高速公路路线设计的基本思路及选线方法分析

张扬、熊雄

（贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司，贵州贵阳 550000）

0 引言

高速公路路线设计是高速公路项目实施的一项重要工作，对之后的工程设计与施工都有重要的指导作用，但高速公路路线设计也是一项复杂度和专业度都很高的工作，因此必须明确其基本思路，并采用适宜的选线方法，以保证高速公路路线设计的质量和效果。

1 明确高速公路选线的主要影响因素

高速公路选线不仅涉及内容广泛，而且存在很多影响因素，除了自然因素，还包括高速公路自身的使用性质、交通量方面的要求，以及需达到的行车速度和沿线未来城镇的发展规划。这些都需要在高速公路选线及其优化过程中充分考虑。

对于高速公路自身的使用性质来说，主要是为不同类型的运输提供服务，在很多方面都具有重要意义，如经济、文化等。高速公路自身的使用性质能直观反映出它在整个交通运输网中占据的地位与发挥的作用，还能体现出工程技术完善度和公路可满足哪种类型车辆、车速以及运量的要求。因此，高速公路自身的使用性质对公路路线走向确定、关键控制节点确定与相关设计技术标准的明确都有十分重要的作用和意义[1]。

对一条高速公路的评价主要通过运输是否方便与经济实现的，这些都与运行速度息息相关。对驾驶员而言，他驾驶的速度不仅与其自身操作技能水平和所驾驶车辆性能有直接关系，还与高速公路本身状况及其两侧各项外部特性、自然气候条件、交通量及设计速度要求有关。当天气正常、交通量一般时，驾驶员的驾驶速度主要由高速公路各项外部特性决定。因此，高速公路的设计速度是运行速度的基础[2]。

山区高速公路主要特点为相对较短的距离之内标高相差悬殊，这种地形条件大多弯多坡陡，反复起伏，无论是土石方工程量还是防护工程量都很大。此外，山区的地质条件与气候条件也相对复杂，这都对路基的稳定性与行车安全造成很大影响。

对于地质因素来说，在高速公路选线的过程中，当地形较为复杂时，很有可能遇到各类不良地质，这在很大程度上影响路线的安全、稳定与经济，尤其是在不良地质地区进行路线方案确定时，地质因素具有决定性作用。

对于社会环境来说，选线会对其造成很大影响，这主要体现在经济发展方面。基于此，在选线过程中，需要对沿线城镇的社会环境现状与未来发展规划进行深入调查，在广泛收集相关资料的同时，通过综合分析与论证，找出最佳路线线位[3]。

对于生态环境来说，选线可能对生态环境造成的影响主要包括所选路线在后续施工及营运过程中，对既有野生动植物与其栖息地造成的影响，以及由水土流失或汽车尾气排放对沿线范围内农业生产和水系等造成的影响。

对于设计车辆来说，在设计确定公路路幅的具体组成、弯道加宽及纵坡的过程中，都要充分考虑车辆外部轮廓尺寸与性能，所以这也是对高速公路进行几何线形设计时必须充分考虑的因素。所谓设计车辆，实际上就是选定一种车辆类型，为确定选线过程中的设计指标提供参考依据，从而保证车辆可以顺利且安全地从路段中通过。

对于沿线范围内的建设规划来说，高速公路选线必须充分考虑沿线范围内的建设规划，包括城市建设、工业建设、交通联络、农田水利等，确保设计出来的路线能够充分发挥出应有的作用和效果。

2 严格遵循各项选线技术标准

现代高速公路建设主要是供车辆高速安全行驶，故在选线过程中要充分考虑行车效率、行车安全性、行车经济性与舒适性，在满足运输要求的同时，最大限度地发挥出运输的作用。在过去的相关技术标准中，主要是根据几何构造标准进行高速公路选线，其目的是使车辆运动学及力学都能达到安全性与舒适性的要求，同时兼顾一定的经济性。而如今，随着交通运输业的快速发展，对路线设计无疑提出更高要求。近几年，很多国家逐渐在高速公路线形设计过程中充分考虑驾驶员自身视觉及心理特征、在行驶中的舒适感受和道路与周围自然景观之间的协调性，综合考虑以上各项因素，选线设计除了要满足一定的科学性，还要有一定的艺术性[4]。基于这一观点，在实际的选线设计过程中要充分考虑以下几点：

第一，所选路线应能满足高速公路基本使用性质的要求；第二，所选路线应与汽车行驶安全性与舒适性要求相符；第三，所选路线应适应驾驶者自身视觉及心理上的特征；第四，所选路线应能良好适应地形条件，减少工程费用投入，提高运输经济性；第五，选线过程中要充分考虑工程地质因素，使路基保持稳定；第六，尽量使公路和周围自然景观达到协调。

以上各项要求并非所有都必须满足，在实际工作中应从路线在整个路网中所处的地位角度出发，充分考虑远景发展要求，并结合高速公路自身使用任务及基本性质进行综合分析和决定。

高速公路选线实际上就是在规划确定的起终点范围内选择一条最佳的中心线，过程中需要面对很多复杂的环境条件与社会经济条件，要对各种因素进行综合考虑。因此，选线应做到由浅至深，从轮廓到具体，持续深入，分阶段和步骤进行分析对比，以此选择合理的路线。在实际的高速公路选线过程中要严格遵循下列各项基本原则：

第一，在实际的路线设计工作中，应引入不同的先进方法来深入且细致地分析路线方案，通过多方论证与比选，选出最佳路线方案[5]。

第二，路线设计要在满足安全、舒适和快速等各项基本要求的同时，尽可能让工程量达到最小，造价达到最低，以减少营运费用，创造更高的效益，并为后续施工养护提供良好的条件。在不增加过多工程量的情况下，优先使用高标准，谨慎使用极限指标，当然也不能在不考虑工程规模的情况下片面地使用高指标。

第三，进行选线时还要注意和农田建设之间的配合，尽可能减少占用农田，若必须占用，则应尽量避免占用高产田。

第四，对于需要从名胜古迹区域中通过的高速公路，要注意保护现有的自然状态，确保既有人工构造物和周围自然环境及景观协调一致，并做好重要历史文物遗迹的保护。

第五，在选线过程中应做好工程地质与水文地质的全面勘测、调查，减少可能对工程造成的不利影响。对分布有不良地质的段落，包括滑坡、崩塌与岩溶等，必须谨慎对待，建议绕开，若必须穿越，则要选择适当的位置，尽量缩小穿越范围，并采取有效的工程措施。

第六，在选线过程中还应重视并加强环境保护，考虑高速公路的修建和汽车行驶可能带来的问题，包括对自然经济及资源的影响、由于占地或房屋拆迁造成的影响、对城镇总体布局和行政区划的影响等[6]。

通过以上分析可知，选线原则十分复杂，应充分考虑高速公路的建设要求与地理环境现状，做到因地制宜、经济合理、快速安全和美观协调。

3 高速公路路线布局

以可研报告与设计任务书提出的路线基本走向为依据，结合各项建设条件，通过深入调查、分析与比选，在所有方案中选择最佳方案，最终设计全线总体布局。这项工作的过程和需要注意的要点为：

第一，对于路线的起终点，不仅要与路网规划要求相符，还要针对起终点前后一段范围内的公路线形研究接线方案。

第二，确定设计路段长度，正确选择与各设计路段相对应的衔接地点，妥善处理衔接部位前后一段范围内的线形设计。

第三，对沿线范围内的城镇规划进行全面调查，确定具体的连接方式与地点。

第四，对沿线范围内的交通条件、社会条件和自然条件进行全面调查，以此明确互通式立体交叉的具体位置以及与连接道之间的连接方式[7]。

第五，依据高速公路的主要使用功能做好其他辅助设施的布局，包括交通安全设施、管理设施与服务设施等。

第六，通过综合考虑确定互通式立交、服务区及桥隧的实际位置，并结合间距进行交通运行分析，确保在符合安全标准的基础上距离最短。

第七，应用分期改造的方法，进行工程建设，能够合理应用技术手段与标准，并提出合理的改造方案进行施工设计。

4 高速公路路线设计方案选择

路线方案需要通过对不同方案进行综合对比才能确定，规划起终点之间的距离越长、自然状况越复杂，路线方案数量越多，则需通过对比淘汰的路线方案也越多。在路线方案的对比过程中，不可能对每个路线都进行实地勘查，因此要尽量收集相关资料，先完成研究筛选，再对难以分辨优劣的路线方案开展现场视察及踏勘。

第一，广泛收集所有和路线方案息息相关的资料，包括规划、计划、统计、地形图、地质图、水文、地质与气象等。

第二，根据已确定高速公路等级与路线总方向，并结合收集而来的各方面资料，预先在地形图上初步分析所有具有一定可行性的路线走向。此时要将研究的重点放在以下几个方面：地形和地质条件、既有物及外界可能造成的干扰，以及牵扯面相对较大的段落[8]。

第三，按照初步研究制定的路线方案开展实地视察，同时充分考虑通过野外视察形成的新路线方案，避免遗漏。

第四，对视察的成果进行整理汇总，编制相应的报告，为计划任务书的补充和修改等后续工作提供可靠的参考依据。

5 高速公路路线具体定线

定线是指按照已经确定的公路技术标准以及在进行选线布局时结合细部地形条件和地质条件，合理安排路线的平面与横纵面，确定实地道路中线的具体位置。定线会受到很多因素影响，如地形条件、地质条件、地物、国家相关政策、社会影响与美学等，因此，除了要有效解决工程和经济等方面的实际问题之外，还要注意高速公路和环境之间的相互配合，并使高速公路线形达到美观。

5.1 纸上定线

利用大比例尺地形图，对选线布局过程中选出的各主要控制点之间的地形和地质情况进行深入分析，尽量选择有利地形，确定所有具有可行性的路线走法，最终定出导向线。根据导向线进行平面试线定线，在标注平曲线半径的同时，确定地形变化点对应的桩号和地面标高，进而绘制相应的纵断面图，结合地面线确定理想纵坡，测量各桩号对应的设计标高，沿各桩位横断面方向进行连接，由此得出修正导向线。根据修正导向线，确定经济性最好或能起到良好控制作用的路线中线位置与其具体活动范围，通过对最佳位置点的连接，得到二次修正导向线。对二次修正导向线所有特征点的基本性质及可活动范围进行分析研究，以此反复进行试线。确定路线从每个等高线部位穿过的具体桩号和高程，据此绘制路线的纵断面线。由此可见，纸上定线实际上是一个需要反复试验的过程，在具体限度之内，试线次数越多，最终的定线成果就越好，当无论采取何种措施都不能明显减少工程量或改善美观时，方可完成纸上定线[9]。

5.2 实地放线

以测量控制点及纸上定线的相关计算成果为依据，结合实际的地形条件，采取适当方式在地面上放出定好的线路，为之后的详细测量及施工提供参考依据，常采用的方法包括极坐标法、拨角法、支距法与直接定交点法。

5.3 直接定线

按照纸上定线相关原则进入现场，以纵坡为切入点选出适宜的路线。在通过选线布局确定的所有控制点之间，在拟定方向上通过试坡初步确定沿线范围内需要穿避的所有中间控制点，得出路线轮廓方案；根据相关技术标准提出的要求，在充分考虑地形条件的基础上选择适宜的坡度，确定坡度点，并对其进行连接，得出导向线；根据路基设计的相关要求，在所有坡度点对应的横断面方向上选择适宜的中线位置，并进行标记，对这些位置点进行连接后得出修正导向线；根据平面线形方面的要求，尽量靠近或从导向线上存在的特征点上穿过，适当裁弯取直，确保平面、纵面与横面达到充分结合，穿出和地形条件良好适应的直线，并通过对这些直线的适当延伸，定出交点，得出路线导线。对于处在山区地带的路线，其地形条件比较复杂，建议在地形较为复杂的部位进行曲线插设，常用方法包括单交点法、虚交点法、曲线起终点法。

6 结语

综上所述，路线设计具有决定高速公路具体走向的意义，进而影响到高速公路建设的复杂程度和运营的安全性，以及对周边环境的破坏程度，以上对高速公路路线设计进行了分析与总结，提出具体的思路和选线方法，旨在为实际的高速公路路线设计工作提供可靠的参考依据。