高速公路设计中有关问题的分析

曹建伟

(安徽宏泰交通工程设计研究院有限公司, 安徽 合肥　230088)



高速公路设计中有关问题的分析

曹建伟

(安徽宏泰交通工程设计研究院有限公司, 安徽 合肥230088)

摘要：目前我国的高速公路在较短时间实现了跨越发展，回顾其发展历程，是学习、借鉴与发展到自身发展，实现自我完善和超越的过程。尤其是近些年高速公路设计新理念的不断引入与借鉴，以人为本、科学发展与生态文明建设成为新的发展战略指导思想，促使我们对现有问题进一步反思和研究。论文对已建成的高速公路进行考察和分析，从保护生态环境、节约土地资源、提高行车安全环境等方面出发，对高速公路设计建设有关问題，如低路堤设计、应急车道宽度、公路s曲线运用等方面内容，作了一定探讨与分析，并提出了一定的指导性意见，供同行参考。

关键词：高速公路;设计;有关问题;分析

0引言

中国高速公路的发展从1984年第一条沪嘉高速开始建设，经过30多年的髙速发展，截止2015年底，通车里程已达到近12万公里，跃居世界第一。高速公路在设计建设过程中，经过水网穿越高原荒漠，穿行于崇山峻岭之间，不断刷新跨江海大桥、长大隧道纪录，克服种种复杂工程地质条件，创造了一个个属于中国的世界奇迹。由于环境问题日益凸显，发展与考虑环境承载能力问题已是摆在我们面前的重大问题，以人为本的思想需要落实到对每一个个体的关怀，随着对问题认识的深入，对惯性思维的反思，发现差距和不足，推动良性发展。通过作者观察和思考，结合设计实践，对以往设计中的一些不足以及需要引起重视的地方，进行探讨并提出建议意见。

1高速公路设计中有关问题的分析

(1) 推广低路堤的设计

我国的许多平原微丘区高速公路路堤平均高度在3m～4m，个别甚至达到5m以上，较之欧美发达国家的路基平均高度0.5m～1m，纵然国情不同和追求宽平直等历史原因，但摆在我们面前的现实是差别很大。对低路堤，从本世纪初设计新理念逐步引入，不少业内专家就不断呼吁，近年来更是大力提倡。低路堤的很大好处是，可节约大量土地资源。[1,3]尤其在我国人口众多土地资源已非常稀缺的状况下，新建的各类交通项目设计时，首先应把低路堤的设计理念转化为设计原则，在具体设计中贯彻执行。对路基最小填筑高度，应把满足路基强度和水稳定性的填筑高度放到最小另一个因素是1/100洪水频率标高，在地表以下采取工程措施处理，长远利益也是值得的；影响低路堤设计的不能畏惧风险盲目提高。在线路通过的人烟稀少地区，应当研究适当放宽这一限制；对跨江河的大桥，纵断面上有条件的尽量做成竖曲线桥，以减少引道部分占地面积。影响的另一个因素是路线交叉、通道布设，可尽量把被交的次干道做成下穿，并做好下穿通道防排水，当然上跨交叉也是同等考虑的方案，但要精心处理好景观的变化[2]；其它还有路线通过局部丘陵地形时，为保持较高技术指标，起坡较早，占地面积相应增大，建议考虑适当降低纵断面指标，贯彻低路堤设计原则。[3,4,5]

低路堤设计的另一个好处是，对保护运行车辆的安全有一定作用，在路侧平坦开阔的高速公路上行驶，没有右侧刚性、半刚性护栏的妨碍，景观完全开放，是一件十分愉悦的事，即使出现操作失误冲出车道，一般情况下也不会对乘员造成大的伤害和生命威胁，建议能取消护栏的路段，尽量取消，因为现在广泛采用的波形钢板护栏，有一定弹性，对误撞的车辆人员安全有较大威胁。对低路堤的理想高度，建议0m～0.8m。

(2) 错台路基设计方案的运用

山区的高速公路，路基宽度一般在24.5m～26m，受地形和高程等条件限制，许多路线布设在山坡上，目前路线通过斜坡地形设计通常采用纵向桥方案、半桥半路方案以及整体式路基方案。具体选用哪个设计方案，主要从横坡的倾斜角度、路段纵向一定范围的地形变化情况、路段的地质条件等方面进行设计方案优化比选。

分离式错台路基的优点在于，能有效降低斜面上路基高度、桥梁高度，以及减小纵向桥梁的长度，对降低工程造价和降低风险有较明显的作用；同时对减少山体开挖、保护自然环境有较好的作用。因此分离式错台路基是斜坡地形的一种较好的设计方案。

对设计方案确定影响最大的当属横坡的倾斜角度，一般来说，对横坡倾斜角接近或陡于45°的，地质条件及安全方面考虑不宜进行山体开挖，宜考虑采用纵向桥方案，当然分离式错台的桥梁高度对降低造价和风险依然效果显著；允许做一定开挖的半幅路基半幅桥方案则具有较大优势。对横坡倾斜角在25°～45°，则是错台路基设计的较佳范围，设计时横断面布设和可供选择的工程措施方案余地较大；对横坡倾斜角<25°的，一般情况下整体式路基的支挡措施可满足设计要求，就无需考虑分离式错台路基方案。

以上列出的横坡角度情况，是根据设计经验的大致参考范围，因具体情况一般比较复杂，通过斜坡地形设计方案的确定和优化涉及到平纵横三个方面，优化需反复进行，另外分离式错台路基设计需要一定的路段长度等，因此设计时必须根据具体情况具体分析对待，寻找出最合理的设计方案。

(3) 应急车道的宽度问题

应急车道的宽度，现有高速公路普遍是2.5m。由于交通量增加很快，有很多道路远超出工可研预计的增长率，随着服务水平的降低，交通事故率在上升，有很多时候应急车道根本无法通畅，导致道路阻塞时间加长；[2]对车辆驾驶者教育固然是一方面，应急车道的宽度偏小，也有一定原因。

另一方面，有很多紧急停车，尤其是大型超宽车辆临时停泊，2.5m宽不够，则需要占用一部分行车道，导致许多意外事故发生：因此，从确保临时停车的安全和应急车道畅通方面，设计时应急车道宽度建议采用3m标准，也就是《公路工程技术标准》JTG B01-2014表4.0.5-1中的一般值3m宽度。

(4) 浅碟式水沟的运用问题

在平原微丘、草原荒漠地区的高速公路设计中，浅碟式水沟有时被设计应用，在无右侧半刚性护栏保护的情况下，浅碟式水沟则对行车安全有一定影响。[2]当车辆操作失误高速驶离车道时，本意是保护行车者安全的浅碟式水沟，极有可能会造成车辆侧翻，导致严重事故。故建议在标准规范中对设计时速>40km的道路，禁止在无侧向保护情况下，设置浅碟式水沟或不带盖板的矩形水沟，宜采用带盖板边沟型式。路堑段和靠山坡一侧路基边沟则不受此限制。

(5) 降温池

山区高速公路的长大纵坡段，是交通安全事故的多发路段，如何减少下坡大型货车失控事故，是研究和控制长大纵坡段安全事故的重点。目前在大客车上已加装缓速器，使客车因制动失效造成的事故大为减少。因此有建议制定对大型货车加装缓速器的强制标准。

从设计坡形方面，上坡的台阶坡，对保持一定车速爬坡较好，但下坡的缓坡段却延长了坡长，使刹车系统负担加重，且缓坡视觉上有反坡的错觉，容易使驾驶人员放松对车速的控制，导致失速和制动失效引发事故。整体式路基设计又要求上下坡形一致，上下坡分幅式设计情况比较复杂目前并未采用。《公路工程技术标准》JTGB01-2014，也不推荐采用增加避险车道和对路桥的大量加宽，目前这一问题仍比较难以解决。因此，在目前状况下，建议对长大纵坡分段设置降温池，引导大型车辆强制降温，作为一种过渡性临时措施，因其可操作性强成本也比较低，而对控制长大纵坡的交通安全事故能收到一定效果。

(6) 凹型曲线的防眩

眩光是造成一部分交通事故的原因，防眩问题业已引起重视，凹型竖曲线防眩业内人士也撰写了不少文章，而实际运营的高速公路，在一些纵坡较大的凹曲线上行驶，对向车辆一览无遗，眩光问题仍比较突出，尤其是一些自行改装疝气灯的车辆，使眩光照度和影响纵距进一步加大，眩光影响加剧，影响高速公路的交通安全。[6]造成这一状况的原因，一是设计建造者对这一问题重视不够，大多凹型竖曲线防眩板高度仍采用平直路段1.7m的标准，只有极少断续加装了高度较大的防眩网，甚至有个别分幅错台路基，防眩板安装在低的一幅路侧护栏上；二是对凹型竖曲线的防眩缺乏系统研究，标准不统一。因此建议，一是切实重视高速公路的防眩；二是统一设计计算标准和方法，以运行速度按最不利情况运用计算机软件计算分析设计中遇到的各类坡长和竖曲线组合情况，采用类似视距包络的眩光包络图方法进行设计，使用变高度曲线的防眩板、防眩网型式，使防眩设计快速而准确[7]；三是对个别大纵坡的高速公路凹曲线，从设计定线时就考虑防眩问题，有条件的采用分离式路基，给中央分割带留出空间采用植物防眩，既满足大高度防眩要求，也改善了行车环境；四是注意错台路基分合流路段防眩设计，确保夜间行车安全。

(7) 公路的绿化设计问题

公路是条带状构造，公路绿化的带状布局就自然形成，在经历了白杨礼赞的大范围白杨行道树之后，公路绿化逐渐向松竹梅花果灌乔结合发展，但线状的乔木布局这一习惯性做法，依然在影响着我们。当设计速度>60km/h，紧邻道路线状排列的乔木树干动态视觉效果对车辆乘员产生一定晕眩，容易激发紧张和焦躁情绪，不符合提供安全舒适行车环境要求，这一问题又往往容易被忽视。

故在绿化设计中，线状的乔木布局应离开行车道一定距离，或布设在路堑和有灌木绿瀑背景的条件下，以减小乔木树干动态视觉上眩晕影响，最好是团簇状布局形成景观变化或地标。高速公路的绿化设计，宜考虑绿化景观和行车的关系。从高速公路的战备功能上讲，战机机翼距地面高度大约在3.5m～5.5m，路侧低矮的植物，使四车道高速公路作为一般战机的临时起降场地使用成为可能，有利于大纵深国防战略。因此，建议高速公路、一级公路采用低矮的绿化总体设计方案，以高度1.2m以下低矮灌木和花草为绿化主体，乔木团簇状种植，采用全开放的景观设计;从行车视觉效果上，绿化景观与平纵线形和自然景观的变化相结合，缓解行车疲劳，促进高速公路交通安全。

(8) S曲线的运用问题

普遍认为S曲线是公路设计理想线形，S曲线的确很美，也符合汽车行驶原理，尤其是对需要改善道路线形，缓解驾驶疲劳，S曲线是解决问题好的选择，已拓展至在公路隧道线型设计中被大量应用。但从道路线形安全角度上来考察，一些指标较低的S曲线也是造成交通安全事故的原因之一。[8,9]

因此，应走出设计一个符合规范要求的S曲线，就是好的线形的误区，应按照一定路段长度以运行速度检验线形安全，考察行车的安全环境情况，进行总体评价，才更加符合技术标准、路线设计标准对线形安全的要求。故S曲线线形设计一般不宜采用技术标准中的极限指标或接近极限指标，而应是条件许可时尽量采用较大的曲线半径，且反向曲线之间要尽量协调，包括在曲线长度方面的相协调。

在隧道路段，由于有洞口内外各3s设计速度行程长度的平纵线形一致强制要求，故不能因过分追求大角度进洞而在洞口附近出现极限指标的反向曲线。特别是洞内线形设计，水下隧道有采用不设超高平曲线的线形强制要求，其他隧道也应严格避免出现接近极限指标的反向曲线，应注意采用较大的平曲线半径，尽量采用不设超高平曲线构成洞内S曲线。同时还要重视线形设计与自然环境相协调，顺应自然地形顺势而为，为道路使用者创造更加安全舒适的交通条件。

2结语

本文对高速公路设计中应注意的几个问题作了一定探讨，像低路堤、应急车道宽度等，业内虽已作过许多探讨，认识也基本统一，但重要的是要推动在今后的项目设计中贯彻落实和改进;对分离式错台路基运用、凹型竖曲线的防眩、高速公路绿化设计、S曲线设计运用等问题，通过作者分析研究并提出了一些建议意见，拋砖引玉，希望引起设计人员注意和重视，在设计实践中拓展思路，更加重视细节，灵活把握运用。面对交通人所肩负的社会责任，促使我们在交通规划设计工作中，重视功能需求同时，践行以人为本理念，把高速公路设计工作做得更好，为社会公众提供合格交通产品。

参考文献：

[1]JTGB01—2014.公路工程技术标准[S].北京:人民交通出版社,2014.

[2]JTGD30—2015.公路路基设计规范[S].北京:人民交通出版社,2015.

[3]张强,陈雨人.平原微丘区髙速公路低路堤设计研究[J].辽宁交通科技,2006(2):3-6.

[4]张江洪,王书伏,丁小军.平原区高速公路合理降低路堤填筑高度方案的探讨[J].公路, 2005(1):71-73.

[5]董国军.关于降低路基填筑高度的思考与对策[J].交通科技,2004(5):38-40.

[6]邓海斌,刘卓.基于眩光纵距的高速公路凹曲线防眩高度研究[J].公路工程,2013,2(1):86-89.

[7]石飞荣.高速公路线形安全设计研究[D].西安,长安大学,2007.

[8]董宝彦,武海鹏.基于线形及速度指标的高速公路安全性研究[J].中国公路,2012(8):116-117.

[9]王立.山区高速公路平纵线形组合设计合理性研究[J].黑龙江交通科技,2013 (2):23-24.

责任编辑：文月

Analysis on the Relative Problems in the Design of Highway

CAO Jianwei

Abstract:When we look back at the development of freeway industry,which have made considerable achievements in a short period in China, we find out it is a process of learning, borrowing, development to self-development, thus to realize self-perfection and self-transcendence. The outstanding of the introduction of new design theories in recent years made the ideas of human-oriented, scientific development and ecological civilization construction as the new development strategies, which has prompted us to further reconsider and research into the existing problems. Through the author’s observations and studies, this paper has discussed and analyzed about the problems in freeway design, such as low embankments, emergency lane width,and highway S-curve applications etc,referring to the aspects of environmental protections, saving land resources and improving driving safety, and has put forward some advise for reference.

Key words:highway; design; relative problems; analysis

中图分类号：U412.36

文献标识码：A

文章编号：1671-8275(2016)02-0137-03

作者简介：曹建伟(1966-)，男，安徽黄山人，高级工程师，研究方向为公路设计与管理。

收稿日期：2015-12-26