公路线形设计中常见问题的解决办法

林平

厦门中平公路勘察设计院有限公司（361000）

公路线形设计中常见问题的解决办法

林平

厦门中平公路勘察设计院有限公司（361000）

结合厦门市灌口中路公路线形设计实例，分析公路线行设计的常见问题。提出问题的解决办法。方案比选应从实地出发，以便使公路更加实用和效益更大化。

公路；线形设计；方案比选

1 项目概况

厦门市灌口中路（三南路～圣岩路段）起点拟定于灌口镇新亭村北侧的现状灌口中路与支七路平交口位置，顺接现状灌口中路，终点拟定于圣岩路与天水路交叉口位置，顺接现状圣岩路。路线由西向东，经洪茂村北侧，大东山村南侧，至河南山，随后路线从河南山北侧绕行向东经坂山村南侧至后溪尾村旁碧溪位置，向东北方向设置高架桥跨越碧溪、中洲路，与孙霞路重合从城内村和仑上村之间穿过，随后路线绕仑上村北侧向东，高架桥上跨仁德路、天水路后至圣岩路，到达路线终点。路线全长7.076 314 km。按照规划，灌口中路的道路等级为城市主干道（畅通路），设计时速为60 km/h，全长为7.076 km。其中交叉口跨线桥3座,桥长共1 255 m;纵四路至圣岩路段高架桥一座，桥长2 604 m。按照规划，在孙霞路位置设置上下行匝道一对。

2 公路线形设计定义

公路线形包括公路平面线形和公路纵断面线形。公路平面线形是公路线路在平面上的投影，公路纵断面线形是公路线路空间位置在立面上的投影。根据公路线路所处的地形、水文、地质条件，设计符合各种行车条件的公路平面线形和纵断面线形的工作，即为公路线形设计。公路线形对行车速度、行车安全和舒适性的影响极大。因此，公路工程技术对公路线形制定了一系列技术指标。

3 城市公路线形设计的基本原则

考虑沿途的土地利用类型。当进行城镇地区干线公路的线形设计时，要考虑路线经过的文化区和日常生活区。当干线公路割断沿途的居民区时，必然会给居民造成生活和习惯上的不便，还影响到安全，甚至不能发挥干线公路本身的性能。

考虑文物保护。文物是不可再生资源，当干线公路途径文物保护区时，应充分考虑文物的重要性，保护好重要文物。

要考虑与既有城市公路网的关系，选定不形成多路交叉和变形交叉的线形。

从保证安全和提高通行能力的角度出发，应避免在立体交叉的端部或道口、城市高速道路的驶出驶入匝道的近处，设置平面交叉的线形。

当设计城市公路时，为了保证行车的安全和顺适，必须尽量使各种线形要素达到均衡，设计车速便是使各项线形要素达到均衡的一个指标。

4 特殊路段设计

桥梁、隧道、立交桥等设施都是城市公路的组成部分，应当和路基一起构成一条平顺而连续的线形，才有利于汽车快速安全行驶。但是，桥梁由于受设计洪水位和桥下通航净空的限制，桥面设计标高可能高于桥头引线路基标高，这就造成纵断面不平顺；隧道由于受地形限制和为了缩短洞长、减少投资，可能使纵坡过大、引线连接不平顺；洞内坡大，会使汽车排放有害气体增多；洞内湿度大，会降低路面抗滑能力；这都不利于行车安全。特殊路段纵坡必须满以下几点要求：

桥梁及其引道的平、纵、横技术指标应与路线总体布设相协调。桥上纵坡不宜大于4%，桥头引道纵坡不宜大于5%。在交通繁忙处，桥上纵坡和桥头引道纵坡均不得大于3%。桥头两端引道线形应与桥上线形相配合。

隧道内的纵坡应小于3%；但短于100 m的隧道不受此限。城市公路、一级城市公路的中、短隧道，当条件受限制时，经技术经济论证后最大纵坡可适当放大，但不宜大于4%。

隧道洞口的连接线应与隧道线形相协调。隧道两端洞口连接线的纵坡应有一段距离与隧道纵坡保持一致。

检查设计是否满足上述标准要求,并使桥、隧道及其两端引线之平、纵线形尽可能平顺，与周围环境相协调，使之视眼开阔、视线诱导良好。

4.1 三南路跨线桥段路线比选案例

路线K0+137.506～K0+821.707三南路跨线桥段位于洪茂村北侧，有一现状庙宇。正线线位为避开现状庙宇，采用1 200 m半径向北偏移，再1 000 m半径向南偏移的S型曲线，桥头引道纵坡控制在4%。跨线桥线形复杂不顺畅，因此，设计时增加比选线位。

比选线位（如图1）采用前后直线，中间1 000 m转弯半径的三单元曲线，线形简单顺畅，有利于主线跨线桥行车安全，但需迁移现状庙宇。

正线方案为避开庙宇采取的措施如下：

线形采用S型曲线；

中分带宽由标准段4 m压缩至2 m；

庙宇位置增加挡墙收缩坡脚。

图1 三南路跨线桥段比选线位图

由于路线偏移量较小，推荐方案和比较方案路线长度相当，工程量相当，经济指标相当。比较方案需拆迁庙宇81 m2,增加拆迁费用，但可提高路线技术指标。

综合以上分析，比较方案需迁移庙宇，但该庙宇年代悠久，是历史文物，因此，设计时推荐采用正线方案。

4.2 坂山村南侧段路线比选案例

路线K3+123.802～K4+340.72板山村南侧段，正线线位为规划线位，采用同向曲线夹一直线线形，直线长330 m，线形较差。灌口中路原规划为主干道等级，设计速度50 km/h，后因规划调整，道路等级提升为主干道畅通路，设计速度也提升为60 km/ h。《城市道路路线规范》规定，同向圆曲线间最小直线长度不宜小于设计速度数值的6倍，因此，本段正线路线略微不满足设计规范要求，设计时增加比选线位。

比选线位（如图2）取消直线段，采用五单元线形，半径分别为1 100 m和550 m，前、中、后缓和段长均为150 m。和正线相比，比选线位线形好，但道路南侧为一软件园三期用地，比选线位需占用软件园三期用地面积较多，不利于软件园三期开发建设。

由于路线偏移量较小，推荐方案和比较方案路线长度相当，工程量相当，经济指标相当。比较方案需占用软件园三期用地约3万m2，不利于软件园三期开发，但可提高路线技术指标。

正线方案虽未完全满足设计规范,但规范用词为稍有选择范畴，表明可根据实际情况进行调整，因此，设计时推荐采用正线方案。

图2 坂山村南侧段段比选线位图

5 公路线形设计中存在的问题

5.1 线形一致性差，设计要素不相容

我国现行标准、规范是根据设计车速确定线形的。但这存在以下不足：第一，根据规定的设计车速所做的设计不一定能保证线形标准一致。第二，根据规定的设计车速所做的设计不一定能保证设计要素之间相容。第三，设计车速和运行车速之间存在差别。特别是在山区公路设计中，若未将纵面与平面线形要素结合考虑，运行车辆就可能出现不安全因素。我国标准虽提出了一些运行车速的设计概念，如长直线尽头或大半径曲线连续延长之后不宜采用小半径曲线、连续曲线指标应均匀等，但技术指标还是以采用固定设计车速为前提。

5.2 标准一限到底，呆板执行规范

当前，我国在公路标准及指标运用方面应多考虑地区间的差异，不应一限到底。此外，标准中路基宽度与车速存在明确的对应关系，从功能上看两者虽相互联系但各有侧重，并不具有明确的依赖性。路基宽度与车速对应的规定可能限制了更合理的设计，易造成设计人员对规范的错误理解，难与地形协调。

5.3 安全研究与线形设计脱节

目前，我国公路安全问题的研究仍停留在“事后型”阶段，离防患于未然还相差甚远。为了避免事故多发路段的重复出现，应通过对公路历年交通事故统计资料的前后对比分析，得出各种不同特征的主要线形的安全特性。此外，我国规范是通过规定指标下限值来确保行车安全，而国外则同时规定指标的上限值和下限值，这样可更大程度地保证线形连续。

6 减少公路线形问题的对策

6.1 设计应进行标准化审定

目前，对公路设计尤其是桥梁工程设计缺乏严格的标准化审定，经常出现在同一工程建设项目中不同标段的相同参数桥梁而工程设计截然不同的情况，这在下部结构立柱（或墩）工程中尤为突出。虽然施工单位购买了大量的定型模板，却达不到一定的周转次数，从而增加了施工成本，造成了物资的浪费。

6.2 设计应加强勘察工作

应加大地质勘探频率，在公路结构物施工中所发生的工程变更，基本上是因为基坑开挖后地基承载力不足。如某公路09标段的结构物就因地基承载力不足,致使80%以上的工程都发生了变更,增加了成本。可见，地质勘探的频率和准确度对工程的重要性。