高速公路总体路线设计原则探讨

何家林

摘要 文章以G5京昆高速绵阳至德阳段扩容工程为例，探讨了高速公路总体路线设计的原则和方法。首先介绍了项目的概况和特点，包括地形、技术标准、交通组织等。接着详细阐述了总体路线设计的原则，如安全、经济、协调等。通过具体的工程实例，验证并说明了这些设计原则的实际应用。结果表明，合理的总体路线设计是实现高速公路安全、高效、环保和经济的关键，为类似工程提供了參考和借鉴。

关键词 高速公路；总体路线；设计原则

中图分类号 U412.366文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）05-0171-03

0 引言

高速公路作为现代交通基础设施的重要组成部分，其总体路线设计对于保障交通安全、提高运输效率、促进区域经济发展等方面具有至关重要的作用。合理的路线设计能够充分利用地形、地质等自然条件，同时能满足交通流量、速度、安全等方面的要求。因此，该文旨在探讨高速公路总体路线设计的基本原则和方法。通过分析G5京昆高速绵阳至德阳段扩容工程项目的特点和需求，针对提出相应的总体路线设计原则及常用的路线设计方法和策略。

1 项目概况

G5京昆高速公路绵阳至德阳段扩容工程是国家“十三五”现代综合交通运输体系发展规划中“十纵十横”综合运输大通道纵8线的重要组成部分，是四川通往陕西进而通往我国中部、东部以及京津冀地区的主要通道，在国家和区域公路网中居重要地位。该项目的建设，可以有效分流缓堵既有成绵高速过大的交通压力并带动成德、绵阳及相关区域的社会经济发展。项目路线长约69 km，按照双向八车道高速公路标准修建，总投资约133亿元[1]。项目位于绵阳市及德阳市境内。

2 项目特点及对策

该项目为高速扩容项目，根据路网布局，扩容方式有新建路段和改扩建路段，项目地处四川省发达地区，路网发达，制约因素较多，综合分析项目特点及对策如下：

（1）项目地形起伏不大，需合理控制桥隧比例。项目区沿线地形起伏不大，主要为盆中丘陵区和四川盆地东北部，总体地势西北高东南低。需加强路线方案比选，在保证工程和行车安全的情况下，合理控制桥隧比例。

（2）该标段技术标准较多，合理运用技术指标尤为关键。魏城枢纽至永明枢纽路段为新建路段，设计速度为100 km/h，路基宽度41.5 m；永明枢纽至关帝枢纽路段为改扩建工程，将绵阳南环线（四车道）对应路段四车道改为八车道，设计速度为100 km/h，路基宽度41 m；关帝枢纽至终点为新建路段，设计速度为120 km/h，路基宽度42 m[1]。在勘察设计过程中需要合理运用技术指标，有效降低工程规模。

（3）该标段位于四川省发达地区，规划区众多，沿线分布基本农田保护区多，路线布设需合理处理好与规划区和保护区的关系。

（4）该标段枢纽互通多，永明枢纽为五路交叉，勘察设计难度大，交通组织复杂。

（5）改扩建路段的原有道路路面、路基、桥梁等现状评定、加宽或改建方案、施工及运营阶段的安全风险评估尤为关键。该标段永明枢纽至关帝枢纽路段为改扩建工程，将绵阳南环线（四车道）对应路段四车道改为八车道。

高速公路交通繁忙、社会影响大，多种扩建方案，需进行比选和优化设计，时间紧、任务重，需采用一次性测量技术，同时满足设计精度的要求，缩短整个勘察设计周期。对既有道路构造物进行检测，必要时进行荷载试验，在此基础上对既有结构物的现状进行综合评定，并提出改扩建时旧桥的处治对策。对既有道路的路基路面现状进行检测与评价，分析其交通组成特性、环境特征以及主要病害及其发生发展情况，为路基路面的扩建方案提供依据。

（6）区域软土段落较多，隧道区地质地形条件较复杂，需加强地质勘察手段。路线位于红层丘陵地区，地形平缓，地质构造简单，不良地质现象不发育，路线走廊带内仅发现几处对路线总体无影响的小型滑坡，但淤泥质软土及饱和软弱黏性土分布较广。应采用综合勘察手段，加强沿线地质勘察，采取最有效、快速、经济的处理措施，确保工程安全。项目设置隧道2座，但隧址区地质地形条件复杂，存在洞门偏压，围岩级别低，隧道跨径大，技术复杂，施工难度大。为避免出现突水、突泥等灾害，需加强隧道勘察。

（7）项目区环境敏感点较多，全线弃方较多，需高度重视环保要求。项目位于四川省发达地区，环境敏感点较多，途经多个水源地保护区和自然保护区，且该标段弃方较多，需高度重视环境保护要求。勘察设计阶段应贯穿环保意识，绕避环境敏感点，选用合适的路线平、纵面技术指标，尽量避免高填深挖，尽量减少弃方；同时加强环保生态景观设计，最大限度降低对生态环境的影响。

（8）项目与规划和已建（或在建）高速公路交叉或对接，且对绵阳南环线高速公路进行改扩建，路线在绵阳市规划区边缘通过，协调难度大。该标段起点与规划的绵广扩容工程相接，并与绵苍高速公路交叉相接；路线在绵阳规划区边缘通过，在绵阳市游仙区永明镇与绵遂高速公路（已建）、绵西高速公路（在建）交叉，并对绵阳南环线高速公路四车道改为八车道扩建。路线涉及多条高速公路及地方规划，为避免不同步建设的后期工程浪费，需加强协调工作，充分征求意见，做好工程界面划分工作。

3 总体路线设计原则

3.1 总体设计原则

（1）安全性原则：在路线设计中应将安全放在首位，充分考虑车辆行驶的安全性和舒适性，避免出现安全隐患和事故。

（2）经济性原则：在满足使用功能和技术标准的前提下，尽可能降低工程造价和运营成本。

（3）协调性原则：路线设计应与周围环境相协调，避免对自然环境和人文景观造成破坏。同时，要考虑社会环境保护、施工交通组织等因素。

（4）功能性原则：路线设计应满足交通功能要求，保证道路的通行能力和服务水平。

（5）可持续性原则：路线设计应考虑环保、节能、资源利用等方面的因素，以实现经济、社会和环境的可持续发展。

3.2 路线设计原则

（1）布线时，应该考虑多种方案，通过对不同方案的比较和分析，可以评估各种方案的优缺点，并找出最符合设计要求的方案；应该将方案进行多层次的比选。这包括技术经济层面的比选，如工程造价、施工难度等；社会层面的比选，如社会影响、环境保护等；运营层面的比选，如运营成本、交通组织等。通过对不同层次的比较和分析，可以找出综合效益最优的方案；应该将所有相关因素都纳入比选范围。这包括但不限于社会环境保护、运营成本、施工交通组织等。通过对这些因素的全面考虑和比较，可以找出综合考虑各种因素的最优方案。

（2）强化地质选线、安全选线、地形选线、气象选线、环保选线的原则：路线布设要充分考虑所处地段的地形、地物、地貌、地震、水文等条件，并根据不同情况进行灵活运用。

（3）勘察设计过程中，应开展详细的地质勘察和分析，可以了解地段的地质情况，从而选择稳定、适宜的路基和隧道位置。在地质选线中，要避免或减少地质灾害的影响，确保路线的安全和稳定性。

（4）要充分考虑交通安全和运营安全。要选择平直、顺适的路段，避免急转弯和陡坡等危险路段。同时，要考虑视线、宽度、横断面等交通安全因素，确保路线的安全性和舒适性。

（5）要充分考虑地形条件，包括地形起伏、坡度、高程等。要根据地形特点，选择适合的路线走向和线形设计，避免大填大挖等对地形的影响。同时，要考虑排水系统等与地形相关的因素，确保路线的顺畅和排水系统的有效运行。

（6）要充分考虑气象条件，包括降雨、风雪、冰冻等。要根据气象特点，选择适合的路线走向和线形设计，避免或减少气象灾害的影响。同时，要考虑排水系统等与气象相关的因素，確保路线的顺畅和排水系统的有效运行。

（7）环保选线是指在路线设计中要充分考虑环境保护因素。要选择对环境影响较小的路线走向和线形设计，避免或减少对自然生态系统的破坏。同时，要考虑噪声、扬尘等环境污染因素，采取相应的措施进行控制和治理。

（8）用运行速度进行评价和优化的原则：通过安全性评价和运行速度的计算论证，修改完善设计，以保证公路的安全性和顺畅性。

（9）加强调查，多方征求意见：路线布设需处理好节点关系，多方征求意见，在合理的位置布设，保证工程安全，控制规模。避免工程浪费，尽可能消除社会影响。

（10）助力地方经济发展，改善民生：充分听取沿线地方政府和有关部门的意见和建议，助力地方经济发展，改善民生。同时要考虑项目区内重要基础建设工程众多，处理好与各建设控制因素的关系，兼顾地方的合理要求。

（11）注意环境保护，减少水土流失：注重公路美学，与周围自然景观协调。这不仅可以提高道路的使用体验，也有利于保护环境，促进可持续发展。

3.2.1 平面设计

（1）考虑司乘人员的心理和视觉反应、车辆行驶的安全舒适性，应根据实际地形、地质和环境情况，因地制宜选用指标，路线布设应顺“势”而为，线形连贯，自然流畅，分合有序，错落有致诱导视线，突出生态环保效果。

（2）选用圆曲线半径时，应注意前后平面线形指标的协调，否则要进行论证，长直线尽头不得设置小半径曲线。

（3）曲线间直线的设置，均应满足规范要求。反向圆曲线是指两个不同转向的圆曲线之间的直线段，如果直线长度过短，可能会导致车辆行驶不稳定，增加交通事故的风险。当直线长度不满足规范要求时，应采用S形曲线来调整路线线形，确保车辆行驶的安全性和舒适性；同向圆曲线是指两个相同转向的圆曲线之间的直线段，较长的直线长度可以保证车辆在同向圆曲线之间的行驶稳定性，减少车辆侧向偏移的风险。

（4）设计路线全线应利用动、静态透视图检查技术进行平、纵线形综合检验，对坡差较大及平、纵配合欠佳路段应进行重点检验，视距范围内不能出现平面不平顺、纵面不均衡的路段，不得出现断臂现象。

（5）隧道平面线形原则上采用分离式隧道，条件受限时可采用小净距隧道，原则上不采用双连拱隧道；隧道洞口“3 s”尽可能采用直线和圆曲线，受地形限制，特殊困难路段，隧道洞口“3 s”采用缓和曲线需进行论证[2]。

（6）重视路线立体线形设计，顺应地势，注重道路景观与自然景观的融合，尽可能避免大填大挖，切实完善环境保护措施。

（7）由于该项目地形、地质条件特别复杂，互通式立交区主线指标应尽量大于一般值，其位置的选择应充分结合地形、地质。

（8）视距为强制性规范要求，设计速度120 km/h的最小停车视距不小于210 m[2]。路段分隔带上采用分设加强型护栏，按分隔带外侧行车道边缘线及分界线外移后进行标线。如图1所示。

3.2.2 纵面设计

（1）纵断面设计应结合地形、地物、水文、地质、桥涵、隧道、通道、立交、管线、设计洪水位、土石方平衡、路基稳定等因素进行综合设计。

（2）在道路设计中，超高缓和段是用于逐渐过渡道路横断面的超高部分，以确保车辆在弯道行驶时的稳定性和安全性。为了确保路面排水顺畅，超高缓和段的路线纵坡需要满足一定的要求；超高缓和段是用于逐渐过渡道路横断面的超高部分，以确保车辆在弯道行驶时的稳定性和安全性。为了确保路面排水顺畅，超高缓和段的路线纵坡需要满足一定的要求；根据规范要求，超高缓和段的路线纵坡应大于等于0.5%。这意味着在超高缓和段内，道路的纵坡度应逐渐增加，以适应车辆在弯道行驶时的离心力。如果超高缓和段的路线纵坡过小，可能会导致路面排水不畅，积水无法及时排出，影响道路的使用寿命和行车安全。

（3）当路线纵坡采用大于等于3%的陡坡时，其前后相邻纵坡应采用小于等于2.5%的缓坡，这是为了确保车辆能够安全、顺畅地行驶。陡坡可能导致车辆行驶速度过快，增加交通事故的风险，而缓坡则有助于减缓车辆的速度，提高行驶的舒适性和安全性。因此，在路线设计中，需要合理控制路线纵坡的大小和变化，以确保车辆能够安全、顺畅地行驶。

（4）纵面线形应充分利用地形、地势的特点。根据地形的高低起伏，合理选择坡率和坡长，以减少填挖工程量，降低施工难度；合理采用坡率、坡长是影响道路纵面线形的重要因素。避免过大的坡率和过长的坡段，以免影响车辆的行驶稳定性和安全性；在设计纵面线形时，应保证各个指标的均衡。这包括坡度、竖曲线半径、视距等。各项指标的均衡可以保证车辆行驶的舒适性和安全性；尽量移挖作填，以减少弃方数量。这样可以降低工程成本，减少对环境的破坏；凹凸曲线是道路设计中常见的元素。在设计时，应合理设置凹凸曲线，以适应地形变化；纵面线形的设计还应考虑驾驶员的视觉感受。

4 结语

总的来说，高速公路总体路线设计是一项复杂而重要的工作。在设计中，需要综合考虑多种因素，包括地形地貌、自然环境、技术标准、安全性和舒适性、环保和景观设计以及经济合理性和可行性等。通过理论分析和具体实例的阐述，可以得出结论：合理的总体路线设计是实现高速公路安全、高效、环保和经济的关键因素之一。

参考文献

[1]G5京昆高速公路绵阳至成都段扩容工程A1标段初步设计文件[R]. 成都：四川省交通勘察设计研究院有限公司、中交第二公路勘察设计研究院有限公司， 2020.

[2]公路路线设计规范： JTG D20—2017[S]. 北京：人民交通出版社， 2017.