高速公路總體路線設計原則探討

何家林

摘要 文章以G5京昆高速綿陽至德陽段擴容工程為例，探討了高速公路總體路線設計的原則和方法。首先介紹了項目的概況和特點，包括地形、技術標準、交通組織等。接著詳細闡述了總體路線設計的原則，如安全、經濟、協調等。通過具體的工程實例，驗證并說明了這些設計原則的實際應用。結果表明，合理的總體路線設計是實現高速公路安全、高效、環保和經濟的關鍵，為類似工程提供了參考和借鑒。

關鍵詞 高速公路；總體路線；設計原則

中圖分類號 U412.366文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）05-0171-03

0 引言

高速公路作為現代交通基礎設施的重要組成部分，其總體路線設計對于保障交通安全、提高運輸效率、促進區域經濟發展等方面具有至關重要的作用。合理的路線設計能夠充分利用地形、地質等自然條件，同時能滿足交通流量、速度、安全等方面的要求。因此，該文旨在探討高速公路總體路線設計的基本原則和方法。通過分析G5京昆高速綿陽至德陽段擴容工程項目的特點和需求，針對提出相應的總體路線設計原則及常用的路線設計方法和策略。

1 項目概況

G5京昆高速公路綿陽至德陽段擴容工程是國家“十三五”現代綜合交通運輸體系發展規劃中“十縱十橫”綜合運輸大通道縱8線的重要組成部分，是四川通往陜西進而通往我國中部、東部以及京津冀地區的主要通道，在國家和區域公路網中居重要地位。該項目的建設，可以有效分流緩堵既有成綿高速過大的交通壓力并帶動成德、綿陽及相關區域的社會經濟發展。項目路線長約69 km，按照雙向八車道高速公路標準修建，總投資約133億元[1]。項目位于綿陽市及德陽市境內。

2 項目特點及對策

該項目為高速擴容項目，根據路網布局，擴容方式有新建路段和改擴建路段，項目地處四川省發達地區，路網發達，制約因素較多，綜合分析項目特點及對策如下：

（1）項目地形起伏不大，需合理控制橋隧比例。項目區沿線地形起伏不大，主要為盆中丘陵區和四川盆地東北部，總體地勢西北高東南低。需加強路線方案比選，在保證工程和行車安全的情況下，合理控制橋隧比例。

（2）該標段技術標準較多，合理運用技術指標尤為關鍵。魏城樞紐至永明樞紐路段為新建路段，設計速度為100 km/h，路基寬度41.5 m；永明樞紐至關帝樞紐路段為改擴建工程，將綿陽南環線（四車道）對應路段四車道改為八車道，設計速度為100 km/h，路基寬度41 m；關帝樞紐至終點為新建路段，設計速度為120 km/h，路基寬度42 m[1]。在勘察設計過程中需要合理運用技術指標，有效降低工程規模。

（3）該標段位于四川省發達地區，規劃區眾多，沿線分布基本農田保護區多，路線布設需合理處理好與規劃區和保護區的關系。

（4）該標段樞紐互通多，永明樞紐為五路交叉，勘察設計難度大，交通組織復雜。

（5）改擴建路段的原有道路路面、路基、橋梁等現狀評定、加寬或改建方案、施工及運營階段的安全風險評估尤為關鍵。該標段永明樞紐至關帝樞紐路段為改擴建工程，將綿陽南環線（四車道）對應路段四車道改為八車道。

高速公路交通繁忙、社會影響大，多種擴建方案，需進行比選和優化設計，時間緊、任務重，需采用一次性測量技術，同時滿足設計精度的要求，縮短整個勘察設計周期。對既有道路構造物進行檢測，必要時進行荷載試驗，在此基礎上對既有結構物的現狀進行綜合評定，并提出改擴建時舊橋的處治對策。對既有道路的路基路面現狀進行檢測與評價，分析其交通組成特性、環境特征以及主要病害及其發生發展情況，為路基路面的擴建方案提供依據。

（6）區域軟土段落較多，隧道區地質地形條件較復雜，需加強地質勘察手段。路線位于紅層丘陵地區，地形平緩，地質構造簡單，不良地質現象不發育，路線走廊帶內僅發現幾處對路線總體無影響的小型滑坡，但淤泥質軟土及飽和軟弱黏性土分布較廣。應采用綜合勘察手段，加強沿線地質勘察，采取最有效、快速、經濟的處理措施，確保工程安全。項目設置隧道2座，但隧址區地質地形條件復雜，存在洞門偏壓，圍巖級別低，隧道跨徑大，技術復雜，施工難度大。為避免出現突水、突泥等災害，需加強隧道勘察。

（7）項目區環境敏感點較多，全線棄方較多，需高度重視環保要求。項目位于四川省發達地區，環境敏感點較多，途經多個水源地保護區和自然保護區，且該標段棄方較多，需高度重視環境保護要求?？辈煸O計階段應貫穿環保意識，繞避環境敏感點，選用合適的路線平、縱面技術指標，盡量避免高填深挖，盡量減少棄方；同時加強環保生態景觀設計，最大限度降低對生態環境的影響。

（8）項目與規劃和已建（或在建）高速公路交叉或對接，且對綿陽南環線高速公路進行改擴建，路線在綿陽市規劃區邊緣通過，協調難度大。該標段起點與規劃的綿廣擴容工程相接，并與綿蒼高速公路交叉相接；路線在綿陽規劃區邊緣通過，在綿陽市游仙區永明鎮與綿遂高速公路（已建）、綿西高速公路（在建）交叉，并對綿陽南環線高速公路四車道改為八車道擴建。路線涉及多條高速公路及地方規劃，為避免不同步建設的后期工程浪費，需加強協調工作，充分征求意見，做好工程界面劃分工作。

3 總體路線設計原則

3.1 總體設計原則

（1）安全性原則：在路線設計中應將安全放在首位，充分考慮車輛行駛的安全性和舒適性，避免出現安全隱患和事故。

（2）經濟性原則：在滿足使用功能和技術標準的前提下，盡可能降低工程造價和運營成本。

（3）協調性原則：路線設計應與周圍環境相協調，避免對自然環境和人文景觀造成破壞。同時，要考慮社會環境保護、施工交通組織等因素。

（4）功能性原則：路線設計應滿足交通功能要求，保證道路的通行能力和服務水平。

（5）可持續性原則：路線設計應考慮環保、節能、資源利用等方面的因素，以實現經濟、社會和環境的可持續發展。

3.2 路線設計原則

（1）布線時，應該考慮多種方案，通過對不同方案的比較和分析，可以評估各種方案的優缺點，并找出最符合設計要求的方案；應該將方案進行多層次的比選。這包括技術經濟層面的比選，如工程造價、施工難度等；社會層面的比選，如社會影響、環境保護等；運營層面的比選，如運營成本、交通組織等。通過對不同層次的比較和分析，可以找出綜合效益最優的方案；應該將所有相關因素都納入比選范圍。這包括但不限于社會環境保護、運營成本、施工交通組織等。通過對這些因素的全面考慮和比較，可以找出綜合考慮各種因素的最優方案。

（2）強化地質選線、安全選線、地形選線、氣象選線、環保選線的原則：路線布設要充分考慮所處地段的地形、地物、地貌、地震、水文等條件，并根據不同情況進行靈活運用。

（3）勘察設計過程中，應開展詳細的地質勘察和分析，可以了解地段的地質情況，從而選擇穩定、適宜的路基和隧道位置。在地質選線中，要避免或減少地質災害的影響，確保路線的安全和穩定性。

（4）要充分考慮交通安全和運營安全。要選擇平直、順適的路段，避免急轉彎和陡坡等危險路段。同時，要考慮視線、寬度、橫斷面等交通安全因素，確保路線的安全性和舒適性。

（5）要充分考慮地形條件，包括地形起伏、坡度、高程等。要根據地形特點，選擇適合的路線走向和線形設計，避免大填大挖等對地形的影響。同時，要考慮排水系統等與地形相關的因素，確保路線的順暢和排水系統的有效運行。

（6）要充分考慮氣象條件，包括降雨、風雪、冰凍等。要根據氣象特點，選擇適合的路線走向和線形設計，避免或減少氣象災害的影響。同時，要考慮排水系統等與氣象相關的因素，確保路線的順暢和排水系統的有效運行。

（7）環保選線是指在路線設計中要充分考慮環境保護因素。要選擇對環境影響較小的路線走向和線形設計，避免或減少對自然生態系統的破壞。同時，要考慮噪聲、揚塵等環境污染因素，采取相應的措施進行控制和治理。

（8）用運行速度進行評價和優化的原則：通過安全性評價和運行速度的計算論證，修改完善設計，以保證公路的安全性和順暢性。

（9）加強調查，多方征求意見：路線布設需處理好節點關系，多方征求意見，在合理的位置布設，保證工程安全，控制規模。避免工程浪費，盡可能消除社會影響。

（10）助力地方經濟發展，改善民生：充分聽取沿線地方政府和有關部門的意見和建議，助力地方經濟發展，改善民生。同時要考慮項目區內重要基礎建設工程眾多，處理好與各建設控制因素的關系，兼顧地方的合理要求。

（11）注意環境保護，減少水土流失：注重公路美學，與周圍自然景觀協調。這不僅可以提高道路的使用體驗，也有利于保護環境，促進可持續發展。

3.2.1 平面設計

（1）考慮司乘人員的心理和視覺反應、車輛行駛的安全舒適性，應根據實際地形、地質和環境情況，因地制宜選用指標，路線布設應順“勢”而為，線形連貫，自然流暢，分合有序，錯落有致誘導視線，突出生態環保效果。

（2）選用圓曲線半徑時，應注意前后平面線形指標的協調，否則要進行論證，長直線盡頭不得設置小半徑曲線。

（3）曲線間直線的設置，均應滿足規范要求。反向圓曲線是指兩個不同轉向的圓曲線之間的直線段，如果直線長度過短，可能會導致車輛行駛不穩定，增加交通事故的風險。當直線長度不滿足規范要求時，應采用S形曲線來調整路線線形，確保車輛行駛的安全性和舒適性；同向圓曲線是指兩個相同轉向的圓曲線之間的直線段，較長的直線長度可以保證車輛在同向圓曲線之間的行駛穩定性，減少車輛側向偏移的風險。

（4）設計路線全線應利用動、靜態透視圖檢查技術進行平、縱線形綜合檢驗，對坡差較大及平、縱配合欠佳路段應進行重點檢驗，視距范圍內不能出現平面不平順、縱面不均衡的路段，不得出現斷臂現象。

（5）隧道平面線形原則上采用分離式隧道，條件受限時可采用小凈距隧道，原則上不采用雙連拱隧道；隧道洞口“3 s”盡可能采用直線和圓曲線，受地形限制，特殊困難路段，隧道洞口“3 s”采用緩和曲線需進行論證[2]。

（6）重視路線立體線形設計，順應地勢，注重道路景觀與自然景觀的融合，盡可能避免大填大挖，切實完善環境保護措施。

（7）由于該項目地形、地質條件特別復雜，互通式立交區主線指標應盡量大于一般值，其位置的選擇應充分結合地形、地質。

（8）視距為強制性規范要求，設計速度120 km/h的最小停車視距不小于210 m[2]。路段分隔帶上采用分設加強型護欄，按分隔帶外側行車道邊緣線及分界線外移后進行標線。如圖1所示。

3.2.2 縱面設計

（1）縱斷面設計應結合地形、地物、水文、地質、橋涵、隧道、通道、立交、管線、設計洪水位、土石方平衡、路基穩定等因素進行綜合設計。

（2）在道路設計中，超高緩和段是用于逐漸過渡道路橫斷面的超高部分，以確保車輛在彎道行駛時的穩定性和安全性。為了確保路面排水順暢，超高緩和段的路線縱坡需要滿足一定的要求；超高緩和段是用于逐漸過渡道路橫斷面的超高部分，以確保車輛在彎道行駛時的穩定性和安全性。為了確保路面排水順暢，超高緩和段的路線縱坡需要滿足一定的要求；根據規范要求，超高緩和段的路線縱坡應大于等于0.5%。這意味著在超高緩和段內，道路的縱坡度應逐漸增加，以適應車輛在彎道行駛時的離心力。如果超高緩和段的路線縱坡過小，可能會導致路面排水不暢，積水無法及時排出，影響道路的使用壽命和行車安全。

（3）當路線縱坡采用大于等于3%的陡坡時，其前后相鄰縱坡應采用小于等于2.5%的緩坡，這是為了確保車輛能夠安全、順暢地行駛。陡坡可能導致車輛行駛速度過快，增加交通事故的風險，而緩坡則有助于減緩車輛的速度，提高行駛的舒適性和安全性。因此，在路線設計中，需要合理控制路線縱坡的大小和變化，以確保車輛能夠安全、順暢地行駛。

（4）縱面線形應充分利用地形、地勢的特點。根據地形的高低起伏，合理選擇坡率和坡長，以減少填挖工程量，降低施工難度；合理采用坡率、坡長是影響道路縱面線形的重要因素。避免過大的坡率和過長的坡段，以免影響車輛的行駛穩定性和安全性；在設計縱面線形時，應保證各個指標的均衡。這包括坡度、豎曲線半徑、視距等。各項指標的均衡可以保證車輛行駛的舒適性和安全性；盡量移挖作填，以減少棄方數量。這樣可以降低工程成本，減少對環境的破壞；凹凸曲線是道路設計中常見的元素。在設計時，應合理設置凹凸曲線，以適應地形變化；縱面線形的設計還應考慮駕駛員的視覺感受。

4 結語

總的來說，高速公路總體路線設計是一項復雜而重要的工作。在設計中，需要綜合考慮多種因素，包括地形地貌、自然環境、技術標準、安全性和舒適性、環保和景觀設計以及經濟合理性和可行性等。通過理論分析和具體實例的闡述，可以得出結論：合理的總體路線設計是實現高速公路安全、高效、環保和經濟的關鍵因素之一。

參考文獻

[1]G5京昆高速公路綿陽至成都段擴容工程A1標段初步設計文件[R]. 成都：四川省交通勘察設計研究院有限公司、中交第二公路勘察設計研究院有限公司， 2020.

[2]公路路線設計規范： JTG D20—2017[S]. 北京：人民交通出版社， 2017.