李紅偉

中鐵工程設(shè)計咨詢集團(tuán)有限公司鄭州設(shè)計院 河南 鄭州 450000

本文主要是討論公路路線設(shè)計中所需要注意的問題，并嚴(yán)格的按照相關(guān)的設(shè)計原則來制定出公路路線設(shè)計的具體方案，以保證所建設(shè)的公路質(zhì)量能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 公路路線設(shè)計原則

（1）在進(jìn)行線路設(shè)計的時候，要做好相關(guān)的調(diào)研，分析各種設(shè)計方案，然后從中挑選出最佳的設(shè)計方案。一，要滿足安全要求，確保線路的運(yùn)行情況能夠符合路線設(shè)計規(guī)定；二，要控制好施工成本，并采用最為合理的施工方式，進(jìn)而保證施工能夠有序開展；三，線路設(shè)計要掌握縱、橫、平等情況，并進(jìn)行針對性的使用，若工程規(guī)模不大，那么可采用縱面設(shè)計以及平面設(shè)計，然后采用符合要求的施工形式，進(jìn)而就可確保工程質(zhì)量。（2）在挑選公路路線的時候，要全面掌握施工場地的環(huán)境情況，首先要盡量縮減耕地面積，避免給附近地區(qū)的經(jīng)濟(jì)造成影響；其次是要保護(hù)好附近地區(qū)的重要景觀、建筑等，避免對它們造成破壞。（3）對公路工程進(jìn)行建設(shè)期間，會對附近的環(huán)境造成污染，因此一定要重視環(huán)保工作。在選用公路路線的過程中，要保護(hù)好地形地貌，確保植物不會受到破壞，進(jìn)而達(dá)到最佳的環(huán)境保護(hù)效果。（4）在進(jìn)行公路路線設(shè)計期間，要對各種因素進(jìn)行研究。由于進(jìn)行公路路線設(shè)計需要保證路線的直線性達(dá)到理想的要求，所以一定要掌握施工、環(huán)境等方面的因素是否會對線路造成影響。由于各等級公路都具有各自的規(guī)定，因此要根據(jù)實(shí)際狀況來進(jìn)行路線設(shè)計，以防止出現(xiàn)和實(shí)際要求相差過大的情況。（5）伴隨公路工程量的加大，質(zhì)量問題也備受關(guān)注。為此在公路路線設(shè)計期間一定要嚴(yán)格遵照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以最大程度的確保公路路線設(shè)計以及公路施工的效果。并在確保經(jīng)濟(jì)收益的同時，進(jìn)一步加強(qiáng)行車的安全性。

2 設(shè)計公路路線要注意的問題

2.1 平面設(shè)計期間需要注意的問題

在平面線形當(dāng)中，直線是重要的組成部分，在對公路進(jìn)行設(shè)計的過程中，一大難點(diǎn)就是如何與地形維持住協(xié)調(diào)性。在設(shè)計直線線路的時候，如果直線太長，很有可能產(chǎn)生高填深挖的情況，但是太短的話會受限于各類技術(shù)指標(biāo)。公路總同向曲線一般很難符合設(shè)計規(guī)定，進(jìn)而產(chǎn)生“斷背曲線”的現(xiàn)象，這樣一來就會造成車輛運(yùn)行的時候發(fā)生反彎，進(jìn)而嚴(yán)重影響線路連續(xù)性。所以在設(shè)計的時候，最好用復(fù)曲線代替短直線。為能夠使公路線性滿足流暢性要求，一般曲線長度會是公路總長的60%。以往所采用的交點(diǎn)法，一般會通過直線來調(diào)整交點(diǎn)，在布設(shè)完曲線以后，線性和控制點(diǎn)之間很有可能發(fā)生偏離，尤其是產(chǎn)生卵形曲線，會造成交點(diǎn)在公路中得不到有效的使用，進(jìn)而只能調(diào)整路線的走向。在進(jìn)行公路設(shè)計期間，曲線法是非常關(guān)鍵的選線法，采用這種方法，就能夠解決在使用交點(diǎn)法的時候所具有的不完善之處。

2.2 縱斷面設(shè)計需要注意的問題

一些公路的縱坡會很大，在進(jìn)行改建的過程中，技術(shù)指標(biāo)均很難符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，所以有必要選擇新的線路。一些山區(qū)里的公路盡管縱坡符合規(guī)定，不過若使用極限值的話，車輛在運(yùn)行的時候很有可能出現(xiàn)事故。所以，要保證公路縱坡的平緩性達(dá)到理想要求，在試坡展現(xiàn)的過程中，要使用5%的平縱坡來調(diào)整標(biāo)高，如果地段的半徑小，并具有大量的彎道，那么就要以4.5%作為標(biāo)準(zhǔn)，這樣一來就可以讓縱坡度得到良好的控制。在對縱斷面進(jìn)行設(shè)計的過程中，要確保挖填的平衡性。另外，如果在公路中產(chǎn)生陡長縱坡，要合理的利用地形優(yōu)勢來設(shè)置插緩和坡段。

2.3 平縱面的配合時要注意的問題

在進(jìn)行設(shè)計期間，如果平面為高標(biāo)準(zhǔn)線形，并且破線不斷的起伏，這樣一來就會破壞線性的美感度。所以在進(jìn)行設(shè)計的時候，長陡坡盡頭要盡可能的避免產(chǎn)生小區(qū)半徑，而平豎曲線范圍使用平包豎的方式來處理，這樣就可以防止平面曲線產(chǎn)生大量的豎曲線。

2.4 超高漸變段位置問題

長期以來，超高漸變段主要位于緩和曲線的其中一個位置，此設(shè)計理念的弊端在于會使公路橋梁施工變得極為困難。比如，若路線超高漸變段位于橋梁中間，橋面橫坡在負(fù)坡到正坡這一段會不斷扭曲，這樣除了會增加施工難度以外，還會具有危險性。所以，相關(guān)工作者要對超高漸變段的設(shè)計予以完善，以在使行車具有安全性的同時，可順利轉(zhuǎn)入到橋頭方位，之后在橋頭引導(dǎo)處實(shí)現(xiàn)負(fù)坡到正坡的簡化。如此設(shè)計，能夠簡化橋梁橫坡，使得施工更加方便。

2.5 線位調(diào)整問題

若想使公路設(shè)計路線更為合理，通常會對若干個路線設(shè)計計劃進(jìn)行評定。不過即便選出來以后，也不可當(dāng)做最后所采用的方案，還要在創(chuàng)建施工圖的的過程當(dāng)中，參考有關(guān)的勘測數(shù)據(jù)，然后再有針對性的予以完善，利用平縱橫調(diào)整，解決線路長直線的弊端，確保鄰近彎道平曲線的半徑一致。

2.6 變坡點(diǎn)位置問題

以往在設(shè)計公路路線縱坡期間，主要的設(shè)計對象為局部坡長和緩和坡路段，但是對部分路段連續(xù)通向平均縱坡卻沒有予以重視，而后果是會導(dǎo)致平均縱坡連續(xù)超標(biāo)，進(jìn)而加大發(fā)生交通意外的概率。所以相關(guān)工作者在面對大縱坡路段的情況下，就算平均縱坡符合有關(guān)規(guī)定，但還是要針對所處地形的特點(diǎn)，創(chuàng)建避險車道，從而最大程度的避免車禍。

3 公路路線設(shè)計的措施

3.1 要和環(huán)境發(fā)展相協(xié)調(diào)

環(huán)境污染問題對我國的社會建設(shè)造成了很大的影響，并也危害到了人們的身體健康。為此在對公路進(jìn)行施工的時候，要圍繞環(huán)境現(xiàn)狀和環(huán)保工作來有針對性的創(chuàng)建公路路線設(shè)計措施，這樣一來就能夠讓公路路線設(shè)計符合環(huán)境要求。完善的公路路線設(shè)計，可以對附近的環(huán)境起到保護(hù)作用。首先可以對生態(tài)環(huán)境形成保護(hù)，其次能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升。此外，人口的快速增長會產(chǎn)生土地資源緊缺的現(xiàn)象，因此要將加強(qiáng)土地使用率作為公路設(shè)計方案的主要內(nèi)容，要在盡可能的減少土地使用率的情況下來加強(qiáng)路線設(shè)計的效果，進(jìn)而就可使公路質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[1]。

3.2 直線路段的設(shè)計方案

相關(guān)工作者要通過專業(yè)理論和技術(shù)要求，遵循兩點(diǎn)間直線最短的原理來對公路路線進(jìn)行設(shè)計，以此盡最大努力節(jié)省公路建設(shè)成本。目前大部分公路路線設(shè)計工作均遵照的是直線定律，盡管滿足了以上要求，不過從實(shí)際效果來看，若車輛始終直線運(yùn)行的話，附近環(huán)境并不能發(fā)生改變，在這種情況下，司機(jī)就會出現(xiàn)疲勞感，而且會產(chǎn)生錯覺，從而就難以準(zhǔn)確的對路線做出準(zhǔn)確的判斷，最終很有可能出現(xiàn)安全事故?，F(xiàn)在直線段最長已經(jīng)達(dá)到了6000m，而這正是交通意外頻發(fā)的最重要原因。所以在進(jìn)行公路路線設(shè)計期間，一定要將直線線性和曲線進(jìn)行最為完善的結(jié)合，確保長度滿足規(guī)定需求。圖1為直線路段示意圖。

圖1 公路直線路段的設(shè)計

3.3 緩和曲線設(shè)計

在公路施工區(qū)域，地形和地勢會很大程度的決定公路路線的設(shè)計效果，所以一定要采用緩和曲線設(shè)計法。該設(shè)計方式，主要是直線與圓曲線間形成的路線，能夠合理的調(diào)整路線。在公路施工期間設(shè)計緩和曲線，相關(guān)工作者要掌握施工場地的實(shí)際狀況，并分析地形是否發(fā)生了改變，將直線和圓曲線長度控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍，之后再對線性進(jìn)行有效的控制。所設(shè)計的緩和曲線要確保交通的順暢，[2]并還還要突出人性化，以保證線路設(shè)計符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，進(jìn)而就可使行車更加安全。不過要注意的是，在設(shè)計緩和曲線時，還要嚴(yán)格按照線路的規(guī)定來明確緩和曲線數(shù)值，確保緩和曲線的彎曲度符合設(shè)計要求。圖2為緩和曲線設(shè)計示意圖。

圖2 緩和曲線設(shè)計示意圖

3.4 大流量公路的路線設(shè)計要點(diǎn)

在進(jìn)行公路路線設(shè)計期間，相關(guān)工作者要顧及到路段交通量問題，防止公路經(jīng)常遭遇堵塞，以及寬截面公路長時間空載，保證公路資源得到充分的使用，獲取到足夠的經(jīng)濟(jì)利益。在設(shè)計交通量大的公路期間，相關(guān)工作者要使橫斷面寬一些，以使車輛能夠順利通過，最好一次完成對寬度的擴(kuò)充，以免不斷擴(kuò)充而耗費(fèi)大量的資源和財力[3]。

3.5 加大對公路沿線的勘察力度

若想設(shè)計好公路路線，就要做好對地形的勘察工作。，只有這樣，相關(guān)工作者才可按照真實(shí)的狀況有針對性的對公路路線進(jìn)行設(shè)計，并還可確保公路的安全性。此外，相關(guān)工作者還要按照地形資料，優(yōu)化公路結(jié)構(gòu)，進(jìn)而保證公路的安全性。若地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作人員要充分掌握交通事故原因，然后掌握公路設(shè)計的不完善之處，在設(shè)計期間進(jìn)行有效的避免，進(jìn)而就可加強(qiáng)公路路線設(shè)計效果。

3.6 平曲線線型路線設(shè)計

公路設(shè)計以平面線線型為主，其中主要包括圓曲線、暖和曲線。此外在將兩條公路進(jìn)行銜接的時候也會用到，作用在于能夠使行車由公路不受任何阻礙的進(jìn)入到另一條平行公路中。設(shè)計平面曲線線型路線期間，盡可能擴(kuò)大平曲線半徑；若因地形導(dǎo)致路線設(shè)計受到局限性，相關(guān)工作者要通過加寬路面來緩和曲線段。也可控制某部分路段的行車速度，以此緩解車輛承受的離心力和，進(jìn)而有效保持司機(jī)的行車視距[4]。

4 BIM技術(shù)應(yīng)用于公路路線設(shè)計

伴隨科技的進(jìn)步，高科技在公路路線設(shè)計工作中得到了普遍的使用。其中BIM主要是根據(jù)相關(guān)信息創(chuàng)建立體化的模型，可改善以往公路設(shè)計信息無法得到傳送的難題，進(jìn)而加強(qiáng)設(shè)計效果。

4.1 平縱線設(shè)計

圓曲線、直線組成了公路平面幾何線性，平面線形要和車輛運(yùn)行軌跡相融合，可使行車路線與景觀相協(xié)調(diào)。為此在設(shè)計公路線性時，要按照相應(yīng)的要求設(shè)置線性組合，以滿足設(shè)計通行需求。在進(jìn)行平面設(shè)計時，要容納進(jìn)三維數(shù)字地形模型，然后將路線起、終點(diǎn)設(shè)置出來，緊接著把這些點(diǎn)利用直線連接成道路中心線，并標(biāo)注特征。在進(jìn)行設(shè)計的過程中，若要使位置更加精準(zhǔn)，任何特征均要具有各自的名稱，在創(chuàng)建特征期間，通常應(yīng)確立相應(yīng)的選項(xiàng)。所謂的特征是此前就已經(jīng)建立的項(xiàng)目，其定義主要是通過平面模型展現(xiàn)出來，同時剖面模型也應(yīng)按照平面模型的特征來明確。

當(dāng)完成對地形曲面的激活的情況下，應(yīng)在縱端面視圖里設(shè)置道路地面線，而通過三維地形建模技術(shù)，能夠?qū)Φ孛婢€進(jìn)行自動優(yōu)化，同時其會因平面線形的變動而發(fā)生變動。以地面線作為標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計縱坡。和以往所采用的方式一樣，均要獲取坡長、坡度的有關(guān)信息，在設(shè)計縱斷面時，要讓豎曲線和縱坡等實(shí)現(xiàn)自行優(yōu)化，同時還要把若干個線元連接到一起，形成復(fù)合元素。另外，還要建立若干個縱斷面視圖，然后進(jìn)行比較。

在過去進(jìn)行二維設(shè)計期間，平面線、縱面線并未建立起聯(lián)系，始終處于獨(dú)立狀態(tài)。而在OpenRoads的作用下，在激活平面線其中一個縱斷面后，軟件可在3D模型里，根據(jù)所獲取的設(shè)計信息創(chuàng)建三維空間曲線，該空間曲線包含了線性步長等參數(shù)，在將其進(jìn)行更改以后，就可保證空間曲線的精準(zhǔn)性。

4.2 橫斷面的設(shè)計

公路橫斷面主要包括行車道、邊坡等，在采用OpenRoads的過程中，路基路面建模要設(shè)計道路橫面模板，把橫斷面的要素通過特征點(diǎn)與構(gòu)件融合到一起。其中特征點(diǎn)主要是用來展示橫斷面特殊點(diǎn)，其中一個特征點(diǎn)代表道路核心點(diǎn)，利用約束的方式，把全部點(diǎn)相連到一起，全部特征點(diǎn)的約束關(guān)系要控制在2個以下，通常比較常見的約束關(guān)系包括水平、垂直距離和坡度。

在進(jìn)行設(shè)計的過程中，也可按照約束關(guān)系實(shí)施針對性的調(diào)控，比如在路線邊沿和中心點(diǎn)水平約束中設(shè)計標(biāo)簽，在設(shè)計橫斷面設(shè)計時，就可通過該標(biāo)簽完成對水平距離的設(shè)定，進(jìn)而就可合理的改善路面寬度。組件是由若干個點(diǎn)位所組建而成的封閉式圖形，其可代表多類路面結(jié)構(gòu)，路面組件可表示多種路面層面，并由相應(yīng)的點(diǎn)所把控，為實(shí)現(xiàn)更好的設(shè)計，可對點(diǎn)命名。

一般情況下，橫斷面邊坡無法通過固定的約束關(guān)系來設(shè)計，尤其是挖方邊坡，為此要利用端點(diǎn)條件掌握邊坡所在方位。端點(diǎn)條件為路面邊緣點(diǎn)與邊坡坡腳的邏輯關(guān)系，可通過制約兩點(diǎn)斜率來對邊坡坡度予以改進(jìn)，依據(jù)加長的端點(diǎn)控制邊坡長度。單個橫斷面模板可設(shè)置若干個端點(diǎn)條件，相應(yīng)的設(shè)置出若干個邊坡。

主要是以搭積木的形式創(chuàng)建橫斷面模板，把點(diǎn)和組件融合到一起，創(chuàng)建路面面層結(jié)構(gòu)，緊接著把這些結(jié)構(gòu)設(shè)計成理想的模板，最后通過端點(diǎn)條件予以劃分，把橫斷面模板放入進(jìn)模板庫里，并設(shè)置成ITL格式，作為以后設(shè)計的參考依據(jù)。

5 結(jié)束語

公路路線設(shè)計會對公路的整體質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。為此一定要重視路線設(shè)計工作。在設(shè)計期間，要根據(jù)公路路線設(shè)計原則，掌握在設(shè)計過程中有可能遇到的各種問題，然后有針對性的創(chuàng)建公路路線設(shè)計方案，這樣一來便能夠加強(qiáng)公路路線設(shè)計效果，進(jìn)而為公路建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。