公路纵断面设计要点探析

刘静波

(贵州省黔南州交通设计院)

1 纵断面设计要点

1.1 山岭重丘区条件下的标高控制

所谓设计标高的控制是指在纵坡设计时将路线安排走在哪一个高度上最为合适。

在山岭重丘区，地面有一定的高差，除局部地段外路线在纵断面上克服高差不很困难。因此，设计标高的选定，主要由土石方平衡和降低工程造价所控制。在山岭重丘区，地形变化频繁，地面自然坡度大，布线有一定的困难。因此，设计标高主要由纵坡度和坡长控制，但也要从土石方平衡及路基防护工程经济性等方面考虑，力求降低工程造价。沿溪(河)路段，为保证路基安全稳定，路基一般应高出规定洪水频率的计算水位加雍水高、波浪侵袭高和0.5 m 以上。

1.2 山岭重丘区条件下的纵坡设计

在山岭重丘区进行纵坡设计时，必须尽可能避免对地形比较复杂、地形起伏比较大的地区进行。在沿河路段的纵坡设计时，必须保证纵坡的平缓性，并且应该对坡长进行合理的设计。在高等级公路设计中，最好不对陡坡进行利用。越岭线不应设置反坡，以免浪费高程;公路沿线是山区时，在纵坡设计中要对沿线的地形进行综合考虑，在没有其他办法的情况下才能够对比较大的纵坡进行利用。

1.3 转坡点位置的确定

转坡点是两条相邻设计纵坡线的交点，两转坡点之间的水平距离称为坡长。转坡点位置的确定，直接影响到纵坡度的大小，坡长，平、纵面组合，土石方填挖平衡和公路的使用质量。因此，在确定转坡点位置时，要对路线线形以及工程的开挖和填方工程进行最为理想的设计，并且需要对工程中的纵坡值以及坡长进行合理的确定，同时需要对各个方面的因素进行协调处理，使其相互配合。除上述之外，为了在相关计算中比较简便，所以通常会将转坡点的位置设置在是桩号是整数地方。

2 案例分析

2.1 工程概况

S309 惠水七里冲至威远段公路(二级公路)两阶段施工图设计。采用的各项技术指标如下表1。

表1 主要技术指标表

续表1

2.2 纵坡设计

2.2.1 纵坡设计的步骤

(1)设计前的准备。在设计图纸上，需要根据指定的比例对工程的桩号以及标高进行确定，对路线进行描绘。里程桩包括路线起点桩、终点桩、交点桩、公里桩、百米桩、整桩(50 m 加桩或20 m 加桩)、平曲线控制桩(如直缓或直圆、缓圆、曲中、圆缓、缓直或圆直、公切点等)，桥涵或直线控制桩、断链桩等。

(2)标注控制点。在公路工程中需要对工程的各个点设置标高控制点，主要设置的地点包括公路的起点、终点、重要的涵洞、重要的桥梁等等。

(3)试坡。在已标出“控制点”的纵断面图上，需要根据公路路线选择的原则以及设计要求，并且根据沿线地形的变化，以上述所得出的标高控制点为主要依据，进行试坡。在确定试坡线之前，需要对多种方案进行综合比较分析，制定出最为合理的试坡线。

(4)调整。对照技术标准检查设计的最大纵坡、最小纵坡、坡长限制等是否满足规定，平、纵组合是否适当等，若有问题应进行调整。

(5)核对。选择有控制意义的重点横断面，如高填深挖，作横断面设计图，检查是否出现填挖过大、坡脚落空或过远、挡土墙工程过大等情况，如果在核对中发现问题需要采取有效的措施对其进行有效的处理。

(6)定坡。在对工程的标高、边坡点以及坡度值检查核实并且确定无误之后，就可以对其具体数值进行确定。坡度值要求取到0.1%，变坡点一般要调整到10 m 的整桩号上。

(7)设置竖曲线。在公路路线转折处，为了保证行车的平顺，必须设置竖曲线，竖曲线的确定主要根据相关规范技术要求，对竖曲线的半径进行合理的确定，并且通过合理的计算得出竖曲线的各项要素。

(8)计算各桩号处的填挖值。根据该桩号处地面标高和设计标高确定。

2.2.2 设计要点

(1)最大纵坡。本公路工程建设是在山岭重丘区，根据相关规范和要求并且结合公路工程的实际情况得出本工程最大纵坡为7%。

(2)最小纵坡。通过调查发现本工程处于山岭重丘区，根据最小纵坡的设计标准以及工程实际情况，得出本工程最小纵坡设计为0.3%。

(3)合成坡度。合成纵坡主要通过计算取得，其计算公式

式中:I 为合成坡度，%;i 为路线设计纵坡坡度，%;ih为超高横坡度或路拱横坡度，%。

对于最大允许合成坡度，《公路工程技术标准》中考虑了汽车的行驶特性和实际排水的要求，规定最大允许合成坡度为10.0%。

2.3 竖曲线设计

纵断面上相邻两条纵坡线相交的转折处，为了保证在行车的过程中不会发生安全事故，保证行车的平顺，必须设置一条曲线，这个曲线就被称作竖曲线。在对竖曲线通常采用平曲线或二次抛物线两种。但在设计和计算上抛物线更为方便，故一般采用二次抛物线的形式。

各级公路在纵坡变更处应设置竖曲线，竖曲线可采用抛物线或圆曲线。该二级公路竖曲线半径最小值为700 m。

2.3.1 竖曲线设计要满足竖曲线最小半径和最小长度的要求

汽车行驶在竖曲线上，如果半径太小，会阻挡司机的视线。为了行车的安全，对竖曲线的最小半径或最小长度应加以限制。

凸形竖曲线:计算行车速度在40 km/h 时:一般最小半径为700 m;极限最小半径为450 m;竖曲线最小长度为35 m。

凹形竖曲线:计算行车速度在40 km/h 时:一般最小半径700 m;极限最小半径450 m;竖曲线最小长度为35 m。

2.3.2 竖曲线要素的确定

如图1 为竖曲线要素图。

图1 竖曲线要素图

曲线长度计算式:L=Rω;

式中:ω 为坡度差，%;L 为曲线长，m;T 为切线长，m;E 为外距，m;x 为竖曲线上任意一点距起点或终点的水平距离;R为竖曲线半径。

［1］李开正.郭涛.加铺改造工程纵断面设计［J］.山西建筑，2008，(17):67－68.

［2］马俊东.城市道路平纵线形设计及评价［J］.山西建筑，2009，(23):45－46.