公路工程路线和路基的设计原则和设计要点探讨

摘要 为提升公路工程路线路基设计效果，完善公路网络，文章以某公路工程为例，分析其路线和路基的设计原则和设计要点。结果表明：优化路线与路基设计具有重要意义，因此需要根据流畅性、综合性、协调性等原则的要求优化路线的平面线形、纵面线形等方面的设计工作，并根据要求科学进行路基的路堑、路堤设计，增强设计的科学性与合理性。

关键词 路线；路基；公路工程；设计原则

中图分类号 U416 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2024）23-0037-03

0 引言

加强公路工程设计和建设有利于为日常出行提供便利，而路线与路基设计效果会对工程整体设计质量产生较大影响，为此需要充分了解公路工程所在区域的地质环境、水文条件以及施工条件，之后再根据设计原则与设计要点优化路线与路基设计，增强公路工程的实用性。

1 工程概述

某公路工程位于高海拔地区，全长为94.14 km，其中5.54 km为新建公路，88.6 km为老路改建，路线大致呈南北走向，且该工程所处区域的地势南高北低，地形相对高差较大，全年降雨量偏少。此外，该工程中的原有公路属于简易公路，技术标准较低，达不到二级公路与三级公路的要求，很容易出现坍塌等问题，所以需要优化该工程的路线与路基设计工作，提高公路工程的整体质量。

具体路线设计：采用了大量的不对称平曲线、C形、卵形以及复合型平曲线等线形，不仅实现了不同线形的结合，也增大了曲线的比例，实现了平面线形的优化。同时加大了竖曲线半径、将平面线形与纵面线形结合了起来、将短坡长与相邻竖曲线衔接了起来，改善了公路视距不良的情况，增强了行车的安全性。

路基设计：优化了路基边坡设计、排水构造物设计，且对临河路基进行了整治设计。在进行路基边坡设计时采用了放缓坡度、加强坡面防护等方式，增强了边坡的稳定性与绿化性；在进行排水构造物设计时将土质边沟、浅碟形边沟、截水沟等构造物结合了起来；在进行整治设计时采用了改移河道的方式。

2 公路工程路线和路基的设计原则

2.1 流畅性

在进行公路工程路线和路基设计时应遵循流畅性这一原则，即应根据公路工程的具体要求以及所在区域的条件进行优化设计，并将路线、路基设计与其他方面的设计结合起来，确保路线与路基设计满足公路网总体规划的要求，使公路工程能够达到交通通畅的状态[1]。

2.2 综合性

在进行路线与路基设计时也需要坚持综合性这一原则，增强设计方案的可行性。首先，在设计过程中需要综合考虑公路工程水文地质、周边建筑、人文景观等各方面因素，尽可能地减少设计方案对各个方面的影响与破坏[2]。其次，在设计过程中需要综合运用先进的技术手段，从而提高施工效率与质量。最后，在设计时需要综合考虑城市规划、大众出行等各个方面的要求，尽可能地使设计方案满足多个方面的需求，增强设计的实用性。

2.3 协调性

在进行路线与路基设计时应贯彻协调性这一原则，避免出现相互矛盾等问题。一方面，在设计时需要全面协调好与相关单位以及部门之间的关系，充分明确各个单位与部门的要求。同时，应协调公路工程与交通体系、市政道路之间的关系。另一方面，需要全面协调路线布设与路基设计的整体效果，避免设计方案与既有的农田水利、施工组织等方面产生冲突。

2.4 安全性

安全性是进行路线与路基设计必须遵循的一个原则，因为只有坚持这一原则才能够提高公路工程的安全系数。为此，设计人员需要严格按照国家相关标准与要求开展工作，根据公路工程的安全性要求明确路线与路基的技术参数，避免后续出现路基不均匀沉降等问题，否则可能会导致公路塌陷。

2.5 环保性

在全面倡导绿色环保的背景下开展路线与路基设计工作也需要坚持环保性这一原则。即设计前需要先做好周边环境与绿化的调研工作，之后通过先进技术优化路线与路基设计，尽可能地减少对周边绿化的破坏以及对生态的污染，实现公路工程事业与自然的和谐相处[3]。

3 公路工程路线设计要点

3.1 优化选线工作

自然环境、地质条件等各方面情况都会对工程建设产生较大影响，因此在进行路线设计时需要先做好自然条件的分析工作，根据实际情况优化路线布局，增强路线选择与自然环境的协调性。且需要综合分析公路工程的设计要求并设计多个路线方案，之后利用BIM技术对不同选线方案的施工成本、施工难度、对周边环境影响等各个方面进行对比分析，最终选择最合适的选线方案，为后续工作奠定基础。

3.2 明确技术标准

完成选线工作后需要明确路线设计的技术标准，增强设计的规范性。首先，在选择技术标准时应防止两种倾向，其中一种倾向是不考虑路线的作用与运输发展的要求，一味采用低标准以压缩工程费用，另一种倾向是不顾工程情况，片面追求高指标，导致工程投资过高。其次，在明确标准时也需要慎重，要深入实际做好踏勘调查工作，征询各方面的意见，根据任务书的要求以及远景使用要求选择合适的指标，避免影响公路工程的使用效果。最后，公路路线设计涉及诸多方面，如缓和曲线、视距等，在明确技术标准时需要明确这些方面的标准参数，增强设计的合理性。

3.3 优化平面线形设计

平面线形指的是道路中线在水平面上的投影形状，主要是由直线、圆曲线、缓和曲线这三种线形构成的，只有做好这一方面的设计工作才能够提高路线的设计质量。（1）明确设计要求。在设计时需要确保平面线形顺直、连续、与地形以及地物相适应、与周边环境相协调；确保平面线形不仅能够满足汽车行驶力学的基本要求，也能够满足驾驶员与乘客的视觉与心理要求；若工程属于高速公路、一级公路或计算行车速度大于60 km/h的公路，就需要提高对立体线形设计的重视程度，增强线形的连续性；保持平面线形的均衡性与连贯性，确保线形各要素的技术指标不出现突变等情况；避免出现连续急弯的线形，否则会加大驾驶难度；确保平曲线具有足够的长度，若平曲线过短就可能会影响到驾驶调整[4]。（2）优化直线设计。直线是平面线形中最关键的要素之一，对地形以及长度的要求相对较高，若地形不合适或过长就可能会导致驾驶员产生疲倦感甚至会引发交通事故，为此需要优先在平坦地区、开阔谷地、隧道、路线交叉点等位置设置直线路段并科学把控直线的长度。在设计直线的最大长度时需要综合考虑驾驶员的视觉效果以及心理承受能力。例如，若公路工程处于城镇附近或景色有较大变化的地方就可以将直线的最大长度设置为设计车速的20倍左右，若处于景色较为单调的地方可以将直线的最大长度控制在设计车速的20倍以内。其次，从线形连续性以及驾驶方便性等方面的要求来看，相邻两曲线之间应有一定的直线，这就需要明确直线的最小长度。一般情况下，需要将同向曲线间的最短直线长度控制在设计车速的6倍以上；将反向曲线间的最短直线长度控制在设计车速的2倍左右；将相邻回头曲线间的最短直线长度控制在合理范围内，例如，若属于二级公路就需要控制在200 m以上，若属于三级公路就需要控制在150 m以上，若属于四级公路就需要控制在100 m以上[5]。（3）优化圆曲线设计。圆曲线具有美观、可循性良好、适应性强、易于测设等优势，在公路路线中的应用较为广泛。在进行圆曲线设计时需要根据汽车行驶在曲线上的平衡式[即公式（1）]计算圆曲线的半径。同时，应确保所计算的半径符合行车安全性、舒适性以及经济性要求。（4）优化缓和曲线设计。缓和曲线一般被设置在直线与圆曲线之间，具有曲率均匀变化的特点，可以增强乘车的舒适性与稳定性、降低方向盘操纵难度，所以应明确缓和曲线的最小长度。

R= （1）

式中：R——圆曲线半径（m）；v——各级公路的计算行车速度（km/h）；u——最大横向力系数；i——路拱横向坡度。

3.4 优化纵面线形设计

纵面线形指的是道路中线在纵剖面上的起伏形状，主要是由直坡段与竖曲线等要素构成的，在设计过程中需要做好基础工作并实现纵面线形与平面线形的协调。首先，应全面收集公路工程的要求，根据实际情况明确需要在路线的哪些位置设置直坡段与竖曲线，为后续工作奠定基础。其次，在进行平、纵面线形的组合设计时需要科学控制竖曲线的长度，确保平曲线稍长于竖曲线；增强竖曲线与平曲线的均衡感，例如，若平曲线的半径在1 000 m以内就需要将竖曲线的半径设计为平曲线半径的10～20倍；应科学调整竖曲线与平曲线的位置，避免竖曲线的顶部或底部插入小半径的平曲线，否则可能会加大行车危险性。最后，在设计时应选择合适的合成坡度，避免坡度过大或过小，否则若坡度过大就可能会降低行车安全性，若坡度过小会影响到道路排水。

3.5 优化爬坡车道设计

爬坡车道即设置在上坡路段、供慢速上坡车辆行驶的专用车道，在公路路线中占据着重要地位。（1）在进行横断面设计时需要科学调整爬坡车道的宽度，例如可以将其宽度设计为3.5 m。同时，需要科学设计爬坡车道的路肩，例如可以将硬路肩宽度设计为1.0 m，并按照正线要求设计土路肩宽度。若是长而连续的爬坡车道就需要在其右侧设计紧急停车带。（2）若爬坡车道位于直线路段，就需要按照正线路拱的坡度设计其横坡度。（3）一般需要按照纵断面线形等各方面情况设计爬坡车道的长度。

3.6 优化视距设计

道路视距即驾驶者目视前方道路或路上障碍物时汽车沿车道安全行驶所需要的最短距离，主要包括停车视距与超车视距。一方面，在进行停车视距设计时应充分考虑小客车、载重货车等不同车辆的停车视距要求，且需要参考相应的技术标准（如表1所示）。另一方面，在进行超车视距设计时需要充分考虑被超越车辆的行驶速度、超车车辆驾驶人员的判断时间、超车加速等情况，增强超车视距设计的科学性。例如，在公路工程属于二级、三级或四级公路的情况下，若设计车速为80 km/h时就需要将超车视距设计为550 m、若设计车速为60 km/h就需要将超车视距设计为350 m、若设计车速为40 km/h时就需要将超车视距设计为200 m、若设计车速为30 km/h就需要将超车视距设计为150 m、若设计车速为20 km/h就需要将超车视距设计为100 m[6]。

4 公路工程路基设计要点

4.1 科学进行路堑设计

路堑是路基的关键构成部分，常见路堑有黏性土路堑、碎石土类路堑、岩石路堑等类型，在设计过程中需要充分考虑地质条件、水文条件等各方面因素对路堑的影响并综合考虑施工边坡结构以及原始边坡结构，科学设计路堑边坡参数，例如可以将黏性土路堑边坡参数设计为1∶1～1∶1.5；将碎石土类路堑边坡参数设计为1∶0.5～1∶1.5；将岩石路堑边坡参数设计为1∶0.1～1∶1，之后根据不同工况下路堑边坡稳定性的计算结果对设计方案进行反复分析、调整。

4.2 科学进行路堤设计

首先，需要根据填料的力学性质进行路堤边坡的设计，一般情况下需要将边坡参数设计为1∶1.5～1∶1.75，且若公路工程处于平原地区，就需要将路堤填土高度设计为0.5 m以上。同时，需要做好路堤两侧的排水设计工作。例如，可以在路堤边坡设计草皮或灌木，从而预防雨水的冲刷；在路堤两侧的地面设计排水沟，降低坡脚出现积水等问题的概率；若当地多雨就需要在路堤两侧修筑护道；若路堤跨沟就需要在底部设计涵洞，从而排出地表水或泄沟水；若是土质路基就需要在其顶面设计路拱，从而将顶面的雨水排出。最后，需要优化路堤顶面的宽度设计，即根据公路路面宽度与两侧路肩宽进行设计，增强宽度的合理性。

4.3 科学进行特殊情况设计

路基设计中存在一些特殊情况，需做好优化设计工作。（1）填挖交界处设计。在设计路基时需要做好填挖交界处的设计工作，避免影响公路工程的安全性以及使用年限。因此需要优化填挖交界处的填料设计工作，例如若路基地质较硬就需要利用石料填充，若路基地质属于土质类型就需要利用具有渗水性能的材料填充。（2）高度设计。若公路工程位于山区就需要科学分析地质特征、路线纵向坡度等因素对路基高度的影响，降低路基出现沉降等问题的概率。

5 结语

科学合理的公路路线与路基设计是促进地方经济发展，助力地方区域总体规划的重点，应在明确流畅性、综合性、协调性、安全性等原则的基础上，根据实际情况进行路线的平面线形设计、纵面线形设计、爬坡车道设计、视距设计，同时应做好路基的路堑设计、路堤设计、交界处设计，提高设计质量，从而合理分散人流物流，缓解交通压力，构建符合当地实际情况的公路交通网络，全面发挥公路工程的最大作用。

参考文献

[1]马海鹏.基于路线布设与路基设计的公路工程设计要点[J].运输经理世界， 2023（10）：14-16.

[2]付飞.公路工程路线与路基精细化设计要点探析[J].交通世界， 2023（9）：60-62.

[3]牛小鹏.基于路线布设与路基设计的公路工程设计要点研究[J].中国建筑金属结构， 2020（8）：30-31.

[4]施前进.公路工程路线选择原则及设计要点分析[J].技术与市场， 2019（7）：152+154.

[5]谢文国.公路路线设计中的交通安全影响因素研究[J].运输经理世界， 2024（3）：94-96.

[6]黄延亮.干线公路路线安全设计方法与评价体系研究[J].城市建筑空间， 2023（S2）：199-200.