李南南

（新疆交通科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，新疆 烏魯木齊 830099）

0 引言

我國作為山嶺重丘較多的國家，隨著公路交通的不斷完善，山區(qū)公路也迎來了高速發(fā)展的建設(shè)期。而山區(qū)具有地形、環(huán)境及水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變的特點，設(shè)計施工難度較大。在公路平縱線形組合設(shè)計時，要結(jié)合山區(qū)實際情況，綜合考慮多種影響因素，以保障安全為基礎(chǔ)，遵循合理性原則，選擇最佳的線形數(shù)據(jù)，提高山區(qū)公路平縱線形的協(xié)調(diào)性，盡量減少生態(tài)破壞，確保交通運輸質(zhì)量及安全。

1 平縱線形組合概述

1.1 平縱線形組合概念

平縱線形組合指在滿足車輛運動學(xué)和力學(xué)要求的基礎(chǔ)上，研究如何達(dá)到視覺及心理上的連續(xù)性、舒適性以及和周圍環(huán)境的協(xié)調(diào)性要求，并具有較好的排水條件，以保證行車的舒適性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。

1.2 平縱線形組合形式、特征及優(yōu)缺點

公路平縱線形組合形式共包括六種，即恒等坡度直線、下凹直線、凸起直線、恒等坡度平曲線、下凹平曲線、凸起平曲線。其具體特征、優(yōu)缺點及注意事項如表1 所示。

表1 平縱線形組合的特征、優(yōu)缺點及注意事項

公路平縱線形組合形式的立體線形要素如圖1所示。

圖1 各種直線和曲線組合的立體線形要素

2 山區(qū)公路平縱線形組合設(shè)計原則及影響因素

2.1 山區(qū)公路平縱線形組合設(shè)計原則

2.1.1 關(guān)于沿河（溪）平縱線形組合的設(shè)計原則

在山區(qū)建設(shè)公路，路線沿河流及溪流的情況很難避免，因而在設(shè)計過程中需高度重視河道、線路高程與跨河換岸位置之間的關(guān)系，通過合理地選擇地形，避開部分不利地形，避免施工期間遭受泥石流、山體滑坡、崩塌及凍土的影響，減少外界對施工的干擾、阻力，同時最大程度降低山區(qū)公路開通運營后的安全隱患，確保山區(qū)公路投入運營后的安全性，保障人民生命財產(chǎn)安全。例如，在跨河換岸地段的設(shè)計時，一般傾向于選擇較平坦的河岸，并且同步考慮地質(zhì)情況，保證巖層與設(shè)計路線相背，避免開挖時遇到滑坡。

2.1.2 關(guān)于山嶺區(qū)平縱線形組合的設(shè)計原則

一般在山嶺區(qū)，山埡口到山坡腳的高差比較大，二者之間的直線距離比較短，當(dāng)遇到這種地形時，平縱線形組合設(shè)計就需要根據(jù)地形情況，合理利用突出山梁的螺旋線升降坡，并利用橋隧等建（構(gòu)）筑物輔助修筑山區(qū)公路。

2.1.3 關(guān)于越嶺線埡口平縱線形組合的設(shè)計原則

當(dāng)山區(qū)公路位于越嶺線埡口區(qū)域時，此時平縱線形組合設(shè)計的關(guān)鍵就是對埡口、過嶺高程以及埡口兩側(cè)路線展線之間關(guān)系的處理。這里面，埡口的選擇尤為關(guān)鍵，要充分考慮水文地質(zhì)情況來評定。通常，要結(jié)合以下幾點來對埡口的確定進(jìn)行評定：一是埡口和線路方向需盡量保持一致，其標(biāo)高和兩側(cè)對路線的發(fā)展有利；二是若埡口正好位于公路線路方向上，但與山腳距離短、高差大，應(yīng)選擇條件好但是與線路方向更遠(yuǎn)的埡口；三是當(dāng)埡口高程相差較大時，應(yīng)考慮其兩側(cè)有相對開闊的山坡和山谷，并向路線發(fā)展，借助隧道降低高程。因此，要考慮多重因素來做好越嶺線埡口的選線，做到公路路線盡量短，并實現(xiàn)山區(qū)公路經(jīng)濟(jì)效益最大化。

2.2 山區(qū)公路平縱線形組合設(shè)計影響因素

2.2.1 復(fù)雜的地理環(huán)境

山區(qū)公路平縱線形組合設(shè)計一般受以下因素影響：一是復(fù)雜的地理環(huán)境。與平原地區(qū)相比，山區(qū)的地形和地質(zhì)在結(jié)構(gòu)和組成上都很復(fù)雜。此外，山區(qū)地形條件多變，特別是在一些極端天氣環(huán)境下，會出現(xiàn)泥石流、滑坡或地面局部塌陷等險情。二是受山區(qū)復(fù)雜地理環(huán)境的影響，山區(qū)氣候也處于不穩(wěn)定狀態(tài)。洪澇、暴雨等自然災(zāi)害發(fā)生頻率較高，這些因素也會對山區(qū)公路的平縱線形組合設(shè)計產(chǎn)生不利影響。三是山區(qū)溝壑交錯常見，不得不采用高填深挖的施工方式，增加人力、物力的消耗。

2.2.2 環(huán)境保護(hù)的需要

山區(qū)原有生態(tài)環(huán)境比較完整，具有多種自然植物和生物形態(tài)，自然環(huán)境優(yōu)美，但在一定程度上增加了山區(qū)公路修筑的困難，主要體現(xiàn)在線路的確定上。線路選擇不應(yīng)和自然環(huán)境相沖突，應(yīng)避免破壞山區(qū)的植物和原生態(tài)環(huán)境，確保路線設(shè)計與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。同時，在選址時還應(yīng)考慮施工對環(huán)境造成的污染問題，避免公路后期的施工對當(dāng)?shù)丨h(huán)境的污染。

2.2.3 山區(qū)可利用資源稀缺

山區(qū)地形條件具有復(fù)雜、多變、陡峭等特點，可利用的地形廊道、林道不多。山區(qū)的地形條件也對路線的走向起決定性作用，因此山區(qū)可利用的通道不多，要設(shè)計出比較理想的路線非常困難。另外，應(yīng)充分利用現(xiàn)有通道進(jìn)行線路設(shè)計，并對設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充分考慮，結(jié)合地形條件，全面提升山區(qū)公路的使用功能。

2.2.4 山區(qū)公路線路的技術(shù)參數(shù)

對山區(qū)公路線形設(shè)計時，應(yīng)綜合考慮公路等級和技術(shù)指標(biāo)，遵循山區(qū)地形區(qū)位條件，相應(yīng)提高道路容錯率，在寬度有限的條件下盡可能滿足通行需求。在保證路面結(jié)構(gòu)層穩(wěn)定的情況下，最大限度地提高交通荷載。

3 山區(qū)公路平縱線形組合設(shè)計

3.1 山區(qū)公路平縱線形組合設(shè)計要點

山區(qū)公路設(shè)計路線一般較長，且多在山丘、溪流等地形環(huán)境中分布，這使得曲線在山區(qū)公路設(shè)計中所占比例較大。甚至，全曲線在很多山區(qū)公路設(shè)計中也有采用，這對行車安全有直接影響。因此，這就要求在山區(qū)道路設(shè)計過程中，要注意平縱線形的組合設(shè)計。在設(shè)計過程中，設(shè)計人員應(yīng)將工程的安全性作為重點考慮因素，確保設(shè)計出較為科學(xué)、高效、合理的平縱線形組合。在工程實踐中需要做到以下幾點：

3.1.1 對山區(qū)公路進(jìn)行平縱線形組合設(shè)計時，須綜合考慮相關(guān)因素，并根據(jù)山區(qū)的地形和自然環(huán)境等條件，選擇適宜的平縱線形參數(shù)，確保設(shè)計的平縱線形應(yīng)連續(xù)、平順，使司機(jī)能保持視覺連續(xù)性，提高行車的安全性。

3.1.2 當(dāng)平、豎曲線半徑均較小時，要嚴(yán)格控制它們之間的對應(yīng)程度，當(dāng)它們的半徑同時增大時，對應(yīng)程度可適當(dāng)放寬，若它們的半徑較大時，彼此對應(yīng)程度可不必太嚴(yán)格，并應(yīng)使平豎曲線盡可能保持一定的平衡。根據(jù)以往經(jīng)驗，平曲線半徑若比1000m 小，則它的半徑與豎曲線的設(shè)計比宜介于1∶20～1∶10 之間。當(dāng)平曲線的半徑為1000～2000m 時，平、豎曲線半徑之比宜設(shè)計介于1∶50～1∶25 之間。在設(shè)計實踐中，一般圓曲線按照最小半徑值來進(jìn)行設(shè)計，如表2所示。平曲線、豎曲線長度根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇，但是不得小于最小長度，具體如表3、表4 所示。

表2 圓曲線半徑值

表3 平曲線最小長度

表4 豎曲線最小長度

3.1.3 緩和曲線和豎曲線應(yīng)盡量避免對應(yīng)重合，特別是S 形曲線和凹形曲線的底部不能相重合。

3.1.4 應(yīng)避免小半徑圓曲線和凸形豎曲線的頂部相重合，確保路線平順，沒有急轉(zhuǎn)彎路段，不然將導(dǎo)致司機(jī)視野受限，缺少足夠的反應(yīng)時間。

3.1.5 山區(qū)公路平面在設(shè)計時，曲線形式應(yīng)盡可能不采用S 形及斷背，因為這些曲線會使道路在視覺上形成一定的扭曲、失真，導(dǎo)致路線線形的連續(xù)性不符合要求，容易使司機(jī)產(chǎn)生錯覺，甚至引發(fā)交通安全事故。

3.2 山區(qū)公路平縱線形組合中平包豎的設(shè)計方法

目前，我國山區(qū)公路路線多是依照平包豎進(jìn)行設(shè)計的，我國公路設(shè)計規(guī)范中也明確指出了幾種可行的案例，并列出了哪種形式效果最好。但在實際設(shè)計過程中，卻沒有相應(yīng)的操作方法規(guī)定。因此，結(jié)合以往工程經(jīng)驗，及我國現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，其主要設(shè)計內(nèi)容含以下幾個方面。

3.2.1 在設(shè)計中，首先對變坡點進(jìn)行確定。為使線形組合設(shè)計更加安全、合理，可根據(jù)平曲線和直線段具體長度設(shè)置一個或多個變坡點。如果線段的總長度較短，可設(shè)置一個變坡點在中心點附近。

3.2.2 一旦確定了變坡點的位置，應(yīng)確定其相應(yīng)高程，并通過切線控制的方法確定豎曲線的半徑，然后再確定豎曲線，這時應(yīng)注意豎曲線與平曲線二者的半徑成一定的比例，且平曲線不能出現(xiàn)任何交錯布置。

3.2.3 當(dāng)線形組合設(shè)計受結(jié)構(gòu)限制而需要改變設(shè)計縱斷面時，變坡點應(yīng)在原位置附近進(jìn)行小范圍調(diào)整，以保證其滿足線形組合設(shè)計的要求。

3.3 山區(qū)公路平縱線形組合設(shè)計的注意事項

為確保山區(qū)公路平縱線形組合設(shè)計更加安全、高效，在設(shè)計時，應(yīng)注意以下幾點：

第一，在設(shè)計時應(yīng)盡力避免拐點之間的任何重疊，特別是應(yīng)該將凸形豎曲線的頂部或凹形豎曲線的底部和反向平曲線的拐點分離，避免兩條曲線存在扭曲現(xiàn)象。第二，山區(qū)公路如果設(shè)計速度大于40km/h，應(yīng)讓駕駛員在靠近頂部時能發(fā)現(xiàn)平曲線，以此降低交通事故的概率。

4 結(jié)語

山區(qū)公路作為我國公路交通網(wǎng)絡(luò)中的重要組成部分，發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。而由于山區(qū)公路的特殊性，其平縱線形組合設(shè)計比較復(fù)雜、系統(tǒng)，對公路運營的安全性影響重大，一旦平縱線形設(shè)計不合理，就極易造成交通安全事故。為此，在實踐中，設(shè)計人員要綜合研究、考慮，確保設(shè)計的合理性。本文以確保設(shè)計方案的合理性為出發(fā)點，通過闡述山區(qū)公路平縱線形設(shè)計的原則及其影響因素，并對其設(shè)計要點、設(shè)計方法及注意事項進(jìn)行了探討，對山區(qū)公路的平縱線形組合設(shè)計工作具有重要的指導(dǎo)、借鑒意義。