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第四章高速公路平面线形设计第一节道路平面线形概述一、路线道路是一条三维空间的实体。
它是由路基、路面、桥梁、涵洞、隧道和沿线设施所组成的线形构造物。
路线：是指道路中线的空间位置。
路线平面图：路线在水平面上的投影。
路线纵断面图：沿道路中线的竖向剖面图，再行展开即是路线的纵断面。
路线横断面图：道路中线上任意一点的法向切面是道路在该点横断面。
路线设计：指确定路线空间位置和各部分几何尺寸的工作。
路线平面设计：在路线平面图上研究道路的基本走向及线形的过程。
路线纵断面设计：在路线纵断面图上研究道路纵坡及坡长的过程。
路线横断面设计：在路线横断面图上研究路基断面形状的过程。
二、平面线形设计的基本要求（一）汽车行驶轨迹行驶中汽车的轨迹的几何特征：（1）轨迹连续。
这个轨迹是连续的和圆滑的，即在任何一点上下出现错头和破折；（2）曲率连续。
其曲率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率的值。
（3）曲率变化连续。
其曲率的变化率是连续的，即轨迹上任一点不出现两个曲率变化率的值。
（二）平面线形要素行驶中汽车的导向轮与车身纵轴之间的关系：汽车行驶轨迹线1．角度为零：曲率为0——直线2．角度为常数：曲率为常数——圆曲线3．角度为变数：曲率为变数——缓和曲线现代道路平面线形正是由上述三种基本线形构成的，称为平面线形三要素。
第二节直线一、直线的特点优点直线距离短，直捷，通视条件好。
汽车在直线上行驶受力简单，方向明确，驾驶操作简易。
便于测设。
缺点直线线形大多难于与地形相协调，若长度运用不当，不仅破坏了线形的连续性，也不便达到线形设计自身的协调。
过长的直线易使驾驶人感到单调、疲倦，难以目测车间距离。
二、直线的运用1. 宜采用直线线形的路段：（1）不受地形、地物限制的平坦地区或山间的开阔谷地；（2）市镇及其近郊，或规划方正的农耕区等以直线条为主的地区；（3）长的桥梁、隧道等构造物路段；（4）路线交叉点及其前后；2. 当采用长的直线线形时，应注意的问题：（1）在直线上纵坡不宜过大，因长直线再加下陡坡更易导致高速度。
1前言近些年来，我国实施西部大开发战略，加快了交通基础设施建设。
随着社会经济的发展，交通量的增加，汽车车型和轴载等的变化，公路质量、数量和通行能力的需求矛盾也越发突出。
G3012线喀什~疏勒段项目区域中目前承担喀什过境交通的现有G314线、G315线，公路标准低，街道化严重、混合交通多，交通事故繁、道路安全性差，随着喀什“一市两县”规划的实施和城市化进程的加快，现有道路已不能满足过境交通需求，亟待改建。
本项目的实施对于落实中央新疆工作会议精神，完善国家高速公路网和区域骨架公路网、构建新疆综合交通体系，促进喀什城镇化建设，舒畅过境交通，缓解城市交通压力，促进南疆经济快速发展，巩固国防、维护地区稳定和民族团结，实现新疆社会稳定和长治久安等有着十分重要的意义。
2项目简介2.1路网现状及规划喀什自古为东西方商贸枢纽，是国务院公布的中国历史文化名城，素有“丝路明珠”的美誉。
喀什是以维吾尔族为主体的少数民族聚居区，形成了独特的民族风俗、文化艺术、建筑艺术，民族团结关系到地区社会稳定和长治久安。
喀什经济相对落后，人口多，耕地少。
国务院批准设立喀什经济开发区，要求依托特殊的扶持政策，充分发挥“五口通八国，一陆连欧亚”的独特区位优势，把喀什建设成为中国向西开放的重要窗口。
项目区域已形成以G3012线、G3013线、G314线、G315线、麦~喀高速、三~莎高速、S309线、S311线、S214线等多条高速、国省干线为骨架，县乡道路为支线的公路网络布局。
根据国家、自治区和喀什地区的交通规划，远期规划有喀什西绕城段和喀什~阿图什高速公路将与本项目相交。
本项目需做好与喀什西绕城段的规划衔接，起终点互通式立交方案应为远期发展预留空间。
路线的布设应满足远期互通式立交设置的要求。
本项目沿线途经喀什市和疏勒县。
喀什市城市总体规划明确提出以喀什城区为核心，以喀什经济开发区、疏勒城区和疏附城区为三大增长极的“大喀什”空间发展框架，确定喀什、疏附、疏勒“一市两县”经济一体化的发展战略。
古（浪）永（昌）高速公路线形设计孙广远（铁道第一勘察设计院公路与城市道路设计研究院兰州 730000）【摘要】本文就连霍国道主干线古（浪）永（昌）高速公路(不含武威过境段)平、纵面线形设计的基本原则，平面线形设计，纵断面线形设计及平、纵面线形组合设计等方面分别作了较详细的介绍。
【关键词】古（浪）永（昌）高速公路线形设计1、概述古浪至永昌高等级公路(不含武威过境段)是国道主干线连霍公路(GZ45)甘肃境内的重要组成部分，是我国西部地区和内地交流合作的陆路运输的主通道之一，随着柳沟河至古浪、永昌至山丹高等级公路的建设，该项目对加快西部地区的经济发展意义重大。
该项目路线全长69.52公里，全线有大中桥542.84米/9座，互通式立交2处。
计算行车速度100km/h，路基宽度为25.5米，行车道宽度2×(2×3.75)，全线采用沥青混凝土高等级路面结构，桥涵设计荷载为汽车—超20级，挂车—120级，桥涵与路基同宽，并设有完善的交通安全、通信、监控、收费、服务等管养设施。
2、项目区域地形、地质条件2.1 地形、地貌古浪至永昌高等级公路穿行于河西走廊山前冲洪积倾斜平原区，山洪积扇群毗连而成，地势开阔，大致呈南高北低之势，河床宽浅，呈漫流形式。
在双塔至沙沟段，黄土层较厚，地形起伏较大，黄土冲沟发育、沟床明显。
根据自然条件，路线所经地区可分为走廊绿洲区与戈壁区。
走廊绿洲区为甘肃主要产粮区，地形较平坦，村舍与灌渠较密集；戈壁区地势开阔平坦，由卵砾石组成，人烟稀少，主要分布于武威过境路终点至八坝段。
绿洲区内沿河道漫滩分布有小范围的戈壁区。
2.2 工程地质条件项目位于祁连褶皱系走廊过渡带中，路线穿经地区出露地层为第四系上更新统冲洪积黄土状粘质土、粉砂、细砂及卵石土、圆砾土，总厚度可达数百米，局部山坡地带出露风积新黄土。
地表径流为间歇性河流，河床宽浅，多呈漫流形式，平时干枯无水，雨季时排洪。
本项目主要工程地质问题是黄土湿陷性，沿线黄土分布广泛，大部分段落对路基、桥涵工程影响不大，其中比较严重的区段为K2446+000～K2446+700，具有III级自重湿陷性。
路线平面计算案例——武深高速某路段平面计算（连续卵形曲线和路线分段计算问题） 2这是网友小林的网友发给网友小林请求帮助计算的，说是出现问题了，从JD23开始就对不上了，有点麻烦。
一、原设计文件直曲表我大致验证了一下，可以肯定的是，JD23-JD24-JD25是一个连续的卵形曲线，JD36-JD37-JD38也是如此。
这个例子比较典型，一是连续卵形曲线比较少见，而且一下子出现两个，二是正好可以说一说路线分段计算的问题（针对经常有网友询问怎么处理断链，我回答分段计算，可还有网友不能理解）。
征得同意，发布在本空间供广大网友参考学习。
二、初步计算有问题我的方法，是首先全部用自编的EXCEL程序按交点法进行计算生成直曲表，然后与原设计直曲表对照，主要看推算的交点桩号是否一致，多年的实践经验表明，只要推算的终点桩号与设计文件一致（或者差得很小），该验证即算通过。
本案例用我自编的EXCEL程序生成的直曲表如下：对照验证发现，从JD24的交点桩号就不正确了，再进一步对照附近交点的其它要素，发现从JD23开始，其主点桩号、曲线长度等关键指标就与设计文件不一致了。
三、卵形曲线的确认仔细研究JD23的参数特点，发现这个交点有两个缓和曲线长度，这有可能是卵形曲线，卵形曲线的特点就是不完整缓和曲线，且布置在同向的两个不同半径的圆曲线之间。
我们可以看到，JD24的转向与JD23相同，都是右转。
由于原设计直曲表还有缓曲参数，正好可以进行是否完整缓和曲线的验证。
JD23的第一缓和曲线长180.188米，曲线半径是1200米，按完整缓曲计算缓曲参数为：465.001，与设计文件一致；JD23的第二缓和曲线长179.681米，曲线半径还是1200米，按完整缓曲计算缓曲参数为：464.346，与设计文件不一致；考虑与JD24连接为卵形曲线，半径由1200米变化到4000米，按非完整缓曲计算缓曲参数与设计文件一致：由此确认JD23-JD24为卵形曲线。
高速公路路线线形设计实例
一.项目概况
重庆忠县至垫江高速公路是沪蓉国道主干线重庆支线的一段，是交通部规划的“五纵七横”国道主干线中的组成部分。
全线采用4车道高速公路标准，计算行车速度为80公里/小时，路基宽度采用24.5米。
项目起于忠县新生镇冉家坝，经忠县的望水乡、白石镇、永丰镇、拔山镇和新立镇以及垫江县的沙河镇、高安镇、黄沙镇和太平场，止于川渝交界处的明月山，全长75.186公里。
本项目地处四川盆地川东平行岭谷区，为构造剥蚀～侵蚀地貌，地形受地质构造控制，山岭和谷地呈北北东向展布，地形起伏较大。
路线由东向西分别穿越了猫耳山、水口山和明月山三座走向北东～南西的条形山，跨越的河流主要有高滩河和大沙河。
项目区域内出露地层主要为以砂岩、泥岩为主的碎屑岩类和以泥灰岩、灰岩为主的碳酸盐岩类，沿线地质情况较好，无大型不良地质现象。
二.线形设计原则
项目的线形设计原则应和该项目的总体设计思想一致。
根据本项目总体组制定的“安全、先进、经济、环保、美观”的总体设计思想，路线设计时遵循以下原则：
(1)灵活应用曲线为主的平面线形以适应地形，减少对自然破坏，提倡环保设计。
(2)重视平面、纵面与地形横断面的结合，部分困难路段可采用分离式路基。
(3)本着“保护耕地、节约用地、少拆房屋、方便群众、保护环境、保护古迹”的原则，尽量减
少对社会人文环境的破坏。
(4)结合沿线城镇发展规划，带动地方经济发展，合理确定路线走向。
(5)既要适当选用较高技术标准，也要合理控制投资。
三.线形指标运用
根据上述线形设计原则，为合理运用线形指标，我们根据本项目的地形地貌特点，将全线分为两段，即忠县段和垫江段。
其中忠县段地形以中低山为主，路线主要受地形和纵坡控制；垫江段地形以中、浅丘为主，路线主要受地物控制，尤其是避让渝东天然气管道和规划中的垫江机场。
由于两段地形特点的不同，垫江段采用了比忠县段较高的线形指标。
(1)平面设计
本项目路线增长系数1.091，平曲线最小半径1000米，平曲线个数54个，平曲线长度占路线总长56.49%。
从平面线形指标看，似乎平面指标偏高，平曲线长比例偏小。
经过分析发现，这是因为垫江段地势比较平缓，平纵面线形指标自然较高。
而忠县段虽然以中低山为主，但是路线走向与山脉走向近乎垂直，能够利用山坡展线的段落较少，大部分以隧道和高架桥方式穿山越岭，为了减少长隧道和
大跨径桥梁的施工难度，上述结构物路段多以直线线形为主，从而降低了平曲线比例。
(2)纵断面设计
设计时考虑到本项目山区路段主要以桥隧结构物穿越，因此纵坡不宜太大。
全线除一处最大纵坡4.5％外，其余纵坡均不大于4％。
相应于平面指标较高的特点，纵断面设计也采用了较高的指标。
全线竖曲线长度占路线总长46.21%，凸形竖曲线最小半径为12000米，凹形竖曲线最小半径10000米，均达到了视觉所需要的最小竖曲线半径值。
(3)线形配合
设计中不仅考虑平面线形的均衡与连续性，还非常重视平纵面线形的组合，除了少数竖曲线设在直线段外，其余的竖曲线都和平曲线相互重合。
在与桥隧的线形配合方面主要考虑大跨径桥梁尽量位于直线段，并注意隧道洞口内外线形保持一致。
四.具体实例
一般而言，山区的高速公路平纵面指标相对较低，但并非所有路段都是如此，在具体设计中，应本着宜直则直，宜曲则曲，尽量顺应地形的原则进行设计。
下面以忠垫路陈家沟段为例(如图1所示)。
图1 陈家沟段地形图
该段前接谭家寨特长隧道，后接尖山子长隧道，两长隧道洞身轴线均为直线，隧道之间路段近3公里长，经过地形复杂，呈“鸡爪状”，但无不良地质现象。
通常在这种地形条件下平面线形以较小半径的平曲线为主。
但在本例中，一是考虑到前后隧道均为较长直线，而连接隧道洞口的平曲线半径也不能太小；二是位于路线设计标高附近的山坡在顺沟方向较直，因此平面设计采用直线线形通过，并在两处隧道洞口接线段分别采用了3500米和1000米的大半径平曲线。
若在该段增设转点，采用曲线线形通过，反而会增加土石方或结构物工程量；或者导致线形指标偏低而影响隧道接线的指标。
在线形设计时，不仅只考虑平纵面，还要结合横断面进行考虑。
仍以陈家沟段为例，该段山体横
坡较陡，设计时结合前后隧道连接线均为分
离式路基的特点，将该段路线全部设计成分
离式，并将左右线平面间距缩小为3米左右，
同时采用不同的设计标高，形成上下行错台
的分离式路基这样不仅节省了工程量，而且
降低了挖方边坡和填方挡墙的高度，有利于
路基边坡的稳定性。
(如图2所示)。
五.结束语
总之，在山区高速公路线形设计中，要
在“安全、环保、经济”的前提下，灵活掌
握线形指标，尽量顺应地形，平纵横综合考
虑，达到公路路线与周围环境相协调的目的。
图2 上下行错台的分离式路基。
