工程路線設(shè)計(jì)提出了新要求與新目標(biāo)。通過(guò)合理、科學(xué)設(shè)計(jì)公路工程路線方案，并結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況、先進(jìn)設(shè)計(jì)理念以及科學(xué)技術(shù)對(duì)路線設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，能夠顯著提升公路工程項(xiàng)目的整體建設(shè)質(zhì)量，降低交通安全事故發(fā)生率，從而為公路交通安全運(yùn)輸夯實(shí)基礎(chǔ)。在路線設(shè)計(jì)工作中需要正視問(wèn)題，嚴(yán)格貫徹路線設(shè)計(jì)基本原則，精準(zhǔn)把握路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)，從而有效提升公路工程路線設(shè)計(jì)水平。

1 路線設(shè)計(jì)基本內(nèi)容

公路工程建設(shè)影響因素較多，在路線設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合分析沿線地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求、地形地貌、氣候條件等因素，合理編制多種路線設(shè)計(jì)方案，然后由設(shè)計(jì)工作人員及專(zhuān)家組以科學(xué)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行方案比選，從路線走向、規(guī)模、指標(biāo)、造價(jià)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響等方面綜合論證得出最優(yōu)路線設(shè)計(jì)方案。地質(zhì)條件勘測(cè)是公路工程路線設(shè)計(jì)工作的首要任務(wù)，必須全面掌握項(xiàng)目沿線地質(zhì)構(gòu)造情況，針對(duì)不利的地質(zhì)條件則需在路線設(shè)計(jì)過(guò)程中采取有效措施進(jìn)行預(yù)防或規(guī)避[1]。此外，路線線形指標(biāo)直接關(guān)系到行車(chē)安全性與舒適性，所以在設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合分析幾何設(shè)計(jì)與組合設(shè)計(jì)等，以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度細(xì)化各項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容，保證路線設(shè)計(jì)的合理性、可行性。

2 路線設(shè)計(jì)面臨的主要問(wèn)題

2.1 曲線設(shè)計(jì)問(wèn)題

受地形等條件的影響，公路工程路線設(shè)計(jì)通常會(huì)采用曲線路線。在曲線設(shè)計(jì)時(shí)必須對(duì)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行詳細(xì)勘查，保證測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，為曲線路線的合理設(shè)計(jì)提供依據(jù)?？v觀公路工程路線設(shè)計(jì)實(shí)際情況，曲線設(shè)計(jì)常遇到很多問(wèn)題，如果考慮分析的影響因素不夠全面，可能導(dǎo)致曲線路線過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短[2]。若曲線路線過(guò)短，會(huì)影響車(chē)輛駕駛?cè)藛T的視距等，無(wú)法確保車(chē)輛安全通行；若曲線路線過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)影響公路工程項(xiàng)目的加寬設(shè)計(jì)與線形組合效果。因此，在曲線路線設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)地形地質(zhì)、水文條件、調(diào)研測(cè)放數(shù)據(jù)等進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，提升曲線路線設(shè)計(jì)的合理性與可行性。

2.2 直線設(shè)計(jì)問(wèn)題

對(duì)于公路工程地勢(shì)較為平坦的路段，通常采用直線路線設(shè)計(jì)方案。在具體設(shè)計(jì)中，必須全面調(diào)研分析項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)、水文條件等，然后結(jié)合調(diào)研數(shù)據(jù)合理設(shè)計(jì)直線路線方案。與此同時(shí)，應(yīng)重視路線兩側(cè)視覺(jué)要素，防止沿線風(fēng)景設(shè)計(jì)過(guò)于單一，容易使車(chē)輛駕駛?cè)藛T出現(xiàn)疲勞，從而引發(fā)交通安全事故?？v觀現(xiàn)階段公路工程直線路線設(shè)計(jì)工作情況，常見(jiàn)主要問(wèn)題是項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研不充分，忽略了車(chē)輛駕駛?cè)藛T主觀影響因素，單純地根據(jù)自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而導(dǎo)致直線路線設(shè)計(jì)方案不合理[3]。比如線路過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致車(chē)輛駕駛?cè)藛T容易產(chǎn)生疲勞感，當(dāng)遇到突發(fā)狀況后難以及時(shí)做出正確反應(yīng)，以致引發(fā)追尾、碰撞固定物等交通事故。

2.3 坡長(zhǎng)與變坡點(diǎn)設(shè)計(jì)問(wèn)題

公路工程路線設(shè)計(jì)中通常會(huì)遇到下坡、上坡路段，所以坡角與變坡點(diǎn)選取尤為關(guān)鍵。設(shè)計(jì)人員需要合理控制坡長(zhǎng)，尤其連續(xù)縱坡坡長(zhǎng)，若不能結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際情況合理設(shè)計(jì)坡長(zhǎng)，比如連續(xù)縱坡過(guò)長(zhǎng)，形成連續(xù)長(zhǎng)陡下坡，車(chē)輛行駛過(guò)程中操控難度較大，頻繁制動(dòng)剎車(chē)，容易因剎車(chē)鼓溫度過(guò)高導(dǎo)致剎車(chē)失靈，從而引發(fā)嚴(yán)重的交通安全事故。目前，部分設(shè)計(jì)工作人員在路線設(shè)計(jì)過(guò)程中關(guān)于結(jié)構(gòu)物與控制點(diǎn)的把控不夠嚴(yán)謹(jǐn)，導(dǎo)致變坡點(diǎn)設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，增大了交通安全事故發(fā)生率，同時(shí)導(dǎo)致后期施工困難及成本增加問(wèn)題。

2.4 視距設(shè)計(jì)問(wèn)題

公路工程路線平面設(shè)計(jì)過(guò)程中，必須高度重視視距的合理控制，以保證交通安全。縱觀路線平面設(shè)計(jì)工作實(shí)際情況，仍然存在視距設(shè)計(jì)不滿足規(guī)范要求的問(wèn)題，比如視距設(shè)計(jì)過(guò)小，導(dǎo)致車(chē)輛駕駛?cè)藛T的盲區(qū)過(guò)大，特別是視野條件比較差的山區(qū)公路，進(jìn)一步擴(kuò)大了車(chē)輛駕駛?cè)藛T的盲區(qū)范圍，從而加大了車(chē)輛行駛危險(xiǎn)性。

2.5 生態(tài)環(huán)境問(wèn)題

新時(shí)代背景下，綠色環(huán)保成為社會(huì)各界關(guān)注的焦點(diǎn)。公路工程項(xiàng)目施工影響范圍比較大，也需要高度重視自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)，所以公路工程路線設(shè)計(jì)方案應(yīng)具備環(huán)保性。但是從公路工程路線設(shè)計(jì)實(shí)際情況分析，部分路線設(shè)計(jì)方案為了提升線形美觀度，盲目地增加長(zhǎng)直線、曲線，導(dǎo)致施工時(shí)需要大量擴(kuò)大土方開(kāi)挖量，對(duì)項(xiàng)目沿線的自然生態(tài)環(huán)境造成較為嚴(yán)重的破壞。

3 路線設(shè)計(jì)基本原則

3.1 安全性原則

路線設(shè)計(jì)方案的合理性、可行性直接關(guān)系到公路工程項(xiàng)目運(yùn)行的安全性，所以路線設(shè)計(jì)工作人員必須嚴(yán)格貫徹落實(shí)安全第一的基本原則，具體如下：

（1）結(jié)合國(guó)家公路工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及要求完成路線方案設(shè)計(jì)，科學(xué)確定路線設(shè)計(jì)各項(xiàng)相關(guān)指標(biāo)。公路工程項(xiàng)目沿線路段的地質(zhì)、水文條件等不同，關(guān)于路線設(shè)計(jì)的要求也有所區(qū)別，有的路段需設(shè)計(jì)為直線路線，有的路段則要設(shè)計(jì)為曲線路線，因此必須結(jié)合具體條件選擇最佳路線設(shè)計(jì)類(lèi)型，并注意不同路段指標(biāo)與運(yùn)行速度的整體協(xié)調(diào)[4]。

（2）按照安全性指標(biāo)要求合理優(yōu)化不同路段坡度、偏角等，同時(shí)適當(dāng)減小坡度與偏角，但也應(yīng)注意比較小偏角的不良影響，從而提升公路交通安全水平。

3.2 高效能原則

公路工程項(xiàng)目建設(shè)的核心目標(biāo)為提升交通運(yùn)輸?shù)谋憬菪?，因此在路線方案設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)高度重視適用性與高效能原則，以免發(fā)生重復(fù)性建設(shè)、資源浪費(fèi)等問(wèn)題。公路工程路線設(shè)計(jì)應(yīng)以控制工程成本為基本原則，在確保公路工程項(xiàng)目整體建設(shè)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

3.3 環(huán)保性原則

為了有效解決自然環(huán)境污染問(wèn)題，在公路工程路線設(shè)計(jì)工作中應(yīng)積極貫徹綠色節(jié)能環(huán)保及可持續(xù)發(fā)展理念。路線設(shè)計(jì)人員必須密切關(guān)注自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)，結(jié)合項(xiàng)目調(diào)研報(bào)告科學(xué)、合理地進(jìn)行路線布局，選取最佳路線方案，盡可能地規(guī)避自然生態(tài)環(huán)境保護(hù)區(qū)、水資源保護(hù)區(qū)，同時(shí)注意公路工程項(xiàng)目建設(shè)階段的資源消耗，若部分特殊路段難以避免，則需要根據(jù)實(shí)際狀況科學(xué)分析[5]、評(píng)估，然后編制合理、可行的處理方案，將公路工程路線設(shè)計(jì)對(duì)項(xiàng)目沿線自然生態(tài)環(huán)境造成的破壞降到最低。

4 路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 平縱組合設(shè)計(jì)

公路工程的核心功能是完成交通運(yùn)輸任務(wù)，其中確保交通運(yùn)輸安全尤為關(guān)鍵。以公路工程路線平縱組合設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)工作人員必須綜合分析項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)地形、地質(zhì)條件等影響因素，重視路線和周邊景觀之間的協(xié)調(diào)性，以免車(chē)輛駕駛?cè)藛T出現(xiàn)視覺(jué)疲勞，導(dǎo)致發(fā)生交通安全事故。通過(guò)對(duì)路線平縱組合進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，能夠提升車(chē)輛駕駛?cè)藛T的舒適度，有效降低交通安全事故發(fā)生率。針對(duì)路線設(shè)計(jì)中的坡度與偏角等相關(guān)問(wèn)題，應(yīng)做好曲線優(yōu)化設(shè)計(jì)[6]。比如豎曲線設(shè)計(jì)，必須合理控制其極限值，以免形成凸起、暗凹線型、陡坡等，從而確保公路交通安全。此外，路線平縱組合設(shè)計(jì)還需要分析建筑物、視野與坡度等影響因素，通過(guò)合理設(shè)計(jì)為車(chē)輛駕駛?cè)藛T預(yù)留充足的反應(yīng)時(shí)間，以提升車(chē)輛駕駛安全性。

4.2 視距設(shè)計(jì)

視距是保證車(chē)輛駕駛安全的關(guān)鍵要素，所以必須高度重視路線視距設(shè)計(jì)，嚴(yán)格根據(jù)國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行超車(chē)視距、停車(chē)視距及視距寬度設(shè)計(jì)，具體如下：

（1）超車(chē)視距

根據(jù)公路工程項(xiàng)目實(shí)際情況，在路線視距設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)準(zhǔn)確計(jì)算得出車(chē)輛駕駛?cè)藛T超車(chē)時(shí)間，確保其具備良好的超車(chē)視距。以干線公路工程項(xiàng)目為例，超車(chē)視野、超車(chē)時(shí)間不低于3min 且路寬必須滿足超車(chē)要求，以實(shí)現(xiàn)安全超車(chē)。

（2）停車(chē)視距

指車(chē)輛行駛過(guò)程中采取緊急制動(dòng)措施以防止與障礙物等發(fā)生碰撞所需的最短距離。結(jié)合《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D20—2017）中的相關(guān)內(nèi)容，停車(chē)視距按下式計(jì)算：

式（1）中：S停為停車(chē)視距（m）；V為車(chē)輛行駛速度（km/m）；t為反應(yīng)時(shí)間（s）；f1為縱向摩擦系數(shù)。

（3）視距寬度

指車(chē)輛駕駛?cè)藛T可以直觀看到的寬度。通過(guò)合理設(shè)計(jì)視距寬度能夠有效減小交通安全事故發(fā)生率。公路工程路線視距設(shè)計(jì)中要適當(dāng)降低中央帶護(hù)欄寬度，擴(kuò)大路基與橋梁寬度等，以提升視距設(shè)計(jì)效果，重點(diǎn)規(guī)劃公路工程兩側(cè)的人工構(gòu)造物和邊坡，通過(guò)科學(xué)、合理的布局設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)偏差，確保公路交通安全。

4.3 縱斷面設(shè)計(jì)

縱斷面設(shè)計(jì)是公路工程路線設(shè)計(jì)工作中的一項(xiàng)主要內(nèi)容，必須高度重視最大縱坡、合成坡度、最小縱坡及平均縱坡等的設(shè)計(jì)，保證滿足公路工程規(guī)劃特點(diǎn)要求。考慮到縱斷面設(shè)計(jì)直接關(guān)系到公路工程的排水功能與視覺(jué)效果等，合理、科學(xué)的縱斷面設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸安全、可靠的重要方式。若公路工程縱斷面坡度較小且位于凹型豎曲線底部，則很容易導(dǎo)致排水不暢，當(dāng)遇到暴雨等惡劣天氣時(shí)，容易出現(xiàn)雨水倒灌現(xiàn)象，甚至引發(fā)公路邊坡滑坡與坍塌等問(wèn)題，直接威脅到公路基礎(chǔ)設(shè)施及車(chē)輛行車(chē)安全，也將嚴(yán)重影響公路項(xiàng)目的使用年限。此外，在進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視限速設(shè)計(jì)，特別是地勢(shì)較為復(fù)雜的路段，通過(guò)縱斷面的精細(xì)化設(shè)計(jì)與限速控制，能夠有效防止車(chē)速過(guò)快而引發(fā)的交通安全事故。

4.4 綠色環(huán)保設(shè)計(jì)

當(dāng)前綠色節(jié)能環(huán)保設(shè)計(jì)理念受到了重點(diǎn)關(guān)注，所以公路工程路線設(shè)計(jì)工作也應(yīng)融入綠色、節(jié)能、環(huán)保設(shè)計(jì)理念。設(shè)計(jì)工作人員可以在路線方案中強(qiáng)調(diào)施工材料、技術(shù)工藝以及機(jī)械設(shè)備等相關(guān)環(huán)節(jié)的綠色、節(jié)能、環(huán)保設(shè)計(jì)，比如施工材料盡可能地選用綠色節(jié)能材料，通過(guò)對(duì)廢棄料進(jìn)行加工處理后形成人工砂，然后取代自然砂等，從而降低自然資源的損耗。此外，需要對(duì)各項(xiàng)資源進(jìn)行科學(xué)規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)用，最大程度地發(fā)揮資源作用及價(jià)值，有效提升公路工程路線設(shè)計(jì)綠色、節(jié)能、環(huán)保性。

4.5 綜合設(shè)計(jì)

公路工程路線設(shè)計(jì)屬于一項(xiàng)綜合性、復(fù)雜性比較強(qiáng)的工作，需要分析研究的影響因素較多，所以必須對(duì)公路路線綜合設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化與完善。

（1）路線設(shè)計(jì)應(yīng)與沿線路段的自然環(huán)境、景觀相協(xié)調(diào)。以平面設(shè)計(jì)為例，需要盡可能地減少圓曲線，同時(shí)重視其與環(huán)境的平衡性、協(xié)調(diào)性，實(shí)現(xiàn)公路工程與自然環(huán)境的和諧統(tǒng)一。

（2）路線設(shè)計(jì)中需要合理采用新技術(shù)。近些年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，公路工程路線設(shè)計(jì)與勘測(cè)工作不斷應(yīng)用新技術(shù)、新設(shè)備，比如公路工程勘測(cè)可以更新勘測(cè)設(shè)備，以提升勘測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)度與嚴(yán)謹(jǐn)性；路線平面設(shè)計(jì)工作中綜合采用軟硬件設(shè)備，以提升數(shù)據(jù)計(jì)算效率與準(zhǔn)確性。與此同時(shí)，路線設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合相關(guān)控制指標(biāo)科學(xué)估算交通量，然后確定預(yù)測(cè)年限交通量最大值，以實(shí)現(xiàn)路線的科學(xué)規(guī)劃布局。

5 結(jié)語(yǔ)

路線設(shè)計(jì)作為公路工程項(xiàng)目建設(shè)中的一項(xiàng)核心內(nèi)容，其方案直接關(guān)系到公路交通運(yùn)輸效率及安全性。在路線設(shè)計(jì)過(guò)程中必須正視直線路線設(shè)計(jì)、曲線路線設(shè)計(jì)及視距設(shè)計(jì)等問(wèn)題，認(rèn)真、嚴(yán)格貫徹路線設(shè)計(jì)基本原則，同時(shí)精準(zhǔn)把握路線設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并結(jié)合公路工程項(xiàng)目實(shí)際情況，科學(xué)、合理地規(guī)劃設(shè)計(jì)路線方案，從而保證公路交通運(yùn)輸安全，滿足交通運(yùn)輸要求。