楊敏、鄭海兵

（江西省交通設計研究院有限責任公司，江西南昌 330052）

0 引言

在公路設計過程中，縱斷面設計的關鍵點在于采取科學的設計方法，確定道路的坡度、標高以及其他相關參數(shù)，以確保其安全性、舒適性。通過科學的縱斷面設計，可以使公路路線適應地形起伏、滿足交通需求，并最大限度地減少對自然環(huán)境的破壞。因此，進行有效的縱斷面設計在一定程度上能夠推進公路項目的有序進行。

1 公路路線縱斷面設計原則

公路路線縱斷面設計原則主要有縱坡設計原則、高差設計原則、橫坡設計原則、路肩設計原則和排水設計原則。

第一，縱坡設計原則。根據(jù)道路等級和設計速度確定縱坡坡度，以確保車輛能夠平穩(wěn)行駛。此外，在坡度變化處適當設置過渡段，使車輛過渡平穩(wěn)，以減少不必要的沖擊和顛簸。注意避免設置過長的坡度，以免影響駕駛員的視線和行車安全。

第二，高差設計原則。根據(jù)道路的地形條件，合理設置路段的高程，以確保路面的平整度和行車的舒適性。在山區(qū)或起伏地形區(qū)域，應充分利用山體或山谷的自然條件，減少路基挖方或路堤填方的數(shù)量，以降低工程難度和成本。

第三，橫坡設計原則。根據(jù)路段的彎曲程度和設計速度，確定橫坡坡度，以確保車輛在彎道處的穩(wěn)定性和安全性。在彎道處設置適當?shù)某呋虺瑢挘管囕v能夠順利轉彎，減少側向力，避免出現(xiàn)側滑的風險。

第四，路肩設計原則。應根據(jù)道路等級和設計標準，合理設置路肩的寬度和坡度，以提供足夠的停車空間和緊急情況下的車輛躲避空間。在山區(qū)或高邊坡區(qū)域，還需要設置適當?shù)淖o坡措施，防止發(fā)生土方滑坡和路基沉降等地質災害。

第五，排水設計原則。應合理設置排水系統(tǒng)，設計時應將路面排水、邊坡排水和路基排水考慮到設計范圍內(nèi)。根據(jù)道路附近的地形和地質條件，確定合適的排水設施和排水斜度，以確保道路排水通暢，防止出現(xiàn)積水和路基軟弱等問題[1]。

2 公路路線縱斷面設計內(nèi)容分析

2.1 山嶺重丘區(qū)條件下的標高控制

為了控制山嶺重丘地形的標高，首先需要精確測量地形和地勢數(shù)據(jù)，以確定最高點和最低點。然后，設計者可以采用切填法，通過在陡峭山坡上進行切割和填充，以平整道路，減少坡度變化，確保駕駛安全。此外，需要規(guī)劃適當?shù)钠露群颓€半徑，以降低坡度梯度，使車輛在上下坡道路上更容易控制，減少制動距離。同時，應考慮適當?shù)呐潘胧?，避免水流對道路造成侵蝕和損害。

2.2 山嶺重丘區(qū)條件下的縱坡設計

對于沿河路段的縱坡設計，應注重縱坡的平緩性。首先，沿河路段地勢較為平坦，車輛行駛相對穩(wěn)定，因此在縱坡設計時，應該盡量避免過大的坡度變化，使縱坡線具備平緩性，這種方式能提高駕駛的安全性和舒適性，減少車輛在縱坡上的沖擊和制動壓力。

其次，在高等級路段的縱坡設計中，需要根據(jù)實際情況和現(xiàn)場需求進行線形設計和調(diào)整。高等級路段通常具有較高的車流量和行駛速度，因此在縱坡設計時需要充分考慮交通流量、車速要求和路段特點。通過調(diào)整縱坡線形，使其符合現(xiàn)場道路通行的需要，消除縱坡對行車的不利影響，提高路段的通行能力和安全性。

最后，在縱坡設計過程中，還需要充分考慮土地利用、環(huán)境保護和施工條件等方面的因素。合理的縱坡設計能夠減少土地利用和環(huán)境破壞，并提供良好的施工條件，降低施工難度和成本。

2.3 轉坡點位置的確定

在相鄰兩條路線設計中，轉坡點設計極為重要，即縱坡線交點。兩個轉坡點之間的水平距離是坡長。在轉坡點設計中，首先需要進行公路路線的規(guī)劃和設計。根據(jù)公路的起終點、道路等級、交通流量、道路使用功能、交通安全要求以及地形地貌等因素，確定相鄰兩條路線之間的轉坡點位置，確保轉坡點的選取符合實際需求。

其次，需要進行工程開挖和填方的合理設計。通過分析地質條件和土石方量，確保填挖的平衡性，避免過大的挖方或填方量對工程造成不利影響。

再次，合理設置轉坡點的縱坡度和坡長，使轉坡點在道路縱向剖面上的過渡平穩(wěn)，從而使車輛行駛舒適，并滿足設計標準和要求。

最后，在轉坡點設計過程中，各個方面要素的協(xié)調(diào)和處理也是至關重要的。例如，與相鄰路線的橫斷面銜接、與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)、與排水系統(tǒng)的配合等。這些方面的處理需要充分考慮轉坡點的位置、地形條件、水文特征等因素，確保轉坡點與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性和道路運行的順暢性。通過選擇和設計合理的轉坡點，可以實現(xiàn)相鄰兩條路線之間縱坡的過渡平穩(wěn)，提高公路的通行安全性和舒適性。同時，合理設置縱坡度與坡長，能夠確保土石方填挖的平衡性，提高工程的經(jīng)濟性和可行性。在轉坡點設計中，需要綜合考慮各個因素，進行科學合理的決策，以達到最佳的設計效果，保證公路工程的質量和可持續(xù)發(fā)展[2]。

3 案例分析

3.1 工程概況

某公路路線縱斷面設計中，確定各項設計方案，相關的技術指標見表1。

表1 某公路路線縱斷面設計相關技術指標

3.2 縱坡設計

3.2.1 縱坡設計的步驟

（1）設計前的準備。根據(jù)設計圖紙中的規(guī)定比例進行工程樁號、標高的設置，做好現(xiàn)場標記和復核檢測工作，并進行路線的描繪處理。在設計中，平曲線的組合設計極為重要，要按照工程的技術標準，從緩圓曲線、圓直線、直圓曲線等實現(xiàn)樁號的控制。各項方案設計均需符合要求，以提高線形的設計效果。

（2）標注控制點。在公路工程項目的設計中，需要進行點位布置，其中包括標高控制點的設置。這些控制點的主要目的是標記公路的起點、終點、涵洞、橋梁等關鍵位置，以實現(xiàn)綜合性設計。設計時，應注意根據(jù)實際情況選擇合適的控制點位置，以確保其覆蓋關鍵部位，并滿足工程施工和監(jiān)測的需求。

（3）試坡。對于已經(jīng)標注控制點的縱斷面，需依據(jù)目前的公路路線選擇基本原則以及設計標準，結合地形變化情況，以上述各項標高控制點為根據(jù)，進行試坡線的布置。在布置試坡線之前，需經(jīng)過多方面的方案對比分析，并綜合分析各項參數(shù)，使試坡線符合要求。值得注意的是，試坡線的布置還需要綜合考慮地形起伏、土壤條件、水文條件等因素，通過方案對比分析和參數(shù)綜合性分析，確定最優(yōu)的試坡線布置方案。試坡線的布置應符合公路路線選擇的基本原則，同時滿足設計標準和相關規(guī)范的要求[3]。

（4）調(diào)整。在公路工程的縱坡度設計中，需要綜合考慮道路類型、交通流量和車速等因素，以確保行車安全和通行的順暢性。最小縱坡度的設置則要考慮水平設計標準和交通安全的要求，以保證車輛的穩(wěn)定行駛和減少制動力。此外，對坡長的限制也是為了控制過長連續(xù)上坡或下坡對車輛行駛的影響。在縱坡度設計過程中要平衡平坡段和坡度變化段的比例，以提供舒適的行車環(huán)境。如果發(fā)現(xiàn)縱坡度存在問題，如過陡或過緩，應立即進行調(diào)整和改變，以使其符合道路通行標準。

（5）核對。在公路工程中，特別是對高填深挖的部位需要經(jīng)過詳細的計算和分析，以確保填挖高度、坡腳和擋土墻等要素符合設計要求。在應用橫斷面設計圖時，需要進行全面的檢查與核對，以確認各項要素是否符合標準。填挖超標可能導致坡面出現(xiàn)穩(wěn)定性問題，坡腳過大可能影響道路通行和交通安全，擋土墻過長可能增加工程成本和施工難度。面對此類情況，應立即調(diào)整坡度、增加支撐結構或優(yōu)化擋土墻設計等，以保證橫斷面的穩(wěn)定性和安全性。

（6）定坡。對公路工程項目進行標高、邊坡點、坡度值方面的檢查，以達到準確標準，并執(zhí)行相關技術參數(shù)。在該工程中，坡度值按照0.1%設置，變坡點應調(diào)整到10m 的整樁號上。

（7）設置豎曲線。在公路工程中，在路線轉折部位通常會布置豎曲線，以平緩車輛在轉彎處的轉向和高低變化，從而使車輛通行達到平順性要求。布置豎曲線時應結合相應的設計標準和規(guī)范完成，并分析確定各個豎曲線要素，如超高、過渡曲線長度等，以提高路線的運行效果和安全性[4]。豎曲線的設計還應注重落實豎曲線半徑的控制，根據(jù)道路的等級和車輛的行駛速度確定合適的曲線半徑。

（8）在公路工程項目中，對于每個樁號部位的填挖參數(shù)值的計算和分析是必不可少的，填挖參數(shù)值的準確計算可以保證公路工程施工的順利進行和質量的控制。通過對樁號部位地面標高和設計標高的計算和比對，確定合適的填挖參數(shù)值，以滿足實際施工的需求。需要注意的是，在計算和分析填挖參數(shù)值時需要綜合考慮地形地貌、土壤條件、工程設計要求等因素。通過合理的計算方法和專業(yè)的工程技術，確定填方和挖方的體積、邊坡坡度、邊坡長度等參數(shù)，以確保公路工程施工的平穩(wěn)進行和工程的安全性。

3.2.2 縱坡設計要點

（1）最大縱坡。在該項目中，基于技術標準和規(guī)范的要求，將最大縱坡設定為7%。這是基于對山嶺重丘區(qū)地形的分析和評估，結合公路建設的安全性和車輛行駛的舒適性進行決策的結果，這樣能夠有效控制施工過程中的坡度變化，提高工程的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。同時，在設定最大縱坡時，還需綜合考慮交通安全、車輛性能和行駛速度等因素，以提供適當?shù)能囕v操作空間和行車安全保障，確保路線在山嶺重丘區(qū)的通行效果和可靠性[5]。

（2）最小縱坡。在對該項目進行現(xiàn)場調(diào)查和地形分析后，發(fā)現(xiàn)地形條件變化較為顯著。為了確保道路的平穩(wěn)性和車輛行駛的安全性，結合最小縱坡的設計標準和具體工程情況，決定將最小縱坡設定為0.3%。通過設置適當?shù)淖钚】v坡，可以確保道路在各種地形條件下的水平和縱向排水效果，并提供良好的車輛操作空間。同時，根據(jù)工程具體情況，結合地形的陡峭程度和地貌特點等因素，進行適當?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化。

（3）合成坡度。合成縱坡應根據(jù)計算結果設定，嚴格執(zhí)行目前我國發(fā)布的公路設計標準，從汽車行駛特性、實際排水要求等方面出發(fā)，設計最大允許的合成坡度。該項目的最大合成坡度為10.0%，符合公路工程的運行需要。在設計合成坡度時，需要根據(jù)計算結果進行設定，以確保道路的合成坡度符合要求。

3.2.3 豎曲線設計

在縱斷面中有兩條縱坡線相交的部位，是轉折的重要節(jié)點，能夠使車輛行駛達到安全性、舒適性標準，確保車輛行駛的平順性，應設置成曲線的形式，這就是豎曲線。在豎曲線設計中，一般會選擇使用平曲線或二次拋物線的形式，但是在設計和計算環(huán)節(jié)，二次拋物線設計有著更好的效果，操作也更加方便。

當汽車行駛在豎曲線的公路中，如果半徑設計比較小，會阻礙駕駛員的視線。為了確保車輛行駛的安全性，需控制豎曲線的最小半徑或者最小長度，以符合車輛通行的需要。由此可見，確定豎曲線長度時應根據(jù)車輛通行的需求和標準，并考慮設計速度參數(shù)。

4 結語

綜合以上分析，公路路線縱斷面設計作為一項系統(tǒng)性工作，對設計要求非常高。通過對上述案例分析后發(fā)現(xiàn)，選擇合理的縱斷面設計可以提高道路的通行安全性、舒適性和效率，為用戶提供良好的交通環(huán)境。在設計過程中，還要綜合考慮地形條件、交通需求、環(huán)境保護和工程可行性等因素，以確保設計方案的科學性和可行性。同時，隨著技術的不斷發(fā)展和標準的更新，縱斷面設計也需要與時俱進，緊跟最新的設計標準和規(guī)范要求，以實現(xiàn)公路工程的可持續(xù)發(fā)展，為人們的出行提供更加便捷、安全和舒適的交通網(wǎng)絡。在今后的公路工程設計中，應不斷提高縱斷面的設計水平，創(chuàng)新設計方法，利用先進的技術手段，充分發(fā)揮設計人員的專業(yè)知識和經(jīng)驗，以確保公路路線的縱斷面設計符合最佳實踐和標準要求。