平原区高速公路的平纵设计
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关键词：平原区 高速公路 平面 纵断面 平纵组合
中图分类号：X734文献标识码： A
0 引言
平原地区地势平坦，道路纵横，软土等不良地质分布广泛，其高速公路设计车速一般为120或100km/h，设计时追求路线平面线形短捷、顺直，强调线形舒展顺适、平纵组合协调合理，达到行车舒适、视觉良好及快速高效的目的。
1 平面线形设计
公路路线设计在几何设计的手法上无论是以直线为主还是以曲线为主,总是涉及到量化的长度。直线行程短捷, 在平原区容易接纳, 曲线吻合地形,在山岭区更多采用。线形设计着眼于流畅、舒顺、自然, 不应因为线形的突变造成驾驶员操作困难, 或因单一僵滞的线形带来操作上的麻痹。高速行驶的车辆应被保证能够在某种给定的线形区间内从容自如地调整方向安全行驶, 不会产生正常视域内的知觉错误。平面线形要素中直、曲线圆、回旋线合理运用是线形几何形状的技术体现, 并将由此导致驾驶员和乘客的不同感受。
1.1直线的运用
直线具有能以最短的距离连接两控制点和线形易于选定的特点，但线形缺乏变化，平原地区地形起伏变化小，景观单调乏味，在高速公路行车速度快的情况下，易使驾驶者感到单调、疲乏、难以准确目测车距，增加夜间行车车灯眩目的危险，还会导致出现超速行驶状态。因而须慎重选用。
最长直线长度：一般认为在城镇及其附近或其他景色有变化地段可稍大于20V，在景色单调的地点
最小直线长度：规范规定两圆曲线间直线长度不宜过短，同向圆曲线间最小直线长度6V，反向圆曲线间最小直线长度为2V（条件受限时宜将反向曲线做成“S”形曲线）。条件宽松时取同向曲线间直线长900m、反向曲线间直线长500m即能获得非常满意的效果。
1.2 平曲线长度
一般情况下高速公路极少采用凸型线，所以平曲线的极限长度采用3倍最小缓和曲线长较为合适。在平原区高速公路设计中，条件更为宽松，平曲线长一般都大于规范表7.8.1中一般值5V。
平原区高速公路线形较为自由，无特殊重大困难时应尽量避免转角
对于最大平曲线长度，规范并未明确限制，但曲线长度较大时不利平纵组合，也不利于空间线形的连续、美观，实际运用时高速公路一般情况采用1~2km曲线长度较合适，平原区高速公路曲线长度可稍长取2~2.5km，最长不超过3km。且需注意曲线长度前后应均衡有节奏感，使平面线形几何形态柔和。
1.3 平曲线半径
平原区高速公路平面线形设计时不要一味追求大半径、长曲线，因驾驶者在大半径圆曲线上行驶时，方向盘几乎与直线上一样无须调整，当圆曲线半径达7000m~9000m 时，视线集中的300m~600m 范围内的视觉效果同直线没有区别，因此圆曲线半径不宜过大。曲线半径一般宜选用2%~3%超高的半径即2500~5500m，最大不宜超过7000m。这样不仅平面线形较为均衡连续且有节奏感，而且纵面线形容易与之配合协调，实现立体弯曲线形。
1.4 平面线形的协调
总体设计上平面线形应是顺畅连续均衡的，这在曲线与曲线间、曲线与直线间就存在着量的尺度。理想的情况是相邻半径之比不超过1.5倍，曲线长度之比不超过2~3倍。不应迁就地形地物突然降低指标，致使其影响前后路段营运效益、降低服务水平，也不应为追求高指标造成浪费；长直线、长曲线如上所述将导致线形僵滞呆板也应避免。
平原区高速公路运行速度较高，当S形平曲线两个曲线半径相差较大时，中间宜设置直线段，如果径向衔接因曲率不连续不利于行车安全；两个指标均较高的S形反向曲线中间最好设置直线或反向缓和曲线，避免曲率正负突变；应避免不设缓和曲线的圆曲线与设置缓和曲线的反向曲线径向衔接，当条件限制时，也应考虑减小高指标圆曲线半径及曲线长度插入大于2V的直线长度或加设缓和曲线，此时应注意超高渐变方式并对该衔接处进行安全性设计。
1.5 平面线形与地形地物
平原区高速公路平面设计时需正确处理好与沿线城镇规划与发展的关系，重视地质选线，并最大限度降低土地征用及临时用地规模，减少拆迁，还需处理好路线与农田水利布局的关系，兼考虑施工时建筑材料运输便捷等因素。
当跨越净空要求较高的航道河流或地方等级道路时，除注意斜交角度外，注意为凸形竖曲线留有必要的直线长度或使YH（HY)点离地方道路有一定的距离以利竖曲线的设置。
当需沿河布线时，路线应注意尊重河流自然流向，并遵循“选干避湿，就高不就低”原则，设在地势较高一侧；当遇到大片鱼塘时，应注意路基范围设置在塘堤一侧，以尽量减少施工时受影响鱼塘面积。
2 纵断面设计
平原区人口集中，村庄密布，地方一般要求道路建成后尽可能方便横向交通，使间距很小的各种构造物成为纵坡大小、坡长设置的决定因素。因此平原区高速公路纵断面设计很大程度上受制于通道、立交的净空要求。为保证构造物净空并最大限度降低路基高减少工程造价，纵面上极易形成纵坡不匀、频繁起伏、组合不当的状况，损害了整体线形视觉上的连续性和行车的舒适性。因此，纵断面设计需经过认真细致反复比较才能收到良好的效果。
纵断面线型由直坡段、圆形竖曲线组成。纵断面设计应在保证“三通”、不降低原有周边道路使用功能的原则下，采用小纵坡、长坡段、大半径竖曲线的方法，尽量降低路堤填土高度。具体应从以下几方面灵活掌握：
2.1 线型设计
同向竖曲线之间，不使用断背曲线；在同向竖曲线不便合并成单一复曲线的情况下，从线形均衡方面考虑保证直坡段不小于两竖曲线中的长者是可行的,当然若保证6V以上更佳。
反向竖曲线之间，直坡段行车时间不足3s时，加大前后两竖曲线半径，使曲线径向相接，形成圆滑的流线型曲线。
2.2 纵坡及坡长
平原区高速公路纵坡受地形影响较小，一般只受构造物净空要求控制，设计最大纵坡一般小于3%，一般能控制在2.5%以下。由于地形平坦，在构造物间距较均匀时（一般400~600m），设置一定长度的“0”坡或≤0.3%与平曲线组合（平曲线不设超高）比追求某一最小坡度值有意短促起伏效果要好。若在满足0.3%~0.5%纵坡上而频繁使用最小坡长，无疑对整体线形是一种伤害。但应注意在公路使用初期水平坡段由于路面水横向散流对路基边坡有一定的冲刷，应加强初期养护和有效的边坡绿化植草防护。对于超高缓和段应注意使最小合成坡度≥0.5%。
平原区高速公路纵坡坡长一般受有净空要求的构造物间距影响，应注意前后路段纵坡坡长均衡性，纵坡最小坡长一般控制在500米以上，最小不宜小于400m。单一追求长坡易导致土方量和桥梁长度的显著增加，因此应注意取舍。
2.3 竖曲线半径及曲线长度
平原区高速公路一般坡差较小，设置较大半径的竖曲线是完全可能的，一般应采用视觉方面要求的最小竖曲线半径的1.5倍。设置大中桥梁处路线标高因通车通航净空或洪水位影响需设置较大纵坡，为降低桥头路堤高度，竖曲线半径宜采用视觉要求的最小竖曲线值。
竖曲线长度大于9s行程时才不会觉得曲线短促，若大半径竖曲线时不增加土方量过多或造成其他工程困难时，一般竖曲线半径尽可能取用大值。规范竖曲线长度最小长度按3s行程确定，过于短促。一般宜为最小长度的3~5倍，有条件时宜大于车辆以设计速度行驶时前视距离的0.6倍，即300~350m以上。