晏磊
云南新创新交通建设股份有限公司 云南 昆明 650000
摘要：随着我国经济社会的发展，公路建设方兴未艾，公路网已经逐渐从城市、乡镇、平原、坝区渗透到偏远的乡村、高山、峡谷地带。公路作为为带状构筑物，连接各城市、村镇是重要的陆路运输通道，所经路段不但有平原、坝区还有高山、峡谷。地形高低起伏、沟壑纵横十分复杂。这决定了公路路线纵断面设计时必须充分考虑地形起伏情况，特别是山岭重丘区公路选线设计时，必须优先进行试坡，充分考虑控制点间的平均纵坡、坡长、坡度的基础上结合地貌、地物、规划选出一条社会环境、生态环境影响小、工程规模小、平纵横合理经济、视觉优美的线形。云南作为山区大省，公路设计成败在于纵断面设计是否合规、合理。文章对纵断面设计的控制指标与原则进行全面阐述的基础上，提出构建思路，以期为现代化交通建设提供参考。
关键词：公路路线；纵断面；设计方法；交通运输
改革开放以来，社会主义各项事业迎来蓬勃发展，各项领域均取得了丰硕的成绩，交通运输行业亦是如此。但是事物发展并不是一帆风顺的，危机与机遇并存，公路交通建设取得骄人成绩同时，也存在设计、施工等诸多问题。设计人员应提高分析总结能力，养成主动发现问题、解决问题的意识，积极投身交通运输行业的建设，不断化险为夷推动公路行业健康发展。公路交通功能的全面体现，需要以好的公路路线设计为基本条件，连接不同区域形成完整的交通网格，为各种运输往来奠定基础。其中公路路线纵断面设计部分应着重关注。需要在进行实地踏勘的基础上，运用科学方法，进行合理规划与布局，充分发挥交通功能。
1公路纵断面设计的控制指标
1.1坡度
公路路线纵断面设计中的坡度指标包含纵坡、横坡、合成坡度，三者都有最大值最小值之规定，其中纵坡最大最小值主要考虑的是车辆爬坡能力和纵向排水要求，如小于0.3%纵坡处纵向排水不利，须对边沟单独进行纵断面设计，而大于规范最大值的纵坡使车辆运行速度下降到公路允许速度最低值，车辆通行效率降低。横坡细分为超高处横坡和路拱处横坡。超高处横坡最大最小值，主要为了平衡弯道处车辆所受离心力。路拱处横坡大小则是考虑地区降雨量大小，排除路面积水而设。合成坡度它不仅是路面水流的流水线，也是车辆在弯道上能否安全舒适通行保证不侧翻的坡度。在坡度设计的时候，除了要符合规范之外，还需要对各种坡度的组合取最合理的值，保证车辆爬坡、转弯的安全、排水的顺畅。
1.2坡长
公路路线纵断面设计中另一重要衡量指标是坡长，该指标分最大坡长和最小坡长，坡长需要以实际地形情况而定，在掌握公路路线整体指标基础上，合理采用坡长值和坡长组合。既不追求过长缓坡、也不追求过短的陡坡，保证车辆上、下坡安全的前提下，将最小坡长和最大坡长控制在一定范围内，避免车辆在行驶过程中因坡长过长、过短问题影响行车安全。
1.3平均纵坡
在进行公路路线纵断面设计的时候，平均纵坡这一衡量指标也是不能忽视的，其可以有效保障行车安全。就算是已经控制了最大纵坡和坡长的设计范围，但是仍然有部分路段会因为平均纵坡过大，导致上坡车辆发动机过热爆缸、下坡车辆制动失效。从而为汽车在行驶过程中带来安全隐患，影响行车体验，对交通安全影响较大。基于此平均纵坡的控制也应予以高度重视。
1.4竖曲线半径
竖曲线半径往往是纵断面设计中，容易忽视的一个指标。竖曲线分为凸曲线和凹曲线。在变坡点处设置竖曲线，一方面使纵坡变化处竖向离心力有个缓冲过度，一方面使变坡点处视距良好。凸曲线半径大小影响白天行车视距、凹曲线半径大小影响夜间行车视距，当竖曲线半径小于规范规定最小值时，停车视距和夜间会车视距不足，影响交通安全。
2公路路线纵断面设计原则
公路进行公路纵断面在设计的时候，需要按照以下两个设计原则开展工作，以保障公路交通功能的发挥，提高汽车行驶的安全性和舒适性。
(1）在设计纵坡时，其具体数值并不能随便确定，而是要根据有关文件中的标准与规定，进行纵坡有关数值的控制设计。科学合理的设计坡度，使指标均衡合理合规，是为了保障汽车的行驶安全稳定，并且在整个行车过程中始终保持良好的体验，纵坡的坡度均衡、大小适应地形，这样才能节约工程规模，减小填挖高度，除此之外还要根据现场情况，选择地形、地质条件较好、征地拆迁小、生态环境影响小的地段放坡展线，所确定的纵坡、坡长方案才有实际价值。通常情况下，平均纵坡与路线里程长度呈反比例关系，平均纵坡越大，里程长度就会越短，并且也会相应的减少工程量。但是这样造成的不良后果则是，汽车的行驶安全性能将会大大降低，使载重汽车的爬坡难度提高了。在这种情况下，就需要在满足标准要求的前提下，将平均纵坡控制在合理范围内，使得路线纵坡合规、合理、大小均衡。
(2）在设计公路路线纵断面的时候，需充分考虑公路沿线的自然环境、生态环境、社会环境，立足于整体状况，分别根据地形、地质、规划的不同特点进行相应的处理，以实现公路运行通畅便捷、环境影响最小。同时对于不同地形、地质地段，应采取差异化的设计原则。如在地下水位高的农田路段，不能只追求填土高度小，将纵坡压得很低。这样会导致地下水向上渗透，使路基处于潮湿、过湿状态。在地形陡峭的山腰布线，如果采用整幅路基一个纵坡往往导致高边坡、高路堤的产生，这种地段采取左右幅不同的纵坡，做成高低路基，将能减小路基边坡高度，节省土石方工程数量、防护数量，使行车更安全，路线更好地适应地形，减小公路建设对环境造成的破坏。
3公路路线纵断面的设计方法
3.1 明确纵断面线形要素
在进行公路路线纵断面设计工作时，需明确纵断面的线形要素，应注意以下2点要求。
(1）坡度和变坡点要控制在合理范围内。在设计路线的纵纵时，需要以地形的实际情况为前提，一般情况下，纵坡的坡度应避免采用最大纵坡，也要避免连续采用最短的坡长，这样会导致公路纵坡起伏频繁，急剧变化，不利于给驾驶员带来舒适的行车体验。同时，还需考虑桥梁、隧道、互通立交、沿线设施对公路路线纵坡的的要求。不满足桥梁、隧道、互通立交、沿线设置的纵坡方案将毫无意义。除此之外还需要注意变坡点要在合适位置，例如设置凹曲线在公路隧道内，隧道排水困难；设在桥梁高墩处，桥墩所受冲击荷载将加大。
(2）竖曲线的半径的确定要合规合理。竖曲线主要有两种表现形式，一是凸曲线，二是凹曲线。前者将白天行车视距控制在的合理范围，后者则可以使汽车的前灯照射范围满足夜间行车要求。在设计竖曲线半径时，应尽可能将半径控制在标准要求之上，如果半径未达到标准，在坡长较短的情况下可将两同向竖曲线其合并为一个单竖曲线，避免断背曲线的产生，断背曲线对行车安全不利。
3.2 科学设计纵断面线形组合
在设计纵断面线形组合的时候，应该充分考虑平曲线，始终保持视觉上的连续性。做到“平包竖”，使平曲线稍长，变坡点不进入缓和曲线内，竖曲线起止点在平曲线的缓和曲线内。如果公路平、纵指标都很高，平曲线长度较长时，也可在平曲线内插入2个竖曲线，就算纵断面的起伏次数增加，也不会阻碍到汽车平稳运行和视觉连续性。同时坡长较短的两个反向竖曲线，也可直接相接，取消短直坡；两同向竖曲线也可直接合并为一个单竖曲线，增加行车舒适性，提高视距。
3.3 做好准备工作
在设计公路路线纵断面的时候，需要做好以下三点准备工作。
(1）在设计纵坡之前，原始地面线的绘制需要基于准确、详实的测量资料以及对现场地物、管线做好充分的调查，并标注于地面线上，以供纵断面控制。
(2）在设计时标注好控制点。控制点包括公路的起点和终点，以及公路路线所要经过的垭口、桥梁、隧道等重要位置，沿河路段应标注洪水位以示提醒。
(3）针对不同区域，选择合理经济点方案。如果公路处于平原地区，那么经济点的则是最小坡度和填土高度问题。最小坡度应该保证公路排水所需要的最小流水坡，填土高度则为保证路基处于干燥、中湿状态的最小高度。如果公路处于山岭重丘区，则经济点则是使路基横断面填挖基本平衡，同时挡墙和边坡防护最省的纵坡位置。一般来说山区路段公路横断面为台口式路基的断面越多，则越经济，此时路基无需设置下挡墙。如果地形太陡，则横断面以多挖少填断面为主，适当设置下挡墙，使边坡高度降低，减少防护工程数量，此时的纵坡状态为经济。沿河路段的经济点则为高于洪水频率计算水位+波浪侵袭高+0.5米安全高度处的路基最小标高位置为经济点。与此同时，一方面在相关技术标准的指导下，进一步查验公路路线的最大坡度、最小坡度以及坡长是否达到有关标准要求，另一方面需要确定所选择的平面线形和纵断面线形组合是否符合条件。如果发现问题可以在第一时间及时解决，提升工作效率。
3.4 确定控制标高，保证公路净空
公路是一种里程长，影响范围广的带状构筑物，有需要控制标高的点多。主要有以下几个地方需要提前做好标高控制。
（1）跨线桥
跨线桥主要有主线上跨天桥、互通上跨天桥。如高速公路天桥处公路净空最低要求为5.5米，则桥面标高须≥原地面标高+5.5米+天桥建筑高度。设计前应调查老路或原地面标高，使公路满足最小净空要求并有一定富余。
（2）通道
对于公路修建造成地方公路中断的情况，往往需要设置通道恢复地方交通。对于主线公路则需预留设置通道的条件，保证通道的净空和填土高度要求。
（3）洪水位
当公路沿河流布线时，公路路基标高控制主要受洪水位的影响，路基设计标高须≥洪水频率计算水位+波浪侵袭高+0.5米安全高度。
（4）管线
一条公路或多或少都会与各种地下、地上管线交叉。当公路与地下管线交叉时必须保证管线覆土厚度满足安全要求，当公路与地上管线交叉时，必须保证公路净高要求。
以上均是公路纵坡设计时须提前调查确认的标高控制点。最后，在公路路线设计时候，应坚持一切从实际出发原则，做到实事求是，客观合理，具体问题具体分析，所设计的方案须符合规范、符合实际，保持灵活性和客观性。
结论
公路路线纵断面设计十分重要，对公路交通健康运转，汽车安全驾驶皆具有直接影响。因此需要要遵循一定的设计原则，符合公路工程设计标准要求，为驾驶员行驶环境提供舒适的行车体验，充分发挥公路交通的作用。与此同时，还要加强对公路路线纵断面设计的理论研究，为其实际设计提供重要的理论保障，从而推动公路路线设计水平的提升。
参考文献
[1]谭卫平.公路路线纵断面设计方法的探讨思路构建[J].建筑技术开发,2020,47(24):101-102.
[2]邱福林.探讨公路路面的平面和纵横断面的设计[J].黑龙江交通科技，2018，41（07）：97-98