浅析山区高速公路紟坡设计

韩朝峰 程 琳

（1．陕西省公路勘察设计院，陕西，西安，710068）

（2．陕西省高速公路建设集团公司，陕西，西安，710054）

浅析山区高速公路紟坡设计

韩朝峰1程 琳2

（1．陕西省公路勘察设计院，陕西，西安，710068）

（2．陕西省高速公路建设集团公司，陕西，西安，710054）

本文通过对《公路路线设计规范》中关于纵坡设计相关规定存在问题及不足之处进行分析，阐明在纵坡设计时应根据车辆实际行驶特性对公路最大纵坡、平均纵坡、平纵组合及互通式立交区主线最大纵坡相关规定的灵活应用，力求优化山区高速公路纵坡设计，降低工程造价及规模。

山区高速公路；纵坡设计；最大纵坡；平均纵坡；平纵组合

引言

公路纵坡设计直接关系项目线形的长短、工程造价及运输成本，山区高速公路由于地形复杂、高差大，造成纵坡设计难度相对比较大，虽然规范及标准对公路纵坡设计相关指标的采用给予了相关的规定，但规定相对比较严格，如果墨守成规地按照规范进行纵坡设计，势必增加工程规模，造成不必要的浪费。随着近年来山区高速公路建设的快速发展，如何更合理地进行公路纵坡设计，是我们每个人都应该考虑的问题。

一、《公路路线设计规范》存在问题

《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）对路线纵断面设计指标给予了相关的规定，但存在以下几方面的不足：

1、最大纵坡的规定：规范规定的最大纵坡主要是从车辆的爬坡性能、油耗以及公路通行能力的角度进行规定，缺乏对整体式路基与分离式路基特点的考虑，规范规定对于整体式路基是比较合理的，但对于分离式路基最大纵坡的规定则显得不甚合理；

2、平均纵坡的规定：规范从汽车的爬坡性能角度出发仅对二、三、四级公路平均纵坡进行了规定，并未对高速公路及一级公路予以相关的规定，存在盲点；

3、平、纵组合的规定：规范规定‚平、纵线形组合设计原则为宜相互对应；设计速度大于或等于60Km/h的公路，应注重路线平、纵线形组合设计‛，此规定如果应用于山区高速公路走纵坡设计上，势必增加工程规模，规范对于此条规定缺乏灵活性；

4、互通式立交区主线最大纵坡规定：规范对互通式立交范围内主线的最大纵坡进行了相关的规定，并在条文说明中讲到‚作为宏观控制的指标，不应放松，在设计中若遇特殊情况或困难，少数指标可采用极限值，但应有保证行驶安全的弥补措施‛，该规定存在考虑不周的问题，没有全面考虑车辆驶离减速、驶入加速的行驶特性。

二、山区高速公路纵坡设计

通过上述分析，《公路路线设计规范》对纵坡规定存在很大的缺陷，这些缺陷的存在，不仅增加了高速公路纵坡设计的难度，更增加了公路工程造价及规模，为了能够更科学的进行纵坡设计，有必要灵活掌握规范，根据车辆的实际运行特性进行公路纵坡设计。

1、最大纵坡

路基根据其断面形式分为整体式路基和分离式路基，对于整体式路基，由于左右幅车道为一整体路基，一侧行车道车辆为上坡减速行驶，另一侧则为下坡加速行驶，纵坡设计主要应考虑汽车的爬坡性能、油耗等方面因素，从该角度出发，按规范规定最大纵坡对纵坡进行设计是合理的；但对于分离式路基，考虑到高速公路上下行车辆分离的特性，由于左右幅均为独立个体，彼此互不干扰，对于最大纵坡的选取应根据车辆的行驶特性区别对待，对于上坡坡段应根据汽车爬坡性能等因素严格按照规范规定最大纵坡取值，对于下坡坡段，不存在爬坡的问题，最大纵坡的选取则可突破规范规定、适当放宽。

2、平均纵坡

由于我国交通组成比较复杂、车辆超限超载问题比较严重，规范对于高速公路平均纵坡未给出明确规定，加之各地方、各单位对长陡纵坡的认识也不尽相同，严重制约了高速公路纵坡设计，一般认为对于长陡下坡路段可按以下原则掌握平均纵坡指标：连续3Km最大平均纵坡应小于4.0%，连续 4Km最大平均纵坡宜小于 3.0%，连续 9.5Km最大平均纵坡应小于2.5%。在对山区高速公路进行纵坡设计时，为更好地适应地形、利于行车安全，可将路线纵坡设计为台阶式纵坡，采用陡缓坡交错的方式进行公路纵坡设计，一方面对于上坡路段而言，行驶缓急结合，利于更好地恢复车辆运行速度；另一方面对于下坡路段而言，有利于更好地控制车速和制动，根据文献[1]研究结果表明：2.5%以下的坡段属于缓坡，对于山区高速公路，灵活地采用台阶式纵坡，能够很大程度上降低工程规模，提高行车安全。

3、平、纵组合

理想的平、纵组合设计原则为‚平竖曲线一一对应，平曲线比竖曲线稍长‛，也就是我们常说的‚平包竖‛，对于山区高速公路，当一个平曲线的长度较大，如果还坚持‚平包竖‛的平纵组合设计原则，势必增加工程造价及规模，《新理念公路设计理念》中讲到‚设计速度越高，对平纵组合的要求越低，当平、纵指标较低、坡度反向且坡差较大时，应强调平、纵组合设计‛。对于一个平曲线内包含多个竖曲线的问题，主要从美观和驾驶员心理两个方面进行考虑：路容及驾驶员心理。一般来讲，平竖曲线一一对应最为美观，一个平曲线内包含多个凹凸相间的竖曲线尤为不美，对于同向竖曲线，只要不存在断背曲线，对路容及驾驶员的心理影响并不是很大；当采用凹凸相间的竖曲线时，如果道路通视长度较远，驾驶员同时可以看到多个竖曲线时，此时，线形的美观效果较差，且会加剧驾驶员驾驶的紧张程度。但山区高速公路某些段落由于受地形的限制，驾驶员通视长度不是很远，即使在一个平曲线内设置多个竖曲线（竖曲线的距离应满足行驶视野的要求，参照表1）也不会影响到路容的美观及驾驶员的心理。故在对山区高速公路进行纵坡设计时，应灵活掌握平纵、线形组合设计，且不可墨守成规，死搬规范，造成不必要的浪费。

4、互通式立交区主线最大纵坡

互通式立交是利用跨线结构物使高速公路与地方公路实现互通的一种交叉方式，根据车辆进出主线的关系，主要包括两种行驶状态：驶离主线和驶入主线。一般来说，由于匝道半径相对较小，当车辆驶离主线进入匝道时需要减速，当车辆从匝道驶入主线时需要加速。规范对于互通式立交区主线纵坡的规定是从保证匝道向主线平稳汇流的角度考虑的，没有全面考虑车辆驶离减速、驶入加速的行驶特性。因此，在对互通式立交区内主线纵断面设计时应根据车辆的行驶特性进行纵坡设计，也就是说，当车辆驶入主线时主线纵坡利于车辆加速时或当车辆驶离主线时主线纵坡利于车辆减速时，此时纵坡的增大对车辆的驶入驶出有利，纵坡值的采用可适当突破规范规定值。

四、总结

综上分析可知，规范对公路纵坡设计指标的规定相对比较严格，此规定对于平原微丘区高速公路设计来说影响不是很大，但对于山岭重丘区高速公路来说，对方案的合理性及工程投资影响较大，这就要求我们在对山区高速公路进行纵坡设计时，应根据车辆的实际行驶特性灵活掌握规范条款及指标，在不影响车辆行驶安全的基础上力求降低工程造价及规模，只有这样，才能使山区高速公路设计更合理、更科学。

[1] 纵坡设计理论分析[J]，李清波、谢珍，长沙交通学院学报，第14卷第3期，1998.9

[2] 《公路路线设计规范》（JTG D20-2006）[S]，中华人民共和国交通部，2006.7

[3] 《公路工程技术标准》（JTG B01-2003）[S]，中华人民共和国交通部，2004.3

[4] 《新理念公路设计指南》（2005版）[M]，人民交通出版社，2005

[5] 《道路勘测设计》[M]，张雨化，人民交通出版社,1997.10

[6] 《日本高等级公路设计规范》[S]，日本道路公团，陕西旅游出版社，1990.6

[7] 关于公路最大纵坡长度限制的分析[J]，吴迅，中南公路工程，第22卷第2期，1997.6

TU965

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1674-3954（2011）02-0086-01