楊敏、鄭海兵

（江西省交通設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，江西南昌 330052）

0 引言

在公路設(shè)計(jì)過(guò)程中，縱斷面設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)在于采取科學(xué)的設(shè)計(jì)方法，確定道路的坡度、標(biāo)高以及其他相關(guān)參數(shù)，以確保其安全性、舒適性。通過(guò)科學(xué)的縱斷面設(shè)計(jì)，可以使公路路線(xiàn)適應(yīng)地形起伏、滿(mǎn)足交通需求，并最大限度地減少對(duì)自然環(huán)境的破壞。因此，進(jìn)行有效的縱斷面設(shè)計(jì)在一定程度上能夠推進(jìn)公路項(xiàng)目的有序進(jìn)行。

1 公路路線(xiàn)縱斷面設(shè)計(jì)原則

公路路線(xiàn)縱斷面設(shè)計(jì)原則主要有縱坡設(shè)計(jì)原則、高差設(shè)計(jì)原則、橫坡設(shè)計(jì)原則、路肩設(shè)計(jì)原則和排水設(shè)計(jì)原則。

第一，縱坡設(shè)計(jì)原則。根據(jù)道路等級(jí)和設(shè)計(jì)速度確定縱坡坡度，以確保車(chē)輛能夠平穩(wěn)行駛。此外，在坡度變化處適當(dāng)設(shè)置過(guò)渡段，使車(chē)輛過(guò)渡平穩(wěn)，以減少不必要的沖擊和顛簸。注意避免設(shè)置過(guò)長(zhǎng)的坡度，以免影響駕駛員的視線(xiàn)和行車(chē)安全。

第二，高差設(shè)計(jì)原則。根據(jù)道路的地形條件，合理設(shè)置路段的高程，以確保路面的平整度和行車(chē)的舒適性。在山區(qū)或起伏地形區(qū)域，應(yīng)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(shè)計(jì)原則。根據(jù)路段的彎曲程度和設(shè)計(jì)速度，確定橫坡坡度，以確保車(chē)輛在彎道處的穩(wěn)定性和安全性。在彎道處設(shè)置適當(dāng)?shù)某呋虺瑢?，使?chē)輛能夠順利轉(zhuǎn)彎，減少側(cè)向力，避免出現(xiàn)側(cè)滑的風(fēng)險(xiǎn)。

第四，路肩設(shè)計(jì)原則。應(yīng)根據(jù)道路等級(jí)和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)置路肩的寬度和坡度，以提供足夠的停車(chē)空間和緊急情況下的車(chē)輛躲避空間。在山區(qū)或高邊坡區(qū)域，還需要設(shè)置適當(dāng)?shù)淖o(hù)坡措施，防止發(fā)生土方滑坡和路基沉降等地質(zhì)災(zāi)害。

第五，排水設(shè)計(jì)原則。應(yīng)合理設(shè)置排水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)將路面排水、邊坡排水和路基排水考慮到設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。根據(jù)道路附近的地形和地質(zhì)條件，確定合適的排水設(shè)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(wèn)題[1]。

2 公路路線(xiàn)縱斷面設(shè)計(jì)內(nèi)容分析

2.1 山嶺重丘區(qū)條件下的標(biāo)高控制

為了控制山嶺重丘地形的標(biāo)高，首先需要精確測(cè)量地形和地勢(shì)數(shù)據(jù)，以確定最高點(diǎn)和最低點(diǎn)。然后，設(shè)計(jì)者可以采用切填法，通過(guò)在陡峭山坡上進(jìn)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(dāng)?shù)钠露群颓€(xiàn)半徑，以降低坡度梯度，使車(chē)輛在上下坡道路上更容易控制，減少制動(dòng)距離。同時(shí)，應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)呐潘胧?，避免水流?duì)道路造成侵蝕和損害。

2.2 山嶺重丘區(qū)條件下的縱坡設(shè)計(jì)

對(duì)于沿河路段的縱坡設(shè)計(jì)，應(yīng)注重縱坡的平緩性。首先，沿河路段地勢(shì)較為平坦，車(chē)輛行駛相對(duì)穩(wěn)定，因此在縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該盡量避免過(guò)大的坡度變化，使縱坡線(xiàn)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(chē)輛在縱坡上的沖擊和制動(dòng)壓力。

其次，在高等級(jí)路段的縱坡設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)實(shí)際情況和現(xiàn)場(chǎng)需求進(jìn)行線(xiàn)形設(shè)計(jì)和調(diào)整。高等級(jí)路段通常具有較高的車(chē)流量和行駛速度，因此在縱坡設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮交通流量、車(chē)速要求和路段特點(diǎn)。通過(guò)調(diào)整縱坡線(xiàn)形，使其符合現(xiàn)場(chǎng)道路通行的需要，消除縱坡對(duì)行車(chē)的不利影響，提高路段的通行能力和安全性。

最后，在縱坡設(shè)計(jì)過(guò)程中，還需要充分考慮土地利用、環(huán)境保護(hù)和施工條件等方面的因素。合理的縱坡設(shè)計(jì)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(zhuǎn)坡點(diǎn)位置的確定

在相鄰兩條路線(xiàn)設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)坡點(diǎn)設(shè)計(jì)極為重要，即縱坡線(xiàn)交點(diǎn)。兩個(gè)轉(zhuǎn)坡點(diǎn)之間的水平距離是坡長(zhǎng)。在轉(zhuǎn)坡點(diǎn)設(shè)計(jì)中，首先需要進(jìn)行公路路線(xiàn)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。根據(jù)公路的起終點(diǎn)、道路等級(jí)、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(xiàn)之間的轉(zhuǎn)坡點(diǎn)位置，確保轉(zhuǎn)坡點(diǎn)的選取符合實(shí)際需求。

其次，需要進(jìn)行工程開(kāi)挖和填方的合理設(shè)計(jì)。通過(guò)分析地質(zhì)條件和土石方量，確保填挖的平衡性，避免過(guò)大的挖方或填方量對(duì)工程造成不利影響。

再次，合理設(shè)置轉(zhuǎn)坡點(diǎn)的縱坡度和坡長(zhǎng)，使轉(zhuǎn)坡點(diǎn)在道路縱向剖面上的過(guò)渡平穩(wěn)，從而使車(chē)輛行駛舒適，并滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求。

最后，在轉(zhuǎn)坡點(diǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程中，各個(gè)方面要素的協(xié)調(diào)和處理也是至關(guān)重要的。例如，與相鄰路線(xiàn)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(zhuǎn)坡點(diǎn)的位置、地形條件、水文特征等因素，確保轉(zhuǎn)坡點(diǎn)與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性和道路運(yùn)行的順暢性。通過(guò)選擇和設(shè)計(jì)合理的轉(zhuǎn)坡點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)相鄰兩條路線(xiàn)之間縱坡的過(guò)渡平穩(wěn)，提高公路的通行安全性和舒適性。同時(shí)，合理設(shè)置縱坡度與坡長(zhǎng)，能夠確保土石方填挖的平衡性，提高工程的經(jīng)濟(jì)性和可行性。在轉(zhuǎn)坡點(diǎn)設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮各個(gè)因素，進(jìn)行科學(xué)合理的決策，以達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)效果，保證公路工程的質(zhì)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(xiàn)縱斷面設(shè)計(jì)中，確定各項(xiàng)設(shè)計(jì)方案，相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 某公路路線(xiàn)縱斷面設(shè)計(jì)相關(guān)技術(shù)指標(biāo)

3.2 縱坡設(shè)計(jì)

3.2.1 縱坡設(shè)計(jì)的步驟

（1）設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙中的規(guī)定比例進(jìn)行工程樁號(hào)、標(biāo)高的設(shè)置，做好現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)記和復(fù)核檢測(cè)工作，并進(jìn)行路線(xiàn)的描繪處理。在設(shè)計(jì)中，平曲線(xiàn)的組合設(shè)計(jì)極為重要，要按照工程的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從緩圓曲線(xiàn)、圓直線(xiàn)、直圓曲線(xiàn)等實(shí)現(xiàn)樁號(hào)的控制。各項(xiàng)方案設(shè)計(jì)均需符合要求，以提高線(xiàn)形的設(shè)計(jì)效果。

（2）標(biāo)注控制點(diǎn)。在公路工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，需要進(jìn)行點(diǎn)位布置，其中包括標(biāo)高控制點(diǎn)的設(shè)置。這些控制點(diǎn)的主要目的是標(biāo)記公路的起點(diǎn)、終點(diǎn)、涵洞、橋梁等關(guān)鍵位置，以實(shí)現(xiàn)綜合性設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的控制點(diǎn)位置，以確保其覆蓋關(guān)鍵部位，并滿(mǎn)足工程施工和監(jiān)測(cè)的需求。

（3）試坡。對(duì)于已經(jīng)標(biāo)注控制點(diǎn)的縱斷面，需依據(jù)目前的公路路線(xiàn)選擇基本原則以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合地形變化情況，以上述各項(xiàng)標(biāo)高控制點(diǎn)為根據(jù)，進(jìn)行試坡線(xiàn)的布置。在布置試坡線(xiàn)之前，需經(jīng)過(guò)多方面的方案對(duì)比分析，并綜合分析各項(xiàng)參數(shù)，使試坡線(xiàn)符合要求。值得注意的是，試坡線(xiàn)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(guò)方案對(duì)比分析和參數(shù)綜合性分析，確定最優(yōu)的試坡線(xiàn)布置方案。試坡線(xiàn)的布置應(yīng)符合公路路線(xiàn)選擇的基本原則，同時(shí)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)范的要求[3]。

（4）調(diào)整。在公路工程的縱坡度設(shè)計(jì)中，需要綜合考慮道路類(lèi)型、交通流量和車(chē)速等因素，以確保行車(chē)安全和通行的順暢性。最小縱坡度的設(shè)置則要考慮水平設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和交通安全的要求，以保證車(chē)輛的穩(wěn)定行駛和減少制動(dòng)力。此外，對(duì)坡長(zhǎng)的限制也是為了控制過(guò)長(zhǎng)連續(xù)上坡或下坡對(duì)車(chē)輛行駛的影響。在縱坡度設(shè)計(jì)過(guò)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(chē)環(huán)境。如果發(fā)現(xiàn)縱坡度存在問(wèn)題，如過(guò)陡或過(guò)緩，應(yīng)立即進(jìn)行調(diào)整和改變，以使其符合道路通行標(biāo)準(zhǔn)。

（5）核對(duì)。在公路工程中，特別是對(duì)高填深挖的部位需要經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算和分析，以確保填挖高度、坡腳和擋土墻等要素符合設(shè)計(jì)要求。在應(yīng)用橫斷面設(shè)計(jì)圖時(shí)，需要進(jìn)行全面的檢查與核對(duì)，以確認(rèn)各項(xiàng)要素是否符合標(biāo)準(zhǔn)。填挖超標(biāo)可能導(dǎo)致坡面出現(xiàn)穩(wěn)定性問(wèn)題，坡腳過(guò)大可能影響道路通行和交通安全，擋土墻過(guò)長(zhǎng)可能增加工程成本和施工難度。面對(duì)此類(lèi)情況，應(yīng)立即調(diào)整坡度、增加支撐結(jié)構(gòu)或優(yōu)化擋土墻設(shè)計(jì)等，以保證橫斷面的穩(wěn)定性和安全性。

（6）定坡。對(duì)公路工程項(xiàng)目進(jìn)行標(biāo)高、邊坡點(diǎn)、坡度值方面的檢查，以達(dá)到準(zhǔn)確標(biāo)準(zhǔn)，并執(zhí)行相關(guān)技術(shù)參數(shù)。在該工程中，坡度值按照0.1%設(shè)置，變坡點(diǎn)應(yīng)調(diào)整到10m 的整樁號(hào)上。

（7）設(shè)置豎曲線(xiàn)。在公路工程中，在路線(xiàn)轉(zhuǎn)折部位通常會(huì)布置豎曲線(xiàn)，以平緩車(chē)輛在轉(zhuǎn)彎處的轉(zhuǎn)向和高低變化，從而使車(chē)輛通行達(dá)到平順性要求。布置豎曲線(xiàn)時(shí)應(yīng)結(jié)合相應(yīng)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范完成，并分析確定各個(gè)豎曲線(xiàn)要素，如超高、過(guò)渡曲線(xiàn)長(zhǎng)度等，以提高路線(xiàn)的運(yùn)行效果和安全性[4]。豎曲線(xiàn)的設(shè)計(jì)還應(yīng)注重落實(shí)豎曲線(xiàn)半徑的控制，根據(jù)道路的等級(jí)和車(chē)輛的行駛速度確定合適的曲線(xiàn)半徑。

（8）在公路工程項(xiàng)目中，對(duì)于每個(gè)樁號(hào)部位的填挖參數(shù)值的計(jì)算和分析是必不可少的，填挖參數(shù)值的準(zhǔn)確計(jì)算可以保證公路工程施工的順利進(jìn)行和質(zhì)量的控制。通過(guò)對(duì)樁號(hào)部位地面標(biāo)高和設(shè)計(jì)標(biāo)高的計(jì)算和比對(duì)，確定合適的填挖參數(shù)值，以滿(mǎn)足實(shí)際施工的需求。需要注意的是，在計(jì)算和分析填挖參數(shù)值時(shí)需要綜合考慮地形地貌、土壤條件、工程設(shè)計(jì)要求等因素。通過(guò)合理的計(jì)算方法和專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)，確定填方和挖方的體積、邊坡坡度、邊坡長(zhǎng)度等參數(shù)，以確保公路工程施工的平穩(wěn)進(jìn)行和工程的安全性。

3.2.2 縱坡設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）最大縱坡。在該項(xiàng)目中，基于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，將最大縱坡設(shè)定為7%。這是基于對(duì)山嶺重丘區(qū)地形的分析和評(píng)估，結(jié)合公路建設(shè)的安全性和車(chē)輛行駛的舒適性進(jìn)行決策的結(jié)果，這樣能夠有效控制施工過(guò)程中的坡度變化，提高工程的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。同時(shí)，在設(shè)定最大縱坡時(shí)，還需綜合考慮交通安全、車(chē)輛性能和行駛速度等因素，以提供適當(dāng)?shù)能?chē)輛操作空間和行車(chē)安全保障，確保路線(xiàn)在山嶺重丘區(qū)的通行效果和可靠性[5]。

（2）最小縱坡。在對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)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(chē)輛行駛的安全性，結(jié)合最小縱坡的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和具體工程情況，決定將最小縱坡設(shè)定為0.3%。通過(guò)設(shè)置適當(dāng)?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(chē)輛操作空間。同時(shí)，根據(jù)工程具體情況，結(jié)合地形的陡峭程度和地貌特點(diǎn)等因素，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化。

（3）合成坡度。合成縱坡應(yīng)根據(jù)計(jì)算結(jié)果設(shè)定，嚴(yán)格執(zhí)行目前我國(guó)發(fā)布的公路設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從汽車(chē)行駛特性、實(shí)際排水要求等方面出發(fā)，設(shè)計(jì)最大允許的合成坡度。該項(xiàng)目的最大合成坡度為10.0%，符合公路工程的運(yùn)行需要。在設(shè)計(jì)合成坡度時(shí)，需要根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行設(shè)定，以確保道路的合成坡度符合要求。

3.2.3 豎曲線(xiàn)設(shè)計(jì)

在縱斷面中有兩條縱坡線(xiàn)相交的部位，是轉(zhuǎn)折的重要節(jié)點(diǎn)，能夠使車(chē)輛行駛達(dá)到安全性、舒適性標(biāo)準(zhǔn)，確保車(chē)輛行駛的平順性，應(yīng)設(shè)置成曲線(xiàn)的形式，這就是豎曲線(xiàn)。在豎曲線(xiàn)設(shè)計(jì)中，一般會(huì)選擇使用平曲線(xiàn)或二次拋物線(xiàn)的形式，但是在設(shè)計(jì)和計(jì)算環(huán)節(jié)，二次拋物線(xiàn)設(shè)計(jì)有著更好的效果，操作也更加方便。

當(dāng)汽車(chē)行駛在豎曲線(xiàn)的公路中，如果半徑設(shè)計(jì)比較小，會(huì)阻礙駕駛員的視線(xiàn)。為了確保車(chē)輛行駛的安全性，需控制豎曲線(xiàn)的最小半徑或者最小長(zhǎng)度，以符合車(chē)輛通行的需要。由此可見(jiàn)，確定豎曲線(xiàn)長(zhǎng)度時(shí)應(yīng)根據(jù)車(chē)輛通行的需求和標(biāo)準(zhǔn)，并考慮設(shè)計(jì)速度參數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜合以上分析，公路路線(xiàn)縱斷面設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)系統(tǒng)性工作，對(duì)設(shè)計(jì)要求非常高。通過(guò)對(duì)上述案例分析后發(fā)現(xiàn)，選擇合理的縱斷面設(shè)計(jì)可以提高道路的通行安全性、舒適性和效率，為用戶(hù)提供良好的交通環(huán)境。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，還要綜合考慮地形條件、交通需求、環(huán)境保護(hù)和工程可行性等因素，以確保設(shè)計(jì)方案的科學(xué)性和可行性。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和標(biāo)準(zhǔn)的更新，縱斷面設(shè)計(jì)也需要與時(shí)俱進(jìn)，緊跟最新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求，以實(shí)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(luò)。在今后的公路工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)不斷提高縱斷面的設(shè)計(jì)水平，創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法，利用先進(jìn)的技術(shù)手段，充分發(fā)揮設(shè)計(jì)人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，以確保公路路線(xiàn)的縱斷面設(shè)計(jì)符合最佳實(shí)踐和標(biāo)準(zhǔn)要求。