高速公路總體路線設(shè)計原則探討

何家林

摘要 文章以G5京昆高速綿陽至德陽段擴(kuò)容工程為例，探討了高速公路總體路線設(shè)計的原則和方法。首先介紹了項目的概況和特點，包括地形、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、交通組織等。接著詳細(xì)闡述了總體路線設(shè)計的原則，如安全、經(jīng)濟(jì)、協(xié)調(diào)等。通過具體的工程實例，驗證并說明了這些設(shè)計原則的實際應(yīng)用。結(jié)果表明，合理的總體路線設(shè)計是實現(xiàn)高速公路安全、高效、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵，為類似工程提供了參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 高速公路；總體路線；設(shè)計原則

中圖分類號 U412.366文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0171-03

0 引言

高速公路作為現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其總體路線設(shè)計對于保障交通安全、提高運輸效率、促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面具有至關(guān)重要的作用。合理的路線設(shè)計能夠充分利用地形、地質(zhì)等自然條件，同時能滿足交通流量、速度、安全等方面的要求。因此，該文旨在探討高速公路總體路線設(shè)計的基本原則和方法。通過分析G5京昆高速綿陽至德陽段擴(kuò)容工程項目的特點和需求，針對提出相應(yīng)的總體路線設(shè)計原則及常用的路線設(shè)計方法和策略。

1 項目概況

G5京昆高速公路綿陽至德陽段擴(kuò)容工程是國家“十三五”現(xiàn)代綜合交通運輸體系發(fā)展規(guī)劃中“十縱十橫”綜合運輸大通道縱8線的重要組成部分，是四川通往陜西進(jìn)而通往我國中部、東部以及京津冀地區(qū)的主要通道，在國家和區(qū)域公路網(wǎng)中居重要地位。該項目的建設(shè)，可以有效分流緩堵既有成綿高速過大的交通壓力并帶動成德、綿陽及相關(guān)區(qū)域的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展。項目路線長約69 km，按照雙向八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)修建，總投資約133億元[1]。項目位于綿陽市及德陽市境內(nèi)。

2 項目特點及對策

該項目為高速擴(kuò)容項目，根據(jù)路網(wǎng)布局，擴(kuò)容方式有新建路段和改擴(kuò)建路段，項目地處四川省發(fā)達(dá)地區(qū)，路網(wǎng)發(fā)達(dá)，制約因素較多，綜合分析項目特點及對策如下：

（1）項目地形起伏不大，需合理控制橋隧比例。項目區(qū)沿線地形起伏不大，主要為盆中丘陵區(qū)和四川盆地東北部，總體地勢西北高東南低。需加強路線方案比選，在保證工程和行車安全的情況下，合理控制橋隧比例。

（2）該標(biāo)段技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)較多，合理運用技術(shù)指標(biāo)尤為關(guān)鍵。魏城樞紐至永明樞紐路段為新建路段，設(shè)計速度為100 km/h，路基寬度41.5 m；永明樞紐至關(guān)帝樞紐路段為改擴(kuò)建工程，將綿陽南環(huán)線（四車道）對應(yīng)路段四車道改為八車道，設(shè)計速度為100 km/h，路基寬度41 m；關(guān)帝樞紐至終點為新建路段，設(shè)計速度為120 km/h，路基寬度42 m[1]。在勘察設(shè)計過程中需要合理運用技術(shù)指標(biāo)，有效降低工程規(guī)模。

（3）該標(biāo)段位于四川省發(fā)達(dá)地區(qū)，規(guī)劃區(qū)眾多，沿線分布基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)多，路線布設(shè)需合理處理好與規(guī)劃區(qū)和保護(hù)區(qū)的關(guān)系。

（4）該標(biāo)段樞紐互通多，永明樞紐為五路交叉，勘察設(shè)計難度大，交通組織復(fù)雜。

（5）改擴(kuò)建路段的原有道路路面、路基、橋梁等現(xiàn)狀評定、加寬或改建方案、施工及運營階段的安全風(fēng)險評估尤為關(guān)鍵。該標(biāo)段永明樞紐至關(guān)帝樞紐路段為改擴(kuò)建工程，將綿陽南環(huán)線（四車道）對應(yīng)路段四車道改為八車道。

高速公路交通繁忙、社會影響大，多種擴(kuò)建方案，需進(jìn)行比選和優(yōu)化設(shè)計，時間緊、任務(wù)重，需采用一次性測量技術(shù)，同時滿足設(shè)計精度的要求，縮短整個勘察設(shè)計周期。對既有道路構(gòu)造物進(jìn)行檢測，必要時進(jìn)行荷載試驗，在此基礎(chǔ)上對既有結(jié)構(gòu)物的現(xiàn)狀進(jìn)行綜合評定，并提出改擴(kuò)建時舊橋的處治對策。對既有道路的路基路面現(xiàn)狀進(jìn)行檢測與評價，分析其交通組成特性、環(huán)境特征以及主要病害及其發(fā)生發(fā)展情況，為路基路面的擴(kuò)建方案提供依據(jù)。

（6）區(qū)域軟土段落較多，隧道區(qū)地質(zhì)地形條件較復(fù)雜，需加強地質(zhì)勘察手段。路線位于紅層丘陵地區(qū)，地形平緩，地質(zhì)構(gòu)造簡單，不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育，路線走廊帶內(nèi)僅發(fā)現(xiàn)幾處對路線總體無影響的小型滑坡，但淤泥質(zhì)軟土及飽和軟弱黏性土分布較廣。應(yīng)采用綜合勘察手段，加強沿線地質(zhì)勘察，采取最有效、快速、經(jīng)濟(jì)的處理措施，確保工程安全。項目設(shè)置隧道2座，但隧址區(qū)地質(zhì)地形條件復(fù)雜，存在洞門偏壓，圍巖級別低，隧道跨徑大，技術(shù)復(fù)雜，施工難度大。為避免出現(xiàn)突水、突泥等災(zāi)害，需加強隧道勘察。

（7）項目區(qū)環(huán)境敏感點較多，全線棄方較多，需高度重視環(huán)保要求。項目位于四川省發(fā)達(dá)地區(qū)，環(huán)境敏感點較多，途經(jīng)多個水源地保護(hù)區(qū)和自然保護(hù)區(qū)，且該標(biāo)段棄方較多，需高度重視環(huán)境保護(hù)要求?？辈煸O(shè)計階段應(yīng)貫穿環(huán)保意識，繞避環(huán)境敏感點，選用合適的路線平、縱面技術(shù)指標(biāo)，盡量避免高填深挖，盡量減少棄方；同時加強環(huán)保生態(tài)景觀設(shè)計，最大限度降低對生態(tài)環(huán)境的影響。

（8）項目與規(guī)劃和已建（或在建）高速公路交叉或?qū)樱覍d陽南環(huán)線高速公路進(jìn)行改擴(kuò)建，路線在綿陽市規(guī)劃區(qū)邊緣通過，協(xié)調(diào)難度大。該標(biāo)段起點與規(guī)劃的綿廣擴(kuò)容工程相接，并與綿蒼高速公路交叉相接；路線在綿陽規(guī)劃區(qū)邊緣通過，在綿陽市游仙區(qū)永明鎮(zhèn)與綿遂高速公路（已建）、綿西高速公路（在建）交叉，并對綿陽南環(huán)線高速公路四車道改為八車道擴(kuò)建。路線涉及多條高速公路及地方規(guī)劃，為避免不同步建設(shè)的后期工程浪費，需加強協(xié)調(diào)工作，充分征求意見，做好工程界面劃分工作。

3 總體路線設(shè)計原則

3.1 總體設(shè)計原則

（1）安全性原則：在路線設(shè)計中應(yīng)將安全放在首位，充分考慮車輛行駛的安全性和舒適性，避免出現(xiàn)安全隱患和事故。

（2）經(jīng)濟(jì)性原則：在滿足使用功能和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下，盡可能降低工程造價和運營成本。

（3）協(xié)調(diào)性原則：路線設(shè)計應(yīng)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，避免對自然環(huán)境和人文景觀造成破壞。同時，要考慮社會環(huán)境保護(hù)、施工交通組織等因素。

（4）功能性原則：路線設(shè)計應(yīng)滿足交通功能要求，保證道路的通行能力和服務(wù)水平。

（5）可持續(xù)性原則：路線設(shè)計應(yīng)考慮環(huán)保、節(jié)能、資源利用等方面的因素，以實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 路線設(shè)計原則

（1）布線時，應(yīng)該考慮多種方案，通過對不同方案的比較和分析，可以評估各種方案的優(yōu)缺點，并找出最符合設(shè)計要求的方案；應(yīng)該將方案進(jìn)行多層次的比選。這包括技術(shù)經(jīng)濟(jì)層面的比選，如工程造價、施工難度等；社會層面的比選，如社會影響、環(huán)境保護(hù)等；運營層面的比選，如運營成本、交通組織等。通過對不同層次的比較和分析，可以找出綜合效益最優(yōu)的方案；應(yīng)該將所有相關(guān)因素都納入比選范圍。這包括但不限于社會環(huán)境保護(hù)、運營成本、施工交通組織等。通過對這些因素的全面考慮和比較，可以找出綜合考慮各種因素的最優(yōu)方案。

（2）強化地質(zhì)選線、安全選線、地形選線、氣象選線、環(huán)保選線的原則：路線布設(shè)要充分考慮所處地段的地形、地物、地貌、地震、水文等條件，并根據(jù)不同情況進(jìn)行靈活運用。

（3）勘察設(shè)計過程中，應(yīng)開展詳細(xì)的地質(zhì)勘察和分析，可以了解地段的地質(zhì)情況，從而選擇穩(wěn)定、適宜的路基和隧道位置。在地質(zhì)選線中，要避免或減少地質(zhì)災(zāi)害的影響，確保路線的安全和穩(wěn)定性。

（4）要充分考慮交通安全和運營安全。要選擇平直、順適的路段，避免急轉(zhuǎn)彎和陡坡等危險路段。同時，要考慮視線、寬度、橫斷面等交通安全因素，確保路線的安全性和舒適性。

（5）要充分考慮地形條件，包括地形起伏、坡度、高程等。要根據(jù)地形特點，選擇適合的路線走向和線形設(shè)計，避免大填大挖等對地形的影響。同時，要考慮排水系統(tǒng)等與地形相關(guān)的因素，確保路線的順暢和排水系統(tǒng)的有效運行。

（6）要充分考慮氣象條件，包括降雨、風(fēng)雪、冰凍等。要根據(jù)氣象特點，選擇適合的路線走向和線形設(shè)計，避免或減少氣象災(zāi)害的影響。同時，要考慮排水系統(tǒng)等與氣象相關(guān)的因素，確保路線的順暢和排水系統(tǒng)的有效運行。

（7）環(huán)保選線是指在路線設(shè)計中要充分考慮環(huán)境保護(hù)因素。要選擇對環(huán)境影響較小的路線走向和線形設(shè)計，避免或減少對自然生態(tài)系統(tǒng)的破壞。同時，要考慮噪聲、揚塵等環(huán)境污染因素，采取相應(yīng)的措施進(jìn)行控制和治理。

（8）用運行速度進(jìn)行評價和優(yōu)化的原則：通過安全性評價和運行速度的計算論證，修改完善設(shè)計，以保證公路的安全性和順暢性。

（9）加強調(diào)查，多方征求意見：路線布設(shè)需處理好節(jié)點關(guān)系，多方征求意見，在合理的位置布設(shè)，保證工程安全，控制規(guī)模。避免工程浪費，盡可能消除社會影響。

（10）助力地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善民生：充分聽取沿線地方政府和有關(guān)部門的意見和建議，助力地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，改善民生。同時要考慮項目區(qū)內(nèi)重要基礎(chǔ)建設(shè)工程眾多，處理好與各建設(shè)控制因素的關(guān)系，兼顧地方的合理要求。

（11）注意環(huán)境保護(hù)，減少水土流失：注重公路美學(xué)，與周圍自然景觀協(xié)調(diào)。這不僅可以提高道路的使用體驗，也有利于保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。

3.2.1 平面設(shè)計

（1）考慮司乘人員的心理和視覺反應(yīng)、車輛行駛的安全舒適性，應(yīng)根據(jù)實際地形、地質(zhì)和環(huán)境情況，因地制宜選用指標(biāo)，路線布設(shè)應(yīng)順“勢”而為，線形連貫，自然流暢，分合有序，錯落有致誘導(dǎo)視線，突出生態(tài)環(huán)保效果。

（2）選用圓曲線半徑時，應(yīng)注意前后平面線形指標(biāo)的協(xié)調(diào)，否則要進(jìn)行論證，長直線盡頭不得設(shè)置小半徑曲線。

（3）曲線間直線的設(shè)置，均應(yīng)滿足規(guī)范要求。反向圓曲線是指兩個不同轉(zhuǎn)向的圓曲線之間的直線段，如果直線長度過短，可能會導(dǎo)致車輛行駛不穩(wěn)定，增加交通事故的風(fēng)險。當(dāng)直線長度不滿足規(guī)范要求時，應(yīng)采用S形曲線來調(diào)整路線線形，確保車輛行駛的安全性和舒適性；同向圓曲線是指兩個相同轉(zhuǎn)向的圓曲線之間的直線段，較長的直線長度可以保證車輛在同向圓曲線之間的行駛穩(wěn)定性，減少車輛側(cè)向偏移的風(fēng)險。

（4）設(shè)計路線全線應(yīng)利用動、靜態(tài)透視圖檢查技術(shù)進(jìn)行平、縱線形綜合檢驗，對坡差較大及平、縱配合欠佳路段應(yīng)進(jìn)行重點檢驗，視距范圍內(nèi)不能出現(xiàn)平面不平順、縱面不均衡的路段，不得出現(xiàn)斷臂現(xiàn)象。

（5）隧道平面線形原則上采用分離式隧道，條件受限時可采用小凈距隧道，原則上不采用雙連拱隧道；隧道洞口“3 s”盡可能采用直線和圓曲線，受地形限制，特殊困難路段，隧道洞口“3 s”采用緩和曲線需進(jìn)行論證[2]。

（6）重視路線立體線形設(shè)計，順應(yīng)地勢，注重道路景觀與自然景觀的融合，盡可能避免大填大挖，切實完善環(huán)境保護(hù)措施。

（7）由于該項目地形、地質(zhì)條件特別復(fù)雜，互通式立交區(qū)主線指標(biāo)應(yīng)盡量大于一般值，其位置的選擇應(yīng)充分結(jié)合地形、地質(zhì)。

（8）視距為強制性規(guī)范要求，設(shè)計速度120 km/h的最小停車視距不小于210 m[2]。路段分隔帶上采用分設(shè)加強型護(hù)欄，按分隔帶外側(cè)行車道邊緣線及分界線外移后進(jìn)行標(biāo)線。如圖1所示。

3.2.2 縱面設(shè)計

（1）縱斷面設(shè)計應(yīng)結(jié)合地形、地物、水文、地質(zhì)、橋涵、隧道、通道、立交、管線、設(shè)計洪水位、土石方平衡、路基穩(wěn)定等因素進(jìn)行綜合設(shè)計。

（2）在道路設(shè)計中，超高緩和段是用于逐漸過渡道路橫斷面的超高部分，以確保車輛在彎道行駛時的穩(wěn)定性和安全性。為了確保路面排水順暢，超高緩和段的路線縱坡需要滿足一定的要求；超高緩和段是用于逐漸過渡道路橫斷面的超高部分，以確保車輛在彎道行駛時的穩(wěn)定性和安全性。為了確保路面排水順暢，超高緩和段的路線縱坡需要滿足一定的要求；根據(jù)規(guī)范要求，超高緩和段的路線縱坡應(yīng)大于等于0.5%。這意味著在超高緩和段內(nèi)，道路的縱坡度應(yīng)逐漸增加，以適應(yīng)車輛在彎道行駛時的離心力。如果超高緩和段的路線縱坡過小，可能會導(dǎo)致路面排水不暢，積水無法及時排出，影響道路的使用壽命和行車安全。

（3）當(dāng)路線縱坡采用大于等于3%的陡坡時，其前后相鄰縱坡應(yīng)采用小于等于2.5%的緩坡，這是為了確保車輛能夠安全、順暢地行駛。陡坡可能導(dǎo)致車輛行駛速度過快，增加交通事故的風(fēng)險，而緩坡則有助于減緩車輛的速度，提高行駛的舒適性和安全性。因此，在路線設(shè)計中，需要合理控制路線縱坡的大小和變化，以確保車輛能夠安全、順暢地行駛。

（4）縱面線形應(yīng)充分利用地形、地勢的特點。根據(jù)地形的高低起伏，合理選擇坡率和坡長，以減少填挖工程量，降低施工難度；合理采用坡率、坡長是影響道路縱面線形的重要因素。避免過大的坡率和過長的坡段，以免影響車輛的行駛穩(wěn)定性和安全性；在設(shè)計縱面線形時，應(yīng)保證各個指標(biāo)的均衡。這包括坡度、豎曲線半徑、視距等。各項指標(biāo)的均衡可以保證車輛行駛的舒適性和安全性；盡量移挖作填，以減少棄方數(shù)量。這樣可以降低工程成本，減少對環(huán)境的破壞；凹凸曲線是道路設(shè)計中常見的元素。在設(shè)計時，應(yīng)合理設(shè)置凹凸曲線，以適應(yīng)地形變化；縱面線形的設(shè)計還應(yīng)考慮駕駛員的視覺感受。

4 結(jié)語

總的來說，高速公路總體路線設(shè)計是一項復(fù)雜而重要的工作。在設(shè)計中，需要綜合考慮多種因素，包括地形地貌、自然環(huán)境、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、安全性和舒適性、環(huán)保和景觀設(shè)計以及經(jīng)濟(jì)合理性和可行性等。通過理論分析和具體實例的闡述，可以得出結(jié)論：合理的總體路線設(shè)計是實現(xiàn)高速公路安全、高效、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵因素之一。

參考文獻(xiàn)

[1]G5京昆高速公路綿陽至成都段擴(kuò)容工程A1標(biāo)段初步設(shè)計文件[R]. 成都：四川省交通勘察設(shè)計研究院有限公司、中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司， 2020.

[2]公路路線設(shè)計規(guī)范： JTG D20—2017[S]. 北京：人民交通出版社， 2017.