浅谈山岭区低等级改建公路纵断面设计

王愉龙

(陕西交通职业技术学院)

当前是我国“十二五”建设重要时期，按照交通运输部“十二五”发展规划，大力发展西部地区农村公路建设是交通部门面临的一个重点工作内容。待建设的农村公路大多地处相对贫困的山岭地区，目前主要的建设思路是利用当地已有的旧路，提高平、纵断面技术标准，并加以拓宽，再铺筑适应的路面。而山岭区已有旧路大部分建设于20世纪60、70年代，主要是由当地群众人工建成，路线线形指标特别是纵断面指标往往非常低。由于山岭区农村公路建设资金筹集困难，为了降低工程造价，在公路改建时希望尽可能利用旧有道路，而山岭区地形复杂、高差大，展线比较困难，这样一来，路线纵断面设计就成为设计成败的关键环节。公路的纵断线形设计直接关系到建设项目的路线长短、工程量大小、公路总投资的大小、施工工期的长短和公路建成后的运输成本。纵断设计主要包括纵坡、坡长、平均纵坡、合成坡度、竖曲线和平纵线形组合等方面。

1纵坡

1.1 最大纵坡

最大纵坡是各级公路容许采用的最大坡度值，《公路路线设计规范》(以下简称《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考虑。在山岭区农村公路改建设计时，经常会出现已有旧路某段的纵坡值超过《规范》规定的最大值的情况，如果直接按照《规范》要求进行设计，必然会造成工程量增加很多，特别是由此产生的防护支挡工程量会大幅增加，使工程投资大大超出预算。对于这个问题，可分为几种情况分别加以处理。第一，旧路纵坡超过规定值很多，但该段纵坡坡长较短，且路线横断方向坡度平缓，此时纵坡的取值只要在《规范》规定的极限值以内即可，因为由此产生的工程量不会很大。第二，旧路纵坡超过规定值很多，且该段纵坡坡长较短，但是路线在此段横断方向坡度较陡，此时如果直接按第一种方法做，会使填挖方量和支挡工程量大幅增加，因此，可以根据实际情况，考虑适当突破《规范》限制。比如根据工可研报告的交通分析，项目所在地区当前一段时间内，主要以小型车辆为主，则可以在部分路段突破规范所规定的极限坡度，这样可以很显著地减小工程量，同时降低工程造价。第三，旧路纵坡超过规定值，而且该段纵坡较长，这时就应考虑进行方案比选，从平面上另行选线，延长路线，从而达到降低纵坡的目的。

1.2 最小纵坡

最小纵坡在山岭区改建公路建设中，出现的情况不多，但是设计时也不能忽视，比如在长路堑中，若纵坡小于《规范》规定的最小纵坡值，将会给路面排水带来很大困难，从而在公路建成后影响公路的稳定性和耐久性，同时在冬季，由于路面积水结冰，还会造成行车的安全隐患。

2 坡长

2.1 最大坡长

最大坡长限制是指汽车在坡道上行驶时，车速下降到最低容许速度时所行驶的距离。纵坡越陡，坡长越长，对行车的影响越大。在山岭区改建公路设计时，要严格控制最大坡长，避免出现大于规定长度的纵坡。如果旧路本身坡长很大，则设计时可以考虑在该段长纵坡中间加设一段长度合适的缓和坡段，并使缓和坡段前后两段纵坡值错开，这样可能会增加一定工程量，但从公路长期运营的角度考虑仍是比较经济且更安全的。如果缓和坡段设置困难，则仍应考虑采用方案比选的措施，延长路线长度，降低纵坡，从而使对应的允许坡长值变大。要注意的是越岭线不能设置反坡，以免使相邻坡段纵坡更大，而导致允许的坡长更短的情况出现。

2.2 最小坡长

最小坡长的限制主要是从汽车行驶的平顺性要求考虑。如果条件允许，最小坡长应大于设计行车速度行驶9～15 s的行程为宜。如果路线所处地形情况复杂，则为避免形成搓板路，应控制最小坡长大于规范规定的极限最小坡长。

2.3 组合纵坡

组合纵坡是山岭区公路纵断面设计时容易忽视的问题，当连续陡坡由几个不同受限坡度值的坡段组合而成时，应按不同坡度的坡长限制折算确定，以保证纵坡坡长不超限，如连续陡坡组合后超出规定值，则应加设缓和坡段，并保证连续陡坡中各坡段最短坡长大于规范规定最小坡长。

3 平均纵坡

在山岭区改建公路设计时，除了要注意纵坡与坡长外，还要注意路段的平均纵坡。《规范》规定二、三、四级公路越岭路线连续上坡(或下坡)路段，相对高差为200～500 m时，平均纵坡不应大于5.5%;相对高差大于500 m时，平均纵坡不应大于5%。并注意任意连续3 km路段的平均纵坡不宜大于5.5% 。

4 合成坡度

对于山岭区改建公路设计，路线的合成坡度也是设计中不可忽视的问题。当陡坡与小半径平曲线相重叠时，在条件许可的情况下，以采用较小的合成坡度为宜。特别是在冬季路面有积雪、结冰地区、自然横坡较陡峻的傍山路段及非汽车交通量比率高的路段的合成坡度必须小于8%。当设计中合成纵坡超出上述规定时，由于山岭区公路设计行车速度较低，而且非汽车交通量比例高，由于离心力而产生的倾覆可能性较小，所以可以考虑适当降低路线横坡，从而降低合成坡度。

5 竖曲线

规范中竖曲线极限最小半径是缓和行车冲击和保证行车视距所必须的竖曲线半径的最小值，该值只有在地形受限制迫不得已时采用;通常为了使行车有较好的舒适条件，设计时多采用大于极限最小半径1.5～2.0倍，该值即为竖曲线半径一般最小值;如果从视觉观点考虑，当条件允许时，竖曲线半径通常选用规范所列一般最小值的1.5～4.0倍，但要考虑竖曲线长度带来的影响，避免相邻竖曲线重合或者较大竖曲线包含了小半径平曲线。相邻竖曲线衔接时还应注意：两同向凹形竖曲线间如果直线坡段不长，应合并为单曲线或复曲线形式的竖曲线，避免出现断背曲线;两反向竖曲线间最好设置一段直线坡段，直线坡段的长度一般不小于设计速度的3 s行程。