嚴(yán) 謹(jǐn)

（中設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇南京210014）

0 引言

公路尤其是高速公路在建設(shè)過(guò)程中，會(huì)占用大量的土地、開(kāi)挖山體，對(duì)自然環(huán)境有一定破壞作用，主要表現(xiàn)為：改變局部地貌、破壞植被、影響排灌系統(tǒng)、影響生態(tài)環(huán)境等。一些地區(qū)在早期高速公路建設(shè)探索過(guò)程中過(guò)于注重高指標(biāo)，主要表現(xiàn)為：高填深挖造成次生地質(zhì)災(zāi)害，增加施工難度和風(fēng)險(xiǎn)；大量取、棄土影響環(huán)境，堵塞河溝，占用土地尤其是農(nóng)田多；路基易失穩(wěn)，影響運(yùn)營(yíng)安全，二次防護(hù)增加投入；道路本身與環(huán)境融合和景觀效果差。

2004年，全國(guó)公路勘察設(shè)計(jì)工作會(huì)議提出了“六個(gè)堅(jiān)持、六個(gè)樹(shù)立”的公路設(shè)計(jì)新理念，其中“堅(jiān)持人與自然和諧、樹(shù)立尊重自然、保護(hù)環(huán)境的理念”“堅(jiān)持合理選用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，樹(shù)立設(shè)計(jì)創(chuàng)作的理念”等，對(duì)當(dāng)下綠色公路建設(shè)的探索和實(shí)踐仍然具有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

1 技術(shù)指標(biāo)的運(yùn)用原則

在我國(guó)公路建設(shè)從量變累積到質(zhì)變的背景下，在新時(shí)期“綠水青山就是金山銀山”科學(xué)論斷的指引下，公路設(shè)計(jì)將注意保護(hù)環(huán)境及景觀要求已經(jīng)提到了新的高度，不應(yīng)一味追求高指標(biāo)，特別是平、縱面線形指標(biāo)，應(yīng)尊重自然、結(jié)合地形地質(zhì)條件，盡量避免高填深挖。

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》對(duì)線形設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定，并給出了不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)值，設(shè)計(jì)人員在熟練掌握設(shè)計(jì)原則和指標(biāo)的基礎(chǔ)上，理解掌握規(guī)范指標(biāo)的內(nèi)涵，才能在具體項(xiàng)目中因地制宜、靈活運(yùn)用。

技術(shù)指標(biāo)適度運(yùn)用的原則是，對(duì)于規(guī)范要求嚴(yán)格控制的指標(biāo)強(qiáng)制執(zhí)行，對(duì)于非嚴(yán)格控制的指標(biāo)甚至是好中求好的指標(biāo)，可靈活運(yùn)用、采用低值，在經(jīng)過(guò)論證的基礎(chǔ)上，甚至可適當(dāng)突破指標(biāo)使用。

2 平面主要技術(shù)指標(biāo)的運(yùn)用

2.1 圓曲線

根據(jù)路線規(guī)范對(duì)于圓曲線半徑指標(biāo)的規(guī)定，以及規(guī)定停車視距長(zhǎng)度結(jié)合橫斷面布置的計(jì)算，圓曲線指標(biāo)分為不設(shè)超高的圓曲線半徑、滿足停車視距的圓曲線半徑、一般最小半徑和極限最小半徑四種。

從路線順捷、車輛行駛舒適度的角度出發(fā)，對(duì)于平面布設(shè)受限較少的項(xiàng)目，如路網(wǎng)、村鎮(zhèn)密度相對(duì)較低的平原區(qū)公路項(xiàng)目，采用不設(shè)超高的半徑是合適的；但對(duì)于地形、地質(zhì)相對(duì)復(fù)雜的山區(qū)項(xiàng)目，尤其是山嶺重丘區(qū)項(xiàng)目，全部采用不設(shè)超高的圓曲線半徑無(wú)疑是不經(jīng)濟(jì)的，造成大量的高填深挖，對(duì)施工期、運(yùn)營(yíng)期的安全造成一定的隱患。

因此，在實(shí)際運(yùn)用時(shí)應(yīng)該因地制宜：針對(duì)地形地質(zhì)條件相對(duì)簡(jiǎn)單的低山丘陵區(qū)項(xiàng)目，原則上可采用滿足停車視距的圓曲線半徑，局部困難路段以一般最小半徑控制；對(duì)于地形地質(zhì)條件復(fù)雜的山嶺重丘區(qū)項(xiàng)目，宜以一般最小半徑控制，條件較好的局部路段可采用滿足停車視距的圓曲線半徑，地形地質(zhì)條件特別困難的個(gè)別路段，經(jīng)過(guò)運(yùn)行速度檢驗(yàn)、安全性評(píng)價(jià)后，可采用極限半徑指標(biāo)。

同時(shí)，從行車安全角度出發(fā)，采用小半徑圓曲線需要特別注意以下幾點(diǎn)：

（1）平縱組合要注意避免出現(xiàn)陡坡與小半徑曲線的組合。（2）平面布設(shè)要注意前后指標(biāo)的均衡過(guò)渡，避免出現(xiàn)長(zhǎng)直線接小半徑曲線，S形曲線圓曲線要滿足半徑比1∶2的要求，緩和曲線參數(shù)比應(yīng)小于2，宜小于1.5。（3）經(jīng)計(jì)算不滿足停車視距要求的，需通過(guò)加寬中間帶路緣帶寬度等措施來(lái)滿足停車視距要求。（4）隧道尤其是長(zhǎng)隧道段應(yīng)盡量采用滿足停車視距的圓曲線半徑。

2.2 直線

直線的指標(biāo)主要為長(zhǎng)度，分為最大長(zhǎng)度和最小長(zhǎng)度。

2.2.1 最小直線長(zhǎng)度

現(xiàn)行路線設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，兩圓曲線間以直線徑向連接時(shí)，直線的長(zhǎng)度不宜過(guò)短，并應(yīng)符合下列規(guī)定：設(shè)計(jì)速度大于或等于60 km/h 時(shí)，同向圓曲線間最小直線長(zhǎng)度以不小于設(shè)計(jì)速度的6倍為宜，反向圓曲線間最小直線長(zhǎng)度以不小于設(shè)計(jì)速度的2倍為宜。

在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，尤其是地形復(fù)雜地區(qū)，同向曲線間最小直線長(zhǎng)度6 V的規(guī)定要求偏高，往往會(huì)引起橋隧等工程規(guī)模的較大增加。因此，同向曲線間直線長(zhǎng)度較短時(shí)，可考慮改為卵形曲線；當(dāng)直線長(zhǎng)度較長(zhǎng)又滿足不了6 V時(shí)，增加直線長(zhǎng)度不適應(yīng)地形對(duì)工程規(guī)模、環(huán)境影響較大時(shí)，可結(jié)合實(shí)際情況考慮限速，同時(shí)在部分省份可根據(jù)地方規(guī)定降低至4 V 標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行［1］，可通過(guò)透視圖或BIM技術(shù)模擬檢驗(yàn)是否會(huì)產(chǎn)生視錯(cuò)覺(jué)。

2.2.2 最大長(zhǎng)度

根據(jù)交通心理學(xué)研究，當(dāng)高速公路直線長(zhǎng)度過(guò)長(zhǎng)，公路形式過(guò)于單調(diào)，環(huán)境缺乏變化時(shí)，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致駕駛員放松警惕，易引發(fā)車禍［2］。因此現(xiàn)行路線規(guī)范中，對(duì)于最大直線長(zhǎng)度的要求表述為：直線的長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)。受地形條件或其他特殊情況限制而采用長(zhǎng)直線時(shí)，應(yīng)結(jié)合沿線具體情況采取相應(yīng)的技術(shù)措施。條文說(shuō)明中對(duì)技術(shù)措施進(jìn)行了進(jìn)一步闡述：當(dāng)具體項(xiàng)目中因條件限制采用長(zhǎng)直線時(shí)，應(yīng)結(jié)合運(yùn)行速度分析和安全性評(píng)價(jià)，增設(shè)必要的提醒和警示標(biāo)志，避免出現(xiàn)駕駛疲勞等現(xiàn)象。

規(guī)范中未給出長(zhǎng)直線具體的界定長(zhǎng)度，實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中，一般參照日本和德國(guó)的規(guī)定，直線路段的最大長(zhǎng)度（m）控制在設(shè)計(jì)速度的20 倍［3］。長(zhǎng)直線主要出現(xiàn)在跨越江河湖泊等大型水體的橋梁、穿越山嶺重丘的長(zhǎng)大隧道，以及戈壁荒漠等地形平坦、地物稀少的地區(qū)，對(duì)策主要是采用限速、警示等管理標(biāo)志，同時(shí)在有條件時(shí)增加路側(cè)視線誘導(dǎo)設(shè)施。

對(duì)長(zhǎng)直線的靈活運(yùn)用原則是避免過(guò)長(zhǎng)直線，但也不人為地設(shè)置曲線增加工程規(guī)模和路線里程，涉及長(zhǎng)直線的設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）在長(zhǎng)直線上縱坡不宜過(guò)大，一般應(yīng)小于3%，因長(zhǎng)直線再加下陡坡更易導(dǎo)致高速度。（2）長(zhǎng)直線與大半徑凹豎曲線組合為宜，從視覺(jué)上使生硬呆板的直線得到一些緩和。（3）道路兩側(cè)過(guò)于空曠時(shí)，宜采取植不同樹(shù)種或設(shè)置結(jié)合當(dāng)?shù)匚幕挠操|(zhì)景觀等措施，以改善單調(diào)的路容。（4）對(duì)于隧道段的長(zhǎng)直線，宜采用變換內(nèi)裝飾等措施，減少疲勞感。

2.3 緩和曲線

緩和曲線的設(shè)置目的是通過(guò)平面曲率的逐漸變化，適應(yīng)汽車轉(zhuǎn)向操作的行駛軌跡及路線的順暢，避免行車方向的突變和離心力的突然產(chǎn)生，同時(shí)作為超高變化的過(guò)渡段，使得行車順適。緩和曲線的主要指標(biāo)為長(zhǎng)度和A 值。長(zhǎng)度要求主要考慮按超高過(guò)渡所需長(zhǎng)度來(lái)控制，同時(shí)規(guī)定了最小長(zhǎng)度來(lái)確保平面線形過(guò)渡的需要，A 值R/3～R 的范圍要求主要是按視覺(jué)過(guò)渡要求控制。

緩和曲線的設(shè)計(jì)，長(zhǎng)度應(yīng)當(dāng)滿足最基本的超高漸變和線形過(guò)渡要求，在此基礎(chǔ)上適當(dāng)加長(zhǎng)對(duì)平面過(guò)渡的順適有利，但不能一味追求加長(zhǎng)緩和曲線。

平原微丘區(qū)，路線平面布設(shè)主要受地形地物限制，布線相對(duì)自由，圓曲線半徑一般較大，此時(shí)緩和曲線長(zhǎng)度可適當(dāng)加大。山嶺重丘區(qū)，地形一般比較復(fù)雜，而且多受地質(zhì)條件限制，緩和曲線的長(zhǎng)度對(duì)圓曲線位置的影響較大，進(jìn)而影響工程規(guī)模，緩和曲線A值宜取較小值，確保滿足超高過(guò)渡和平面過(guò)渡需求的最小長(zhǎng)度即可。設(shè)計(jì)中，地形復(fù)雜地區(qū)尤其要注重和地形的吻合度，同時(shí)應(yīng)注意避免將緩和曲線伸入大型橋隧構(gòu)造物起止段，對(duì)位于緩坡或豎曲線頂部、底部的緩和曲線，應(yīng)盡可能控制緩和曲線長(zhǎng)度。

3 縱面主要技術(shù)指標(biāo)的運(yùn)用

3.1 坡度坡長(zhǎng)的運(yùn)用

縱面指標(biāo)里的最大坡度和最小坡長(zhǎng)以及陡坡對(duì)應(yīng)的最大坡長(zhǎng)等限制的規(guī)定，主要考慮各種機(jī)動(dòng)車輛的動(dòng)力性能、制動(dòng)能力以及行駛的連續(xù)性等要求，關(guān)系到行車安全，應(yīng)該嚴(yán)格遵守。最小坡度的規(guī)定主要從道路路面排水的角度出發(fā)，可以適當(dāng)靈活掌握。

對(duì)于地形復(fù)雜的山區(qū)項(xiàng)目，應(yīng)合理搭配陡坡和緩坡，增加縱坡變更次數(shù)和豎曲線比例，使縱斷面設(shè)計(jì)盡可能契合地形，減少高填深挖。

平原地區(qū)，由于平面指標(biāo)普遍較高，不應(yīng)通過(guò)縮短坡長(zhǎng)增加變坡點(diǎn)的方法降低工程規(guī)模，避免直線或大半徑平曲線范圍內(nèi)出現(xiàn)多個(gè)豎曲線的不利組合。在非雨量充沛地區(qū)，橫坡滿足排水綜合坡度要求的前提下，可以降低縱坡坡度甚至采用平坡，但需對(duì)邊溝進(jìn)行縱向排水設(shè)計(jì)。

3.2 豎曲線的運(yùn)用

規(guī)范中的豎曲線最小長(zhǎng)度及最小半徑，是根據(jù)汽車行駛力學(xué)計(jì)算出的緩沖汽車行駛沖擊力的需要和保證車輛視距的需要所確定的，關(guān)系行車安全，應(yīng)該嚴(yán)格遵守。條件受限情況下采用極限指標(biāo)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)論證。

對(duì)于高速公路的互通、服務(wù)區(qū)范圍內(nèi)，因運(yùn)行條件復(fù)雜且變化頻繁，對(duì)視距有著更高的要求，規(guī)范要求采用滿足視覺(jué)要求的豎曲線半徑。在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，因采用一般值控制對(duì)工程規(guī)模影響較大，通常按規(guī)定的極限值控制，條件受限嚴(yán)重的主線路段可按分合流鼻的位置分段控制。

即使在平原地區(qū)，如果不是高速公路的互通、服務(wù)區(qū)路段或一般公路的平交口路段，也不應(yīng)過(guò)分追求采用滿足視覺(jué)所需的豎曲線半徑。

4 平縱組合的運(yùn)用

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ 011-94 對(duì)平縱組合設(shè)計(jì)的要求極為嚴(yán)格，規(guī)定：平曲線與豎曲線應(yīng)相互重合，且平曲線應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線（見(jiàn)圖1）。

圖1 《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ 011-94平縱組合示例

《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D20—2006 要求：平、縱線形組合設(shè)計(jì)原則為宜相互對(duì)應(yīng)。當(dāng)平、豎曲線半徑均較小時(shí)，其對(duì)應(yīng)程度應(yīng)較嚴(yán)格；隨著平、豎曲線半徑的同時(shí)增大，其對(duì)應(yīng)程度可適當(dāng)放寬；當(dāng)平、豎曲線半徑均大時(shí)，可不嚴(yán)格相互對(duì)應(yīng)?！豆仿肪€設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D20—2017與JTG D20—2006版要求相同，僅增加“平曲線宜比豎曲線長(zhǎng)”的表述。

《公路路線設(shè)計(jì)細(xì)則》（總校稿）中對(duì)指標(biāo)掌握的尺度進(jìn)行了進(jìn)一步說(shuō)明：一個(gè)平曲線與一個(gè)豎曲線組合時(shí)，平、豎曲線宜相互對(duì)應(yīng)，且平曲線稍長(zhǎng)于豎曲線，形成“平包豎”。高速公路、一級(jí)公路，當(dāng)平曲線半徑小于2 000 m、豎曲線半徑小于15 000 m 時(shí)，平、豎曲線的組合應(yīng)予慎重；當(dāng)平曲線半徑大于6 000 m、豎曲線半徑大于25 000 m 時(shí)，可不強(qiáng)調(diào)平、豎曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

梳理路線規(guī)范對(duì)于平縱組合設(shè)計(jì)要求的變化，凸顯出“設(shè)計(jì)創(chuàng)作”理念的趨勢(shì)，強(qiáng)調(diào)設(shè)計(jì)師的作用，在受限的情況下結(jié)合前后路段平縱指標(biāo)均衡性、平縱橫指標(biāo)的組合情況及對(duì)工程規(guī)模的影響程度等，對(duì)平縱組合不利情況做出綜合判斷，合理掌握平縱組合對(duì)應(yīng)程度。

規(guī)范所指的平縱組合對(duì)應(yīng)程度可適當(dāng)放寬的設(shè)計(jì)空間主要在平曲線半徑介于2 000～6 000 m或豎曲線半徑介于15 000～25 000 m的范圍，如條件受限、過(guò)于強(qiáng)調(diào)平縱組合會(huì)導(dǎo)致工程規(guī)模增加較多，可適當(dāng)放寬平縱組合要求，但需注意滿足以下幾點(diǎn)：

（1）前后路段指標(biāo)的均衡性。

前后路段的平縱面指標(biāo)包括曲線半徑和曲線長(zhǎng)度應(yīng)較為均衡，避免指標(biāo)突降和平縱配合不對(duì)應(yīng)的不利組合，易引起駕駛?cè)藛T的反應(yīng)不及或過(guò)度反應(yīng)。

（2）合成坡度要滿足規(guī)范要求。

合成坡度既不能過(guò)小也不能過(guò)大，合成坡度過(guò)小會(huì)引起路面排水不暢引發(fā)交通事故，合成坡度過(guò)大會(huì)引起車輛橫向滑移傾覆，尤其是積雪冰凍地區(qū)。

（3）保持一定的通視距離。

平縱組合不能嚴(yán)格對(duì)應(yīng)的路段，平、縱面指標(biāo)應(yīng)滿足停車視距的要求。同時(shí)對(duì)平縱組合放寬的路段，尤其是縱面凸曲線與平面S 形曲線拐點(diǎn)存在重合的情況，應(yīng)通過(guò)道路透視圖檢驗(yàn)視覺(jué)誘導(dǎo)效果，避免出現(xiàn)線形扭曲或去向不明的現(xiàn)象。