公路路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)分析

高飛

（中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江杭州 311122）

0 引言

公路作為我國重要的一種交通基礎(chǔ)設(shè)施，其安全性、通行效率和使用壽命對國家經(jīng)濟和社會發(fā)展有重要影響。公路路線設(shè)計是公路工程的核心環(huán)節(jié)，直接影響公路的使用性能和建設(shè)成本。因此，對公路路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)進行分析，對優(yōu)化公路設(shè)計有重要意義。基于此，文章對公路路線設(shè)計中的關(guān)鍵參數(shù)，以及其影響因素和作用機制進行分析，為公路設(shè)計和建設(shè)提供理論支持。

1 公路路線類型及其特點

為確保公路的安全性、經(jīng)濟性及舒適性，進行公路設(shè)計時需綜合考慮各種因素，如地形地貌、經(jīng)濟因素、環(huán)境因素等，開展各線形組合設(shè)計，形成立體線形，最終形成合理的公路路線。立體線形要素如圖1所示。

圖1 立體線形要素

1.1 直線型

直線型是較為簡單的路線類型，其特點為走向呈直線狀，沿線地形地貌變化較小。直線型路線具有良好的視距和行駛舒適性，施工難度相對較低[1]。然而，直線型路線在地形復(fù)雜、地質(zhì)條件較差的區(qū)域可能不適用。

1.2 波狀型

波狀型路線是指沿線走向呈波浪形狀，適用于地形較為平緩的區(qū)域。該路線具有一定的視覺美感，能夠較好地適應(yīng)地形地貌變化，但其缺點為可能導(dǎo)致車速波動，影響行駛舒適性。例如，四川雅西高速公路（G4218）需穿越四川盆地和橫斷山脈，沿線地形起伏較大，公路設(shè)計便采用了波狀型路線，有效地適應(yīng)了復(fù)雜的地形條件。

1.3 螺旋型

螺旋型路線通常適用于地形較為陡峭的山區(qū)，其通過設(shè)置連續(xù)的螺旋型彎道，以使道路克服地形高差。螺旋型路線可較好地適應(yīng)復(fù)雜地形，但其行駛舒適性相對較差，且需要設(shè)置較多的交通安全設(shè)施。例如，位于張家界天門山景區(qū)內(nèi)的天門山盤山公路，因地形復(fù)雜，為繞過陡峭的山坡和峽谷，該公路設(shè)計了99 道連續(xù)彎道，形成了一條獨特的螺旋型公路，如圖2所示。

圖2 張家界天門山盤山公路（螺旋型）

1.4 復(fù)合型

復(fù)合型路線是指在不同區(qū)段采用不同類型的路線組合，充分考慮地形、地質(zhì)、交通需求等多種因素，能夠?qū)崿F(xiàn)安全、經(jīng)濟、舒適和美觀的綜合效果[2]。例如，重慶渝懷高速公路（G65）途經(jīng)重慶市區(qū)、河谷、山地等多種地貌，公路設(shè)計即結(jié)合了直線型、波狀型和螺旋型的復(fù)合型路線。

2 公路路線幾何設(shè)計原則

2.1 安全性原則

公路的安全性關(guān)系到道路使用者的生命財產(chǎn)安全，因此安全性是公路幾何設(shè)計的核心原則。公路幾何設(shè)計涉及道路的寬度、曲線、縱橫坡度、交叉口設(shè)計、視距等方面，合理的設(shè)計參數(shù)能夠降低交通事故發(fā)生的概率，提高交通流的通行效率，確保車輛在不同路況下的行駛安全。例如，合適的視距有助于駕駛員及時發(fā)現(xiàn)前方的障礙物或道路狀況，作出相應(yīng)的反應(yīng)，避免交通事故的發(fā)生。

2.2 舒適性原則

舒適性是公路幾何設(shè)計的重要原則之一，其直接影響到道路使用者的駕駛體驗和心理感受。舒適的道路設(shè)計方案可以減輕駕駛員的疲勞，提高行車安全性，增強道路使用者的滿意度，從而促進交通系統(tǒng)的高效運行。因此，設(shè)計人員在公路幾何設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮舒適性，采用合理的設(shè)計參數(shù)，以提高道路使用者的滿意度和道路整體性能。

2.3 經(jīng)濟性原則

公路的經(jīng)濟性涉及道路項目的成本效益、資源利用和可持續(xù)發(fā)展[3]。在公路設(shè)計過程中，充分考慮經(jīng)濟性可以在滿足安全、舒適和美觀要求的基礎(chǔ)上，有效降低建設(shè)成本、運營維護費用，提高資源利用效率，從而使道路項目具有較高的投資回報和社會效益。因此，經(jīng)濟性是公路幾何設(shè)計的重要原則之一。

2.4 美觀性原則

公路的美觀性直接影響道路與周邊環(huán)境的和諧融合、道路使用者的心理感受以及城市和區(qū)域的形象。美觀的道路設(shè)計方案能夠提升道路使用者的心理舒適度，增強公眾對公共設(shè)施的認同感，提高道路及周邊區(qū)域的吸引力。因此，設(shè)計人員在公路幾何設(shè)計過程中，應(yīng)充分考慮其美觀性原則。

3 公路路線設(shè)計影響因素

3.1 地形地貌

不同的地形地貌具有不同的地形特征、土壤類型和地質(zhì)構(gòu)造，并可能導(dǎo)致不同的地質(zhì)災(zāi)害、土壤穩(wěn)定性等方面的問題。例如，在山區(qū)建設(shè)公路，需要考慮山體穩(wěn)定性、巖石破碎程度、地質(zhì)構(gòu)造和植被覆蓋等因素。若未對此類因素進行充分的考慮，可能導(dǎo)致道路斜坡滑坡、石方坍塌、土石流等地質(zhì)災(zāi)害，影響公路的安全性和可靠性。

3.2 氣候條件

不同的氣候條件可能會導(dǎo)致路面溫度、濕度、降雨量、風(fēng)力等因素變化，從而對公路路面材料的選擇、施工工藝、防護措施等方面產(chǎn)生影響。例如，在寒冷的氣候條件下，公路路面易受到冰雪、凍融等因素的影響，需要采用相應(yīng)的防凍措施來保證路面的安全性和通行能力。而在高溫氣候條件下，公路路面可能會出現(xiàn)龜裂、變形等問題，需要選擇耐高溫的路面材料和施工工藝來保證路面的穩(wěn)定性和耐久性。

3.3 土質(zhì)條件

不同的土壤類型和土壤層厚度會導(dǎo)致不同的地基承載力和變形特性，進而影響公路路面的設(shè)計和施工。例如，在軟土地區(qū)，由于土壤的不穩(wěn)定性，可能會出現(xiàn)路面沉降、路基沉降等問題，需要采取相應(yīng)的加固措施來保證公路路面的穩(wěn)定性。在巖石地區(qū)，路面的施工需要考慮巖石穩(wěn)定性和巖石塊度等因素，以確保路面的平整度和通行能力。

3.4 交通需求

公路的主要功能是滿足人們的出行需求，若公路路線的設(shè)計不能滿足當(dāng)?shù)氐慕煌ㄐ枨螅瑒t會出現(xiàn)擁堵、安全隱患等問題，影響公路的通行效率和安全性。在公路路線設(shè)計中，需要考慮交通需求的多個方面，包括車流量、車速、通行時間、交通組織、出行方式等。因此，在公路設(shè)計環(huán)節(jié)應(yīng)通過分析交通需求，以確定公路路線的基本參數(shù)，如路寬、路段長度、交叉口位置、橋梁涵洞等設(shè)施的位置和數(shù)量等，從而制訂出符合實際交通需求的最優(yōu)路線設(shè)計方案。

3.5 社會經(jīng)濟

公路的建設(shè)和運營與當(dāng)?shù)氐纳鐣徒?jīng)濟發(fā)展密切相關(guān)。公路路線的設(shè)計應(yīng)該考慮當(dāng)?shù)氐纳鐣徒?jīng)濟發(fā)展需求，以便更好地支持當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的改善。

3.6 環(huán)境保護

公路建設(shè)可能會影響當(dāng)?shù)氐乃w環(huán)境、土壤環(huán)境、大氣環(huán)境等諸多方面，同樣可能會對當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成破壞，如野生動物棲息地被破壞、生態(tài)系統(tǒng)受到干擾等問題。因此，需要在公路路線設(shè)計過程中充分考慮環(huán)境保護因素，制訂出符合環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展要求的最優(yōu)設(shè)計方案。

3.7 工程技術(shù)條件

公路的建設(shè)和維護需要應(yīng)用現(xiàn)代科技和工程技術(shù)手段，根據(jù)不同的工程技術(shù)條件，選擇合適的路面材料、橋梁設(shè)計、涵洞結(jié)構(gòu)等方面的工程技術(shù)手段。若路線設(shè)計不符合工程技術(shù)條件，則會影響公路建設(shè)和運營的安全性、可靠性和經(jīng)濟性。

3.8 財政預(yù)算

在公路路線的設(shè)計過程中，需要充分考慮財政預(yù)算的因素，如資金來源、建設(shè)成本、維護和管理費用等。通過合理規(guī)劃和管理，將建設(shè)和運營成本控制在預(yù)算范圍內(nèi)，確保公路建設(shè)和運營的經(jīng)濟效益。一旦設(shè)計方案超出了財政預(yù)算的范圍，會導(dǎo)致公路建設(shè)資金短缺和運營效益下降。

4 公路路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)分析

公路路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)分析是對公路路線設(shè)計中各個關(guān)鍵參數(shù)進行綜合分析和評估的過程[4]。公路路線設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)包括路線長度、路線寬度、路段坡度、設(shè)計速度、車流量、設(shè)計年限和環(huán)保要求等，以上參數(shù)對公路的通行能力、安全性、服務(wù)范圍、建設(shè)和運營成本等方面有重要影響。

4.1 路線長度

路線長度是公路路線設(shè)計的一個重要參數(shù)，影響公路的建設(shè)和運營成本、通行效率和服務(wù)范圍等。在路線長度的選擇上，需要考慮周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展、人口分布、地形地貌等因素，以確保公路路線的設(shè)計方案能夠有效地滿足交通需求。

4.2 路線寬度

路線寬度對公路的通行能力和安全性有直接影響，在路線寬度的選擇上，需要考慮當(dāng)?shù)氐慕煌髁俊④囁佟⒔煌ńM織等因素，以確保公路路線的設(shè)計方案具有較高的通行能力和安全性。

4.3 路段坡度

路段坡度會影響公路的通行能力和舒適性。在路段坡度的選擇上，需要考慮當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛病⒔煌髁亢蛙囁俚纫蛩兀源_保公路路線的設(shè)計方案具有較好的通行能力和舒適性。

4.4 設(shè)計速度

設(shè)計速度會影響公路的通行能力和安全性。在設(shè)計速度的選擇上，需要考慮當(dāng)?shù)氐慕煌髁俊⒙肪€寬度、路段坡度等因素，以確保公路路線的設(shè)計方案具有較高的通行能力和安全性。

4.5 車流量

車流量決定著公路的通行能力和服務(wù)范圍等方面。在車流量的選擇上，需要考慮當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展、人口分布、交通流量等因素，以確保公路路線的設(shè)計方案能夠滿足當(dāng)?shù)氐慕煌ㄐ枨蟆?/p>

4.6 設(shè)計年限

設(shè)計年限決定公路的建設(shè)和維護成本、使用壽命等方面。我國公路設(shè)計年限一般分為四個等級，即15年、20年、25年和30年，其中15年和20年適用于較低等級的公路，25年和30年適用于高等級公路。在設(shè)計年限的選擇上，需要考慮公路的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，以確保公路具有較長的使用壽命和較低的維護成本。

4.7 環(huán)保要求

環(huán)保要求取決于公路路線設(shè)計的環(huán)境保護和限制條件等方面。在環(huán)保要求的選擇上，需要考慮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和社會需求，以確保公路路線的設(shè)計方案符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求。

5 結(jié)語

綜上所述，公路路線設(shè)計關(guān)鍵參數(shù)對保障道路的安全性、舒適性和高效運行至關(guān)重要[5]。合理的公路路線設(shè)計可以有效提高公路的使用壽命，降低運營成本，保障道路安全。文章對公路路線的設(shè)計基本原則、設(shè)計影響因素、設(shè)計參數(shù)等方面進行了分析，以期為公路路線設(shè)計工作提供一定的參考。