高速公路路线设计原则及运用

abstract: the route design is the core of the highway design, and reasonable route program is a guarantee of sustainable development of highway construction. through the introduction of longling-ruili highway route design, this paper accurately grasps the characteristics of mountain highway, establishes route design principles of the project and conducts application flexibly, which can get “safe, environmentally friendly, comfortable, harmonious” route program. 

关键词： 山区高速公路；路线设计；设计原则；运用实例 

key words: mountain highway；route design；design principle；examples of application 

0  引言 

公路路线是车辆运行的直接载体，一旦确定，无论优劣，都很难改变，山区高速公路尤其如此。同时，作为公路的骨架，路线设计的好坏对工程造价、运营安全有着至关重要的作用。因为项目所在区域的地理位置、地质条件、社会环境、文化传统、风俗习惯等不尽相同，所以结合公路建设项目具有的特点和个性，制定项目的路线设计原则并指导设计可以突出设计的先进性和科学性，取得显著效果。 

1  项目概况 

龙陵至瑞丽高速公路是国家高速公路网杭州至瑞丽高速公路（g56）在云南境内的最后一段，地处祖国西南边疆的“一个美丽的地方”区域，是国家高速公路主骨架，也是云南桥头堡前沿建设和国家公路运输瑞丽枢纽的重要交通基础设施。项目的建设，为完善国家高速公路网络，贯彻落实国家西部大开发战略部署，推动中国与东盟国家经济合作，改善区域交通条件，促进沿线地区资源开发和经济社会发展具有重要的意义。 

龙陵至瑞丽高速公路主线按双向四车道高速公路标准建设，设计速度80km/h，路基宽度24.5m。路线起于龙陵县城新田村，接已建成通车的保龙高速公路止点，由东向西经铁厂河、南天门、芒市、风平、三台山、遮放、遮相、畹町，止点接瑞丽市东面的姐勒互通立交，全长128.46km。 

项目位于滇西横断山脉西南端，高黎贡山的南延部分。区域内山、河、山间盆地交错分布，呈现“一山一河一平坝”的纵谷地貌特征。区域内拥有瑞丽江、大盈江国家级风景名胜区等景点，旅游资源丰厚。此外，沿线村镇相对密集，自然风光优美，民族风情浓郁。合理的路线设计，能最大限度地保护自然生态环境、促进区内旅游资源开发、展现民族风貌、提高公路品质，实现公路建设的可持续发展。 

2  路线设计原则 

龙瑞高速公路路线设计在遵循山区高速公路“地形选线、地质选线、安全选线、环境选线、气象选线”的一般性原则下，结合项目的自然特点、社会人文特点、工程特点制定并贯彻了以下原则： 

2.1 建立以曲线为主的定线原则  直线是平面设计中最常用的线形，设计简单，方向明确，距离短捷，但过长的直线易使驾驶员感到单调、疲倦，还会造成超速行使，导致交通事故的发生。直线不宜过长，应控制在20（v+δv）以内，其中v为设计行车速度，δv为直线段的实际行驶速度与设计速度的差值，一般取δv=15～20km/h。 

曲线能适应山区地形的变化，维护自然界“势”的延续，能圆滑地将前后线形连接以保持线形的连续性。圆曲线的曲率半径尽可能大些，避免采用极限最小半径。设计中应注重指标的连续与均衡，建立以曲线为主的定线原则，严格控制直线长度，避免形成“道路催眠”，确保交通安全。 

龙瑞高速公路共设122个平曲线，圆曲线最小半径（r）-441.243m/1处，平曲线最小长度403.250m，直线最大长度1765.931m，平曲线长度占路线总长的75.69%。项目k1+081.11～k16+441.78段，路线平面设计采用曲线拟合的设计方法，依山势地形布线，把长15.36km内所有平曲线设为反向曲线，且所有反向曲线均设为平面指标较均衡首尾相接的s形曲线，与沿线实际地形、地物、景观协调配合，线形连续、流畅，是曲线定线的成功应用。 

2.2 重视平均纵坡的安全性原则  山区公路地形起伏较大，特别在越岭路段路线布设时，应着重考虑坡长限制和平均纵坡问题，尽量避免长陡坡的出现。平均纵坡不满足要求时，会导致下坡车辆制动失灵而引发恶性安全事故，因此，设计中应引起高度重视。 

研究资料表明，如果车辆能够较好采取辅助制动措施，额定满载的重型货车在平均纵坡5%以下的坡段上行驶，在15km长度范围内，均不会产生制动失灵现象，即使距离再增长，制动器温度也没有明显增大的趋势，所以设计者一般把高速公路平均纵坡控制在5%以下。 

平均纵坡坡度控制在5%以下，对于高速公路设计是可以做到的，但实际运营并不安全。在龙瑞高速公路连续长大下坡路段，设计时结合区域内的地形地貌、我国汽车的实际车况、驾驶人员的素质以及公路运输中普遍存在的超载现象，从以人为本，宽容设计的理念角度考虑，对平均纵坡指标尽量从严掌握。连续长大下坡段平均纵坡见表1。 

2.3 坚持节约资源保护耕地的原则  节约资源在公路建设中首先体现在节约用地上，尤其应注重保护耕地。在云南偏僻的山区，几亩耕地可能就是农民祖辈生存的唯一手段，一旦被占用，他们就将被迫改变生存方式。本项目地处山区，土地紧缺，十分珍惜、合理利用土地和切实保护耕地对维护社会长治久安具有重大意义。 

项目在k10+600～k16+200、k35+800～k59+300、k69+500～k98+500、k116+600～止点路段分别穿过龙陵、芒市、遮放、瑞丽坝区，布线时尽可能沿山脚布线，降低填方路基高度，做到少占农田、减少拆迁、节约耕地；路线结合龙陵、芒市、畹町、瑞丽的城镇规划布线，避免了重复建设；止点接姐勒互通立交符合瑞丽城市远期规划的要求，提高了城镇周边土地的利用率。 

2.4 遵循“不破坏是最大的保护”原则  自然界不但支撑着人类物质生活，也丰富和充实着人类精神生活。在公路建设中，一定要尊重自然规律，建立和维护人与自然和谐的关系，使公路建设对环境的破坏减至最低，让工程建设顺应自然、融入自然。路线方案要遵循“不破坏是最大的保护”原则，按少剥、少切、少砍、少盖、多恢复的思路进行布设。 

龙瑞高速公路结合河流、山形走向，顺势而为，使公路在绿色群山中形成一条似“行云流水”的彩带，体现了连续韵律的美感。针对路线走廊带内的景观、景点的特点，采取“穿针引线”，取景、串景，展示原生态风光。路线布设中灵活选用指标，顺应地形，适当增加桥梁和短隧道的比列，严禁大挖大填，尽量避让文物、古树、神树及当地民族风情活动、朝拜场所。 

项目k100+500～k125+000段属瑞丽江、大盈江国家级自然保护区，布线时沿保护区边缘以桥、隧方式穿过；k3+680～k3+880段初步设计时采用明挖方式穿过老绿树山梁，挖深在15～30m之间，边坡稳定性差，施工图设计改为隧道；k46+100、k48+400、k53+600等处在实测放线中为避让大榕树调整线位，用心保护每一棵树，贯彻了“不破坏是最大的保护”原则。 

2.5 以运行速度检验线形设计的原则  运行速度是车辆在单元路段上的实际行驶速度，通常按统计学中测定的从高速到低速排列第85个百分点对应的车辆行驶速度作为运行速度。研究资料显示，当设计车速为80km/h以下时，运行车速一般比设计车速高10km/h；当运行车速与设计车速之差大于10～20km/h时，就容易发生交通安全事故。 

运行速度理论从车辆的实际行驶状态出发，针对不同车型，通过降低相邻路段的容许速度差，也即通过相邻路段所能提供的不同容许速度的级差控制，达到线形协调、消除安全隐患的目的。以运行速度理论对路线设计进行运行速度协调性检查并用于指导路线优化，是改进线形设计的有效方法。 

龙瑞高速公路路线设计时先依照现行标准和规范进行设计，以保证路线整体设计原则的可靠性。线位在初步选定后，利用运行速度测算分析软件，根据实际情况测算道路的运行速度并绘制运行速度和梯度图，对运行速度进行协调性检验，对发现的运行速度协调性不合格路段（运行速度差值大于20km/h），及时调整线位或从平、纵面指标上予以优化。 

2.6 用设计创作赋予公路个性的原则  公路建设项目所在的地形、环境是具有个性的，能给予公路个性并决定其品质。设计过程不但是赋予公路功能的过程，也是赋予公路个性的“艺术创作”过程。顺应山脉的固有走势，尽可能少破坏周围的地形、地貌，用心设计、精心创作，才能设计出与地貌和环境相适应、顺应地形的优美线形。 

本项目南天门段位于高黎贡山山脉南延部分，地质构造复杂，山高坡陡，地形起伏大。从二关至南天门直线距离仅3km，而海拔高程从1600m降至1100m，路线布设很困难。在初步设计中，根据不同的平均纵坡、工程地质等情况共拟定了a、b、k、f、j和m共6个方案。其中a、b、k三方案因平均纵坡过大，只做方案论证。而f方案为回头、螺旋展线的组合，j方案为自然展线，m方案为8字展线方案。 

经方案比选研究，j方案里程最短，造价最省。但j方案k27～k32段与象头坡断层平行，地质较破碎，另有8.5km范围位于植被茂密区域，对生态环境破坏较大；f方案通过螺旋展线来克服高差，与原g320走廊带基本一致，施工期间对g320干扰大，无法避让国防军事设施；m方案采用8字展线克服高差，沿线地形、地质条件相对较好，平纵指标较高，避开了与g320和国防设施的干扰，同时绕避了地质破碎带。接合走廊带对沿线经济发展带动的需求、生态环境状况、地形地质等条件，推荐m方案（见图1）作为南天门段实施方案。 

南天门段运用“8字展线”在困难地带布设桥梁、隧道等工程措施迂回绕行来克服高差，是继云南水麻高速公路“螺旋展线”之后又一成功的设计创作。如今，“螺旋展线”已成为水麻高速公路的个性化名片，“8字展线”同样赋予了龙瑞高速公路特有的公路个性。 

3  结语 

公路设计是公路工程的灵魂，公路路线是公路设计的核心。山区高速公路地形复杂多变，路线设计没有一个绝对的、固定的模式和方法可遵循。在设计中结合山区高速公路自身的特点，以交通运输部“六个坚持，六个树立”的理念为指导，制定项目的路线设计原则并灵活运用才能设计出满足功能要求的“安全、环保、舒适、和谐”的路线方案。 

参考文献： 

[1]jtg d20-2006公路路线设计规范[s].北京：人民交通出版社，2006. 

[2]jtg b01-2003公路工程技术标准[s].北京：人民交通出版社，2003. 

[3]jtg/t b05-2004公路项目安全性评价指南[s].北京：人民交通出版社，2004. 

[4]交通部公路司.新理念公路设计指南[m].北京：人民交通出版社，2005.