低等级越岭公路路线设计中应注意的若干问题

王健

（中国市政工程西北设计研究院有限公司福州分公司，福建 福州 350001）

0 引言

越岭线指翻越山岭布设的路线，其特点是需克服很大高差。低等级越岭公路往往地处山地、丘陵地带，地貌起伏大、地形、地质条件复杂多变、路线设计时需兼顾技术指标、地质地形、土石方量、征地拆迁、环境保护及沿线村庄出行需求诸多方面要求，同时又受限于“低等级公路工程投资规模相对较小”的特点，导致低等级越岭公路的设计难度大，不仅要求设计人员熟练掌握路线设计相关规范，同时需因地制宜、把握好“质量、安全及经济”三个方面的平衡，使路线设计既要做到技术可行，又要经济合理。本文结合以往低等级越岭线项目路线设计时遇到的问题，提出路线设计时应注意的若干问题，为类似项目提供参考。

1 工程概况

项目位于福建省福州市闽清县，地处山丘地貌，项目性质为“现状越岭线改扩建”，采用“设计速度20km/h 的四级公路技术标准”建设，路线全长约10km，最高点和最低点相对高差约496m。其中K0+000～K3+475 段为6.5m 宽的双向两车道，K3+475～K10+290 段为4.5m 宽的单车道（见图1）。

图1 项目现场航拍图

2 技术标准选择

越岭公路建设标准往往以三四级路及等外路为主，具有“交通量小、设计标准较低、投资规模小”等特点。鉴于上述原因，部分地方交通主管部门、建设单位及设计单位等对低等级越岭公路设计中“技术指标与投资规模之间平衡的度”把握标准不一，尤其是既有公路改扩建的项目，认知上或多或少存在“农村低等级公路没必要追求各种技术指标，将减小投资规模为第一要务”等惯性思维。导致设计人员在路线设计时在“质量、安全及投资”之间的取舍摇摆不定，经常出现“为减小投资规模而牺牲技术指标或降低设计标准”或“刻意追求高技术指标而造成投资额大增”的情况，前者做法为日后公路运营安全埋下安全隐患，后者则造成不必要的浪费，给地方财政带来较大压力。鉴于越岭公路的特点，设计人员在进行越岭公路设计时，应准确灵活掌握相关规范，平衡好“技术指标与投资规模”之间的度，对涉及安全性的主要技术指标必须要有所坚持，对于涉及舒适性的次要指标当客观条件受限时，可适当放宽（技术指标选取可参考《福建省普通公路精细化设计指南》表5.2.1）。

鉴于低等级越岭线面临的技术标准与受限路段投资的矛盾问题，交通运输部于2019 年发布《小交通量农村公路工程技术标准》（JTG2111—2019）（简称《标准》），对平均纵坡、最大纵坡、最小坡长等部分技术指标有所放宽，填补了受限路段小交通量农村公路无适用标准的空白，完善了小交通量越岭线公路建设的技术依据。低等级越岭公路在选用技术标准时，除采用三四级公路外，还可根据实际情况采用《标准》中的“四级公路（Ⅰ类）、四级公路（Ⅱ类）”，让越岭线受限段在标准的选择上增加了其他可选项，在确保安全的前提下，为设计时“因地制宜，量力而行”提供了规范支撑[1]。

该项目“K2+048.104～K3+356.451”段受地形地貌、敏感点等限制，导致展线困难，该段平面满足四级公路标准，但最大纵坡（12%）、平均纵坡（5.7%）等纵断指标无法满足四级公路要求。鉴于该项目“道路等级、设计速度低、交通量小且运营期无大型车辆”等特点，综合考虑地方财政，经前期多方论证、路线方案比选及专项安全评估分析，最终该段纵断采用非标设计（项目设计时，《标准》尚未实施），对此段进行限速（15km/h）并强化安保设计。上述方案比“严格按四级公路标准建设”可节约工程投资约260 万，同时减少项目用地及对环境的破坏。结合《标准》中“最大纵坡不应大于12%（受限条件下经论证可取14%）；连续上坡（或下坡）路段相对高差大于500m 时平均纵坡不宜大于5.5%”的规定，该段平纵指标均符合《标准》要求。

3 总体设计思路

因设计人员侧重考虑的因素、专业背景及对控制点的理解各有不同，故低等级越岭公路走廊带的选择存在众多可能性。越岭线主要特点是需克服较大高差，故在选线时应树立“纵断面为主控”的设计理念。对低等级越岭线路线设计总体思路建议如下：

3.1 核实、解读地形图

地形图为路线设计时最重要的基础资料之一，设计前首先应认真核实、解读地形图。鉴于越岭线通常位于“地势险峻、植被茂密”地段，给地形图精准测绘带来一定难度，以往项目中已数次出现“地形图中地形地貌与现场实际偏差较大，导致路线选择不合理”的情况，故搜集到地形图后应对其进行解读，识别等高线、鞍部（见图2）、山峰、盆地、山脊及陡崖等要素，将二维平面在脑海中转换为三维模型，加深对地形的理解，随后通过现场探勘、卫星图核实比对分析，确保地形图准确性，为后续设计工作奠定良好基础。

图2 地形图与实景中的鞍部

3.2 明确边界条件、重要控制点

3.2.1 各类制约项目路线走廊带的用地

随着国家对环保、自然资源的重视程度越来越高，越岭线设计时受“耕保地、林地、湿地、水域及已出让用地等”等各类用地影响也越来越大，对选线工作也提出了更高的要求，设计工作开展前需重视各种制约用地红线的搜集，对上述用地尽量少占用或不占用，尤其是耕保地。现各级自然资源主管部门已逐步开展国土空间规划的编制工作，将各类用地规划融合至同一系统上，届时可同步核实公路红线与各用地红线的关系，为日后公路选线工作提供了极大便利性[2]。

3.2.2 地形、地质条件

越岭线因受地形条件限制，全填方断面或半填半挖断面对路基压实度、填料等指标控制要求更高，故挖方相比于填方更便于实施，同时也可减少桥涵构筑物的设置，故越岭线路线选择时尽量坚持“挖凸保凹”的原则，即挖山脊，减少山谷地带的布线，同时应避开地质不良地带，如顺向坡岩层，该地层对路堑边坡的稳定性产生较大不利影响，严重时会将发生山崩，且该地层一般需对边坡设置强支挡，增大项目风险及工程投资。

3.2.3 沿线重要控制点

路线设计时应充分考虑当地村庄分布、经济产业发展、区域路网等因素，科学规划线路走向。重点考虑与人口聚集地、乡镇企业、旅游景点等衔接，明确是否有必经的鞍部、村落或其他服务对象，重点满足交通出行条件不利村落的交通需求，提高公路辐射范围，补齐基础设施短板。

3.3 总体设计思路

低等级越岭线路线设计是涉及众多因素的系统工程，路线设计时应秉承“先总体再局部、局部反馈于总体、二者相辅相成”的总体设计思路，切忌在设计初期就陷入局部的细节中，防止总体路线变动时造成大量返工。越岭线路线设计时需先结合基础资料、边界条件及相关技术指标，以“平均纵坡指标”为主导在大比例地形图上进行路线走廊带的选择。《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）（简称《规范》）8.3.4中规定：“越岭路线连续上坡或下坡路段，相对高差大于500m 时平均纵坡应不大于5.5%；相对高差大于500m时，平均纵坡应不大于5%。任意连续3km 路段的平均纵坡宜不大于5.5%”。现结合上文中闽清县某四级公路越岭线路线设计经历，分析越岭线路线设计的总体思路。

3.3.1 明确起终点高差、控制点及现状道路长度

该项目起于现状国道、终于现状寺庙。现状道路连续上坡段总长约7.1km，最大高差约514m，连续上坡段平均纵坡约7.2%。沿线主要服务对象（即控制点）为K1+400、K3+420 处企业。

3.3.2 初步推算总体路线长度、需展线的长度及可能的展线位置

为节省工程投资、减少新增用地及服务周边既有群众，旧路改扩建项目应尽可能多利用既有道路，尽量在原路线走廊带的基础上进行选线。该项目连续上坡路段相对高差大于500m，故平均纵坡按规范中“应不大于5%，且任意连续3km 路段的平均纵坡宜不大于5.5%”的要求进行控制。为满足上述要求，初步判断连续上坡段路线总长度需10.3km（514m/5%），扣除此段旧路7.1km，初步判断需展线约3.2km，综合考虑地形、地质、既有道路线形指标及主要控制点等因素，在旧路全线范围内寻找具备展线条件的位置。经分析，K2+000～K3+500、K4+300～K4+500 及K6+400～K7+100 段（旧路桩号，分别对应图3 中①、②、③）附近具有展线条件，在上述路段路线选线偏离原走廊带后沿山势进行展线，展线长度不小于3.2km。

图3 路线设计平面与现状道路平面关系图

3.3.3 在初步确定路线的基础上，结合平纵横设计指标不断修正路线

在满足平均纵坡要求的初步路线走向基础上，重点结合回旋线长度、合成坡、最大纵坡及最大坡长等技术指标，进行较详细的平纵断面线形设计。路线尽量斜切等高线由低往高展线，避免出现反坡，避免采用“陡坡最大坡长+缓坡最小坡长”的不利组合（控制任意连续3km 平均纵坡）。平纵横设计完成后重新复核原初定路线的平均纵坡，若平均纵坡小于5%，说明路线总长度满足要求，则进入“任意连续3km 路段平均纵坡宜不大于5.5%”的局部控制；若平均纵坡大于5%，则说明路线总长度不足或起终点高差过大，需继续加长路线或减小起终点高差。上述过程不断反复修正，直至路线各项指标满足要求为止。最终该项目经修正，连续上坡段（K0+000～K9+980）相对高差调整为495.7m，平均纵坡为5.1%，连续3km 平均纵坡均小于5.5%，满足规范要求（见图4）。

图4 路线纵断面设计图

4 容易忽视的技术细节

4.1 回旋线最小长度取值

受低等级越岭线地势及技术标准影响，导致越岭线曲线较多，部分设计人员在确定回旋线长度时习惯按《规范》中表7.4.3 最小长度取值。图4 中回旋线最小长度仅为行车轨迹线曲率变化所需的最小长度，但《规范》中明确指出当圆曲线按规定需设置超高时，回旋线长度应不小于超高段长度，即回旋线最小长度应在“曲率变化所需的最小长度”及“超高过渡所需缓和线长度”之间取大值，而非统一按《规范》中表7.4.3 中回旋线最小长度取值。

4.2 不同纵坡坡度组合下各坡段的最大设计坡长

《规范》8.3.2 规定了不同单一纵坡的最大坡长，如“设计速度为20km/h，纵坡坡度为7%时，最大坡长600m，纵坡坡度为8%时，最大坡长400m”。若连续上坡段出现不同纵坡组合，该如何确定各坡段最大坡长？对此问题《规范》并未给出明确要求，设计人员往往容易忽视此问题。如在上述标准下，第一坡段纵坡坡度7%，设计长度400m，第二坡段纵坡坡度为8%，其设计长度不应超过多少m？假设第二坡段的设计长度为X，400/600+X/400≤1，则可求出第二坡段设计长度X≤133.33m。不同纵坡坡度组合下各纵坡的最大设计坡长可按上述方法进行控制，若超出上述最大坡长，则需增设纵坡坡度小于3%的缓和坡段。

4.3 强化对行车视距的复核

低等级越岭线受地形条件限制，经常容易出现小半径的路堑边坡，容易存在视距不良的情况，此时需对会车视距进行复核，不符合对应的视距要求时，应采取相应的技术和工程措施予以改善（详见《规范》7.9.6）。但设计人员有时容易忽视对会车视距的复核，思想上存在一个误区：“认为只要路线线形指标符合规范，默认就不存在视距不满足的问题。”但实际上低等级越岭线设计中经常出现“圆曲线半径满足相关要求，但视距不满足要求”的情况，需引起设计人员重视。

5 结语

低等级越岭线路线设计在技术标准的选择时，应在确保安全的前提下，把握“因地制宜，量力而行”的主要原则。总体思路上应树立“纵断面为主控”的设计理念，首先应掌握地形图基础知识、明确边界条件、重要控制点。在开展设计时秉承“先总体再局部、局部反馈于总体”的总体设计思路，以“平均纵坡”为核心控制指标进行路线设计，在初步确定路线大致走廊带的基础上，结合具体平纵设计指标不断修正路线，最终确定满足规范的路线线位。过程中需重点关注“回旋最小长度、不同纵坡坡度组合下各坡段的最大设计长度、行车视距”等容易忽视的问题，着实提高低等级越岭线路线设计中的技术可行性和经济合理性。