公路線形設計中常見問題的解決辦法

林平

廈門中平公路勘察設計院有限公司（361000）

公路線形設計中常見問題的解決辦法

林平

廈門中平公路勘察設計院有限公司（361000）

結合廈門市灌口中路公路線形設計實例，分析公路線行設計的常見問題。提出問題的解決辦法。方案比選應從實地出發，以便使公路更加實用和效益更大化。

公路；線形設計；方案比選

1 項目概況

廈門市灌口中路（三南路～圣巖路段）起點擬定于灌口鎮新亭村北側的現狀灌口中路與支七路平交口位置，順接現狀灌口中路，終點擬定于圣巖路與天水路交叉口位置，順接現狀圣巖路。路線由西向東，經洪茂村北側，大東山村南側，至河南山，隨后路線從河南山北側繞行向東經坂山村南側至后溪尾村旁碧溪位置，向東北方向設置高架橋跨越碧溪、中洲路，與孫霞路重合從城內村和侖上村之間穿過，隨后路線繞侖上村北側向東，高架橋上跨仁德路、天水路后至圣巖路，到達路線終點。路線全長7.076 314 km。按照規劃，灌口中路的道路等級為城市主干道（暢通路），設計時速為60 km/h，全長為7.076 km。其中交叉口跨線橋3座,橋長共1 255 m;縱四路至圣巖路段高架橋一座，橋長2 604 m。按照規劃，在孫霞路位置設置上下行匝道一對。

2 公路線形設計定義

公路線形包括公路平面線形和公路縱斷面線形。公路平面線形是公路線路在平面上的投影，公路縱斷面線形是公路線路空間位置在立面上的投影。根據公路線路所處的地形、水文、地質條件，設計符合各種行車條件的公路平面線形和縱斷面線形的工作，即為公路線形設計。公路線形對行車速度、行車安全和舒適性的影響極大。因此，公路工程技術對公路線形制定了一系列技術指標。

3 城市公路線形設計的基本原則

考慮沿途的土地利用類型。當進行城鎮地區干線公路的線形設計時，要考慮路線經過的文化區和日常生活區。當干線公路割斷沿途的居民區時，必然會給居民造成生活和習慣上的不便，還影響到安全，甚至不能發揮干線公路本身的性能。

考慮文物保護。文物是不可再生資源，當干線公路途徑文物保護區時，應充分考慮文物的重要性，保護好重要文物。

要考慮與既有城市公路網的關系，選定不形成多路交叉和變形交叉的線形。

從保證安全和提高通行能力的角度出發，應避免在立體交叉的端部或道口、城市高速道路的駛出駛入匝道的近處，設置平面交叉的線形。

當設計城市公路時，為了保證行車的安全和順適，必須盡量使各種線形要素達到均衡，設計車速便是使各項線形要素達到均衡的一個指標。

4 特殊路段設計

橋梁、隧道、立交橋等設施都是城市公路的組成部分，應當和路基一起構成一條平順而連續的線形，才有利于汽車快速安全行駛。但是，橋梁由于受設計洪水位和橋下通航凈空的限制，橋面設計標高可能高于橋頭引線路基標高，這就造成縱斷面不平順；隧道由于受地形限制和為了縮短洞長、減少投資，可能使縱坡過大、引線連接不平順；洞內坡大，會使汽車排放有害氣體增多；洞內濕度大，會降低路面抗滑能力；這都不利于行車安全。特殊路段縱坡必須滿以下幾點要求：

橋梁及其引道的平、縱、橫技術指標應與路線總體布設相協調。橋上縱坡不宜大于4%，橋頭引道縱坡不宜大于5%。在交通繁忙處，橋上縱坡和橋頭引道縱坡均不得大于3%。橋頭兩端引道線形應與橋上線形相配合。

隧道內的縱坡應小于3%；但短于100 m的隧道不受此限。城市公路、一級城市公路的中、短隧道，當條件受限制時，經技術經濟論證后最大縱坡可適當放大，但不宜大于4%。

隧道洞口的連接線應與隧道線形相協調。隧道兩端洞口連接線的縱坡應有一段距離與隧道縱坡保持一致。

檢查設計是否滿足上述標準要求,并使橋、隧道及其兩端引線之平、縱線形盡可能平順，與周圍環境相協調，使之視眼開闊、視線誘導良好。

4.1 三南路跨線橋段路線比選案例

路線K0+137.506～K0+821.707三南路跨線橋段位于洪茂村北側，有一現狀廟宇。正線線位為避開現狀廟宇，采用1 200 m半徑向北偏移，再1 000 m半徑向南偏移的S型曲線，橋頭引道縱坡控制在4%。跨線橋線形復雜不順暢，因此，設計時增加比選線位。

比選線位（如圖1）采用前后直線，中間1 000 m轉彎半徑的三單元曲線，線形簡單順暢，有利于主線跨線橋行車安全，但需遷移現狀廟宇。

正線方案為避開廟宇采取的措施如下：

線形采用S型曲線；

中分帶寬由標準段4 m壓縮至2 m；

廟宇位置增加擋墻收縮坡腳。

圖1 三南路跨線橋段比選線位圖

由于路線偏移量較小，推薦方案和比較方案路線長度相當，工程量相當，經濟指標相當。比較方案需拆遷廟宇81 m2,增加拆遷費用，但可提高路線技術指標。

綜合以上分析，比較方案需遷移廟宇，但該廟宇年代悠久，是歷史文物，因此，設計時推薦采用正線方案。

4.2 坂山村南側段路線比選案例

路線K3+123.802～K4+340.72板山村南側段，正線線位為規劃線位，采用同向曲線夾一直線線形，直線長330 m，線形較差。灌口中路原規劃為主干道等級，設計速度50 km/h，后因規劃調整，道路等級提升為主干道暢通路，設計速度也提升為60 km/ h。《城市道路路線規范》規定，同向圓曲線間最小直線長度不宜小于設計速度數值的6倍，因此，本段正線路線略微不滿足設計規范要求，設計時增加比選線位。

比選線位（如圖2）取消直線段，采用五單元線形，半徑分別為1 100 m和550 m，前、中、后緩和段長均為150 m。和正線相比，比選線位線形好，但道路南側為一軟件園三期用地，比選線位需占用軟件園三期用地面積較多，不利于軟件園三期開發建設。

由于路線偏移量較小，推薦方案和比較方案路線長度相當，工程量相當，經濟指標相當。比較方案需占用軟件園三期用地約3萬m2，不利于軟件園三期開發，但可提高路線技術指標。

正線方案雖未完全滿足設計規范,但規范用詞為稍有選擇范疇，表明可根據實際情況進行調整，因此，設計時推薦采用正線方案。

圖2 坂山村南側段段比選線位圖

5 公路線形設計中存在的問題

5.1 線形一致性差，設計要素不相容

我國現行標準、規范是根據設計車速確定線形的。但這存在以下不足：第一，根據規定的設計車速所做的設計不一定能保證線形標準一致。第二，根據規定的設計車速所做的設計不一定能保證設計要素之間相容。第三，設計車速和運行車速之間存在差別。特別是在山區公路設計中，若未將縱面與平面線形要素結合考慮，運行車輛就可能出現不安全因素。我國標準雖提出了一些運行車速的設計概念，如長直線盡頭或大半徑曲線連續延長之后不宜采用小半徑曲線、連續曲線指標應均勻等，但技術指標還是以采用固定設計車速為前提。

5.2 標準一限到底，呆板執行規范

當前，我國在公路標準及指標運用方面應多考慮地區間的差異，不應一限到底。此外，標準中路基寬度與車速存在明確的對應關系，從功能上看兩者雖相互聯系但各有側重，并不具有明確的依賴性。路基寬度與車速對應的規定可能限制了更合理的設計，易造成設計人員對規范的錯誤理解，難與地形協調。

5.3 安全研究與線形設計脫節

目前，我國公路安全問題的研究仍停留在“事后型”階段，離防患于未然還相差甚遠。為了避免事故多發路段的重復出現，應通過對公路歷年交通事故統計資料的前后對比分析，得出各種不同特征的主要線形的安全特性。此外，我國規范是通過規定指標下限值來確保行車安全，而國外則同時規定指標的上限值和下限值，這樣可更大程度地保證線形連續。

6 減少公路線形問題的對策

6.1 設計應進行標準化審定

目前，對公路設計尤其是橋梁工程設計缺乏嚴格的標準化審定，經常出現在同一工程建設項目中不同標段的相同參數橋梁而工程設計截然不同的情況，這在下部結構立柱（或墩）工程中尤為突出。雖然施工單位購買了大量的定型模板，卻達不到一定的周轉次數，從而增加了施工成本，造成了物資的浪費。

6.2 設計應加強勘察工作

應加大地質勘探頻率，在公路結構物施工中所發生的工程變更，基本上是因為基坑開挖后地基承載力不足。如某公路09標段的結構物就因地基承載力不足,致使80%以上的工程都發生了變更,增加了成本。可見，地質勘探的頻率和準確度對工程的重要性。