公路设计过程中的路线布局设计与路基设计要素分析

朱永晖

（沧州市交通运输局，河北 沧州 061000）

1 引言

公路工程路线布局设计是指公路工程设计过程中针对公路的纵向断面线形，平面线形与公路方向走势等工程三维空间位置关系与工程结构几何形状等要素展开的成体系的设计[1]。其中既包含了对于公路工程路线的选择、线形的构造，也包含了诸如路基建设、路面处理及桥梁涵洞构造设计等具体化的工程设计，其中前者对后者的施工起到指导性作用[2]。在公路工程设计过程中，可以通过原则性的规划达到避开地形环境复杂，减少生态负面影响与降低周边居民生活影响等效果。公路后续施工过程中施工难度是否能够达到合理降低，公路本身的弯度与坡度布置是否合理，是否适合车辆行驶，是否能够有效减少交通事故的可能性，这些都是由公路布局设计来决定的。而在布局设计之上的路基基础化设计则为布局的实现打下了基础[3]。合理的布局设计与路基设计是促进提升道路经济效益，延长道路寿命的重要因素。

2 公路路线布局设计原则分析

在进行公路路线布局设计时，应该遵循3 项主要原则，分别为流畅性原则、综合性原则与高效性原则，如图1 所示。

图1 公路路线布局设计原则

2.1 流畅性原则

公路工程布局设计过程中，首先需要确保的就是交通的畅通性，即需要在各个路段做到规范统一，同时将路段设计规划与整体设计规划、周边建筑规划相结合，建立起明确的交通规划体系。在进行具体环节的设计时，需要针对公路工程项目进行综合性的考虑，交叉关联对比，并合理处理区域商业、市政与公路项目之间的复杂关系。一方面，研究人员需要提前对项目工程涉及的项目材料、地理环境与其他周边情况进行分析，并从中选择能够服务于项目设计的要素。另一方面，工作人员还需要科学合理地利用施工技术在控制施工成本的同时降低施工期间项目对周边产生的不利影响。

2.2 综合性原则

在进行公路工程布局设计中，需要对项目规划区域内的各项影响性要素进行综合性考虑，其中包含农田、城市建筑及其他交叉道路等多方面的影响。同时由于公路路线的布局设计会对区域路网的整体性能质量形成影响，因此，在进行具体路线设计时需要根据已经存在的影响因素进行合理预测。其中施工现场的土质、路线周边的环境都属于重要的外部影响性因素，应当在进行综合性考虑后选择最为可行的路线布局。还应确保修建成功后的路线会与区域内的路网充分结合，不会产生诸如占用农田，生态影响负面等问题，从综合性角度合理化、最小化综合成本，提升综合效益。

2.3 高效性原则

在公路布局设计与修建过程中，往往涉及诸如盘山公路、河间桥梁、穿山隧道等多种大流量耗费人力物力的建设路段，因此，在进行布局设计时便应精准测量公路沿线的地质信息，并在合理范围内尽可能地避开大量消耗人力物流。同时在建设周期长，建设效率低下的路段，应严格控制建设成本，提升建设效率。而在具体施工过程中，设计人员应该根据当地的具体地质条件选择最为适合的施工技术，并且根据实际公路需求需要选择最为科学的施工方案。

3 公路路线布局设计分析

3.1 选线设计

在公路路线布局设计过程中，设计人员应该对施工当地的实际地质条件与人文状况进行深入考察，并完成相关准备工作，对当地的实际情况做出综合性的专业分析，进而为路线的合理布设打下基础。在合理化布设基础上，应采用以曲线为主的路线设计方式，通过不断降低坡度对车辆的影响来避免路段纵向变化幅度较大而造成的行车困难和行车安全性问题。如图2 所示。

图2 选线策略

在以曲线为选线设计方案时，需要在设计过程中不断调整曲线设计，最终使得曲线设计与道路网络布局形成统一性，最大限度地考虑行驶过程中的安全性需求与其他功能性需求，保障道路车辆的安全性和运输效率性。

3.2 爬坡车道与纵向线形设计

公路路线布局设计中，爬坡车道与纵向线形的设计直接影响了公路的安全性。由于公路的主要服务对象是驾驶者，因此，在进行设计的过程中应该从驾驶者的角度出发进行设计，确保道路的实用价值和质量安全。首先，需要综合纵向坡道的总体长度，分析荷载车辆的类型和车辆载重等因素，达到对设计公路路况的综合控制。另外，还应结合公路的纵向断面线形对行程图进行设计，进而对车速曲线进行绘制。在绘制车速度后设计人员需要对最低车速的路段进行定位，以此为基础设计爬坡路段。在合理控制道路坡度的同时保证路线的起点与终点都具有良好的车辆通视条件，同时避免连续性的急转弯出现，影响道路的安全性。

在坡度控制方面，在对城镇附近的公路进行布设时，通常城镇规划区域与公路区域之间的间隔应该合理保持在8 km以下，一般控制在2~5 km。当公路需要经过地理环境较为复杂的区域时，一般可以采用的选线方式为3 种，分别为越岭线、沿河线与山脊线。在选线的过程中应该合理控制选线长度，对平均坡度进行把控，同时预留出纵坡的空间。由于公路建设往往采用的是分段建设的方式，因此，在设计过程中应该由难向易进行推进，同时考虑车辆行驶的安全性、舒适性。如果不是路段特殊要求，不针对展线路段进行反向坡度设计。在设计过程中爬坡车道应该与纵向线形的设计统一化，使得两种方案达到相对统一的设计要求，同时符合国家相关建设标准和规定。

3.3 公路超高部分设计

由于公路途经区域的地形地貌往往是复杂多样的，因此，在建设过程中有可能会经过地形相对较高的区域，设计人员需要根据不同的地质状况，针对地形相对较高的区域提出科学合理的解决措施。首先，设计人员应该根据公路途经区域的具体地质状况整体考量，对较高路段的地质数据进行精准测量和计算，并设计较为合理的方案。如果不同路段的地形不同或者道路需求不同，那么便需要进行分段化的合理设计。同时在进行路线设计时还应考虑到公路桥梁超高有可能形成的路线合理性影响，并在此基础上尽量降低交通安全事故的概率。在对公路桥梁进行超高优化设置的时候，需要将桥梁的段部设置为超高点，并以缓冲桥梁自身的扭曲压力为主要目标，保障桥梁的安全性和稳定性，延长桥梁公路的使用寿命。另外，在设计过程中应该重视下坡路段，下坡路段往往是最容易产生超速与其他类型交通事故的路段，应该通过合理的设计来控制该路段下的车辆速度，进而确保车辆行驶的安全性。

4 路基设计分析

4.1 边坡设计与陡坡路堤设计

公路路基的形状以公路自身的形状为基础，因此，在进行路基设计时需要以当地的地质特征与路况特征为基础，进行路基形状修正时也应根据选用的填料与整体性能状态进行修正。同时，进行坡度设计时还应重视周围植被与山体的破坏情况，避免出现坍塌或者滑坡等安全事故。陡坡设计是路基设计中较为重要的一点。在进行陡坡与高边坡设计时应该开展合理的规划，在重视设计差异性的同时去确保路基的可靠性与安全性。同时，设计人员应该对施工现场的不同路段进行详尽检查，尽早发现初期设计中有可能存在的问题，并在有效时间内提出解决措施。

4.2 排水设计

路基设计中的排水设计关系公路项目在完工后的使用效果与公路安全性问题。整体设计重要性思路如图3 所示。

图3 排水设计重要性思路

首先，需要对整体工程中的不同路段的排水方式具有深入的认知，进而根据不同路段的特点设计具有适宜性的公路排水方案。其次，设计人员应该保证排水功能不会对公路性能造成影响，不会对公路工程的整体性结构造成破坏。在选用有效的排水方案的同时，也应该选择有效排水技术，提升排水设计的合理性，不能仅凭自身的经验与已有的公路排水设计案例来进行排水方案设计，而是应该深入施工现场，对当地的水文环境和地条件进行深入的调查，进而确定排水口的尺寸，排水渠之间的距离等，将排水工程充分融入公路工程的整体建设中去。

4.3 路堑设计

路堑设计是路基设计中至关重要的一部分，也是最为基础的一部分。在路堑设计中，设计人员应该综合考虑公路周边环境与边坡的具体情况，进而确立较为合理的设计方案。由于路堑设计具有基础性，因此，设计人员应该与施工人员建立有效的沟通渠道，在施工过程中保持沟通。一旦施工过程中出现诸如坡度较高的情况时，设计人员应当对边坡做出及时的调整设计，进而通过有效的微处理来处理相关问题，优化设计方案。

4.4 高度设计

公路项目对路基的高度要求是相对较高的，其中诸如山区等复杂地形地区的要求会更加严格。通常情况下，公路的路基高度是由公路的纵向坡度与周边的建筑工程情况来决定的。在实际设计中设计人员也应该综合考虑路基高度带来的稳定性优势，将路基高度控制在合理范围内。在平原地区，应该尽量降低路基的实际高度，提升路基的实用性。而在山区则需要测量公路与隧道之间的高度，在设计路基高度时充分考虑公路的连贯性。

5 结语

在公路路线布局设计与路基设计中，应该遵循流畅性原则、综合性原则与高效性原则3 项主要原则，以公路设计的流畅性为主，合理利用地形，充分考虑公路建设在当地形成的综合性效应，在此基础上降低建设成本，提升建设效益。同时应综合考量公路的地质选线设计，特殊部分设计，进行综合化的布局设计。在进行配套的地基设计时，应该从地基的基础条件、附加工程等多角度入手，对地基设计过程中的要点进行实时控制，保证公路的安全性与连贯性，重视诸如陡坡等特殊路段的设计，进而提升公路工程的整体使用效果。