公路路线设计中平面指标运用问题的研究

高明明

(甘肃恒路交通勘察设计院有限公司，甘肃 兰州 730070)

1 公路线路设计中平面指标运用存在的问题

1.1 路线平面设计过程中直线运用的问题

直线作为公路平面三大组成要素之一，在公路路线设计时使用率较高，直线具有以最短距离连接两个控制点和线形容易选定的特点，能否合理使用直线是整个路线设计关键所在。《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)对直线的规定(1)直线的长度不宜过长。(2)设计速度大于或等于60 km/h时，同向圆曲线间最小直线长度以不小于6 V为宜，反向曲线间最小直线长度以不小于2 V为宜”，路线设计过程中，如何把握规范中的要求，合理选取直线长度成为路线设计主要问题。由于最新的路线设计规范对直线长度的取值没有给出明确的规定，导致部分设计人员在直线的选用上套取以往经验，直线最大长度按20倍设计速度考虑，在平坦开阔的地形按照20 V考虑最大直线长度，将会出现刻意的弯道或小偏角，与实地地形不符；在山区地形很少遇到最大直线长度，但是经常会碰到同向曲线间直线不满足6 V的情况，在这种情况下选择按照6 V的直线长度取值，将会导致工程规模增大，且对整体线形的连续性影响较大。如何选择合理的直线长度，确保路线的连续、均衡，降低工程量，成为路线设计中较为突出的问题。

1.2 路线平面设计中曲线运用的问题

公路平面线形另外两个线形要素分别为圆曲线、缓和曲线，曲线是路线设计中必不可少的要素，《公路路线设计规范》规定“各级公路不论转角大小，均应敷设圆曲线”，平曲线的使用对路线连续性、均衡性有很大影响，平曲线指标选择的合理与否，直接影响整个路线整体水平。

路线平面设计中，曲线的敷设对路线适应地形、减小工程量，降低工程造价具有显著的效果，尤其是在山区公路路线设计中，由于直线线形与地形很难适应，曲线的优势将体现出来。近年来，部分国道服务功能发生改变，以服务地方、连通乡镇为主要功能，位于山区的国道基本按照二级公路进行设计，因此，在平曲线指标选取中，半径按照一般值控制还是极限值控制，因为山区公路在展线过程中需要与地形相适应，曲线半径的取值直接影响工程量，且与自然的适应性也收到较大的影响。另外，部分项目在原有旧路上改扩建，在改扩建项目中对小转角曲线如何处理，是直接改造还是继续使用成为路线设计中的一个较为突出的问题。

2 公路路线设计中平面指标的选取

路线设计人员在路线平面指标的选取上，应该结合项目实际，根据实际地形条件选择合适的平面线形指标，结合上文存在的问题及工程实例，对路线平面指标选取的要点分析如下。

2.1 设计直线的选取

《公路路线设计规范》中规定“路线长度不宜过长”，是基于直线在行车速度较高的情况下，更加容易使驾驶员感到单调、疲乏、容易导致出现超速行驶的状态而提出的，一般按照20倍设计速度控制最大直线长度。但是，在部分特殊的定性条件下，按照20倍设计速度控制显然不现实。

例如：某公路位于甘肃省河西地区，二级公路技术标准，设计速度采用60 km/h，路线设计过程中出现了长直线问题。路线在牛尾巴山和旱峡两个位置确定了控制点，在这两个控制点中间为一百四十里戈壁，沿线平坦开阔的戈壁地形，基本无其他控制因素，按照直线通过，直线长度达到了26 km，远远超过了20 V，在该路段是按照直线通过还是设计曲线通过，对该路段进行了详细的比较选择。

方案A：以直线连接两个控制点

优点：路线以直线通过一百四十里戈壁，与没有变化的戈壁地形符合性较好。

缺点：直线长度过长，在需要增加相应的设施减小长直线造成的疲乏、单调、超速行驶的安全隐患。

方案B：增加小偏角平曲线

在一百四十里戈壁增加三处小于10°偏角的圆曲线，将直线分割。

优点：直线最大长度减小到5.6 km。

缺点：直线长度依然远大于20 V；增加小偏角对行车安全性影响较大，在地形开阔的戈壁地形，取消偏角圆曲线极容易被视为直线，造成安全隐患。

方案C：增加较大偏角圆曲线

在沿线人为增加几处偏角较大的圆曲线，减小直线长度。

优点：可以减小直线长度。

缺点：不能过多的增加圆曲线，直线长度依然远大于20 V；增加大偏角圆曲线，路线长度增长。

经过以上路线方案的比较，该路段所处地形属于戈壁地形，沿线无控制因素，在路线指标的选择中，人为的增加圆曲线，虽然减小了直线长度，但直线长度依然远大于20 V，因此，在这种地形开阔、无限制因素的路段，采用直线通过是较为合理的，在路线采用直线后，可以在沿线增加停车区、观景平台、驿站等旅游元素，将长直线分割，减小长时间单调景观带来的疲劳，同时，可以增加震荡标线等安全设施，提醒驾驶人员注意安全。

《公路路线设计规范》中规定“设计速度大于或等于60 km/h时，同向圆曲线间最小直线长度以不小于6 V为宜，反向曲线间最小直线长度以不小于2 V为宜”，在地形开阔的路段，直线的最小长度基本可以取到规范规定数值，但是在部分山区公路，受地形条件限制较大，因此在直线指标选取中，尽可能达到规范为宜的数值，在部分受限路段，若达到要求长度时，会增加拆迁或增加工程规模时，在避免出现“断背曲线”的前提下，可选择适当减小直线长度，同向直线长度可按照4 V取值，反向曲线间直线长度应按照2 V取值，以便于后期拉坡时做到平纵组合。

2.2 路线平面设计中曲线的选取

公路路线设计中，曲线是必不可少的要素，曲线分为圆曲线、缓和曲线，在曲线的设计中，圆曲线半径、缓和曲线的长度等取值必须符合规范规定值。在山区公路路线设计中，受地形条件限制，部分路段曲线半径取值上是满足圆曲线最小半径的一般值还是极限值，在实际项目中，应结合实际对曲线要素进行合理选择，使路线连续、均衡，尽量降低工程规模。

例如，某公路位于甘肃省中部地区，二级公路技术标准，设计速度采用60 km/h，沿线地貌类型总体属黄土高原地貌，地形条件相对复杂，路线大部分为越岭线，上下山路段占路线总长的60%，在路线展线上山、下山路段，曲线半径的取值需要与沿线地形相符，尽可能减小对自然环境的破坏。本项目下山段K347+400～K347+700段路线绕山梁布设，敷设了一个半径为170 m的圆曲线沿半坡布设，该处曲线按照设计速度60 km/h对应的圆曲线最小半径极限值135 m控制，目的是减小挖深，若按照圆曲线最小半径的一般值200 m控制的话，在K347+700处，路线中桩挖深将比极限值170 m半径中桩挖深高出20 m，对自然环境的破坏较大，本项目作为二级公路，在路线设计时，在行车安全的前提下，应该尽可能的与自然环境相协调，减小工程对自然环境的破坏，因此，该段路线平面半径按照极限值控制，增设视距平台，前后增加交通安全设施，以保证路段内行车安全，同时，可降低中桩挖方，减小对自然环境的破坏。

路线平面设计中，小转角大半径的圆曲线设置是在条件受限情况下不得已而设置的，小转角大半径圆曲线若曲线长度不足，将出现路容扭折的现象，对小转角圆曲线的设置在路线设计时应当慎重。尤其上文中提到的一百四十里戈壁路线，该路线均为新建，在设计时若为减小直线长度而增加小偏角圆曲线，虽然圆曲线长度可以取到规定的长度，但是小转角圆曲线在这种情况下安全隐患依然存在，在新建项目路线设计中，应尽量避免。另外，现在很多二级公路项目是在原有公路基础上提级改造，原有旧路存在的小转角圆曲线，在改造中受限因素多，如原有道路两侧已建有大量房屋，改造空间受限，在这种情况下，可以维持小转角圆曲线，但是圆曲线长度应取到规范规定值。

3 总 结

公路是一条三维空间的带状实体，属于不可再生资源，路线一旦确定将无法改变。在路线设计中，对所有的路线指标的选取应该在满足规范前提下，尽量结合地形条件，保证路线连续、均衡、景观协调、安全舒适。尤其是在地形条件不同的条件下，对路线指标的选取不能一味的选取规范给定的适宜值，使得路线指标与实地地形不符，并且破坏路线的连续性，虽然路线指标取到一般规定值可以提高道路运行的效率，但是在山区公路地形复杂，路线指标的选取应该考虑与地形的符合性，尽量减小工程量，保护自然环境。本文根据几个实际项目中遇到路线指标取值问题，梳理了路线平面指标的选取结果，供相关公路路线设计人员参考。