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1、浅析山区高速公路设计 摘要：山区公路的环境载体主要是自然环境和地质环境，对于设计人员来说，如何因地制宜，充分考虑行车安全和环保要求，设计出一条投资小、质量高、破坏小的高等级公路是我们追求的目标。本文就山区高等级公路的设计，从平、纵、横三个方面提出设计理念。 关键词：山区公路；平纵横设计；设计理念 1 引言 由于山区公路的地形复杂，地质环境脆弱，和线性指标的要求，不可避免的高填深挖，桥梁与隧道工程的建设，这不仅增加了公路建设的投资，但也造成了自然环境的严重破坏，此外，它是不是也可以诱发和加剧各种地质灾害，甚至给运营阶段留下严重的安全隐患。 随着以人为本和环境保护理念的提升，山区公路的勘察设计、施
2、工和运营等方面对安全和环保的要求也越来越高。 2 平面设计 平面设计是决定一条公路路线质量成功与否的关健。因此，在设计时，注重平面设计，对于降低造价，减少破坏生态环境以及后期运营维护均有较大的意义。山区高速公路的设计速度一般为80km/h，一级公路设计速度一般为60km/h，而在二级、三级、四级公路的设计速度可分别采用60km/h、40km/h、20km/h。 在山区公路设计时，一味的追求高指标和生搬硬套规范规定值，不仅会增加工程量和项目投资，另外还会对生态环境造成不必要的破坏。对于技术指标可以分为主要指标和次要指标：主要指标一般由很多影响事项和计算参数确定，凡涉及安全性的指标，或者计算参数要
3、严格执行的，要尽量采用高指标；次要指标一般是在满足安全的基础上，灵活掌握，可采用低值或极限指标，甚至可以适当突破。例如，公路路线设计规范JTG D202006中7.2.2条规定，当设计速度60km/h时，同向曲线间最小直线长度以不小于设计速度的6倍为宜；反向曲线间最小直线长度以不小于设计速度的2倍为宜。汽车从直线行驶到曲线，考虑到缓和曲线段的超高加宽长度与直线长度的关系较小；从汽车运行、磨耗及舒适性来讲，较长的缓和曲线对行车更为有利。当条件受限时，需在两同向圆曲线间设置小于6V的直线段时，可采取一些改善措施，如：（1）在满足行车视距的前提下，采取借用曲线内侧山丘地形或人工种植遮挡性树木等手段，
4、避免两曲线和中间直线同时进入驾驶人的视野。 （2）中间直线段上尽量避免设凹型竖曲线，以避反弯错觉的加剧。对于反向圆曲线间的最小直线长度，当运行速度较高、两圆曲线指标差别较大时应尽量设置不小于2V的直线段；当两平曲线指标比较均衡、运行速度不高是可径向衔接；当两反向平曲线不设缓和曲线时，中间应设置不小于2V并满足超高缓和的直线段。 采用极限最小半径时，应避免与较大甚至最大纵坡组合使用，不得已使用时，须注意与前后线形的协调，应根据周围环境和路线纵、横断面指标以及行使车辆类型，分析其安全性。在山区公路工程量特别艰巨或者部分利用的改建工程路段，配合必要的交通工程设施，也可采用极限最小半径。对于采用大半径
5、，虽然规范中并未加以说明，但过大的曲线半径容易导致平纵组合不当、不利于驾驶员准确判断前方路段线形，以及会出现驾驶员的单调和疲劳感，因此，平曲线半径设置过大意义不大。 3 纵断面设计 山区沟壑发达，冲沟、溪沟纵横密布，且坡面均有一定坡度或成阶梯状，因此，公路纵断面的确定至关重要，特别是在山区公路中，纵断面设计的合理性决定着项目的造价和运营后的行车安全。山区高等级公路纵断面设计面临的最大问题就是最大纵坡和长陡纵坡的设计。确定最大纵坡值要综合考虑货车的爬坡能力、公路通行能力、下坡制动安全性、交通事故率、环境保护和工程投资等诸多因素。从最大爬坡能力看，纵坡越大，越影响行车安全，也越不经济。从下坡制动安
6、全性、交通事故率看，纵坡越大，就越容易发生制动失灵、雨天滑翻和水箱开锅等行车现象。因此，在纵坡设计时，对于货车比重较高的路段，应尽量采用平缓的纵坡，不宜采用极限值，否则交通事故率、油耗、环境污染等问题随之增加。 对于以行驶小客车或轻型车为主的公路，当采用较大纵坡可明显减少工程造价时，可采用规定值或者适当突破指标。对于设计速度较低的改扩建工程，经技术经济论证后可在极限值的基础上增加1%.连续长陡纵坡可能引起两类问题，随着坡长和坡度的增加，首先出现的是“坡长限制”问题，然后是“平均纵坡”的问题，通常所说的“长陡纵坡”就是针对“平均纵坡”而言的。平均纵坡指标是关系到行车安全的重要指标，一旦突破界限，
7、不仅在几何设计上没有解决办法，而且在综合运营管理上难度也很大，公路建成后，往往行成恶性安全事故多发地段，造成人员伤亡和财产损失。山岭区路线设计时，应从多方面考虑，避免出现长陡纵坡，比如，采用部绕行方案，避开特殊地形地貌区；采用隧道越岭；实行上、下行分离方案，重点保证下坡方向采用缓坡方案等。不得已采用长陡纵坡时，须综合治理，最大限度地减少恶性事故的发生。比如，设置强制休息区；布设完整的交通标志和安全设施；设置避险车道和爬坡车道；加强运营管理等。 4 横断面设计 合理的断面组成是公路融入自然、适应自然的前提，尤其在山区，由于空间资源有限，用整体式路幅，使路线平纵面设计的灵活性受限，总体设计可能会出
8、现高填深挖、挤占河道、增加占地、拆迁和取弃土的难度，从而导致工程量增大，工程造价上升。山区地面横向起伏较大，如果全线按照整体式路基修建，势必在困难路段会增加土方、防护、桥隧等工程量，另外，对原有植被破坏较大。高速公路具有明显的分向分道行驶特征，在山区高速公路设计中应根据地形、地质、路线总体等要求合理地利用地形。对路线每个方向进行单独的线形设计，分离式分幅布设车道可最大限度的利用路线走廊带内的空间资源，消除整体式路基带来的不利因素，从而减少开挖或填方即防护工程量，降低工程造价。 对于左右幅交通量及交通组成不对称的路段，应合理调整断面宽度，使左右断面不对称地适应交通量即交通组成，这样就会在不增加工
9、程投资的情况下，更好地发挥高等级公路的功能及效率。路堑两侧地质条件往往因岩石构造制约而不同，左侧顺层时右侧为逆层，两侧采用不同的坡率则更能适应自然，降低工程造价。对于沿溪线左、右两岸各设半幅的方案，公路营运管理及使用功能是否存在不利因素应认真研究，特别是分离和汇合的间距。其最不利因素是两岸山体均受到破坏，植被、生物群落遭到阻断，对环境保护极为不利，因此，在设计时建议采取工程措施，最好在一岸完成公路的布设。山区公路半填半挖路基或填方路堤比较常用，公路外侧由于自然坡度大，若填方边坡刷坡太远或难于填筑，可采用砌石挡土墙来改善。 5 结束语 山区公路不仅建设难度大、费用高，建成后的营运管理、养护技术也
10、较为复杂。路线既要适应地形变化，又要避免对山体的剧烈开挖和破坏生态环境，还要在规定的道路等级条件下，做到线形指标的运用及相互间的合理组合，保持线形的顺适、连续和均衡。在山区高等级公路设计中，应进行交通安全分析，减少工程病害，降低运输、养护成本，保证投产后运输功能正常。因此，在必要的条件下，超标设计不仅可以减少工程投资，而且对于环境保护极为有利。超标设计是标准灵活运用的体现，尽管标准中已经规定了低限值指标，但对于特殊困难路段，即使采用仍会对环境造成较大的影响，诱发地质病害或使工程造价急剧上升，出现标准规定的最低指标，只要符合公路安全和运营，适应前后路段的衔接，对造价及自然、景观、人文等环境的影响程度较小，则可灵活选择和运用技术标准，适当地进行超标设计。 参 考 文 献 1 公路路线 设计规 范.北京：人 民交通出版社，2006.2 新理念公路设计指南（2005版）.北京：人民交通出版社，2005.
