关于山区公路路线设计的探讨
随着我国经济建设和社会的发展，交通基础设施建设的进一步加快，公路建设逐步向山区发展，山区公路的设计对于设计人员来说更富有挑战性，因为山区地形、地质复杂，公路路线布设受平纵横断面等条件和影响因素诸多。因此，对山区公路的设计进行更深入的研究，探讨出新的设计理念以指导山区公路的设计十分必要。现根据以往山区各种等级公路路线设计过程中一些粗浅体会，简单阐述对山区公路路线设计的几点认识。
1 选线的原则
公路线形是构成公路的骨架， 它控制着整个公路的路基、桥涵、交叉、沿线设施等构造物的规模和投资，同时，对汽车行驶的安全、舒适、经济和车辆的通行能力起着决定性作用，因此，路线设计是公路建设之本。山区公路选线的特点是山高谷深，高差大，地形、地质复杂，工程艰巨，可比选方案多。选线涉及地形、气候、水文、水文地质、地质、土壤及植物覆盖诸多因素，因此，路线设计必须深入调查，认真勘测，精心研究，综合考虑平、纵、横三者之间的关系，灵活运用指标，做到平面顺适、纵坡均衡、横面合理。
2 平面设计
2.1 设计方法
山区公路应与沿线地形结合，定线时应首选曲线定线法，曲线法定线:确定适合地形圆弧，确定平曲线要素，再用曲线或直线与其连接，使线位布设与山区复杂多变的地形吻合，准确反映设计人员的意图。同时，也可保证一定路段内平面线形指标的均衡。使驾乘人员心情轻松愉快，可以弥补直线的不足，还能给驾驶员提供良好的视线诱导。现代道路勘测设计水平飞速发展，GPS、DTM等勘测手段大大提高了基础资料的利用率，CARD/1、纬地、海德等现代道路设计软件极大提高了道路线形设计的效率。在定线过程中，如能充分利用这些现代高科技手段快速调整路线，检验路线方案的合理性。
2.2 灵活运用线形指标
线形指标的选用不仅关系到公路使用的安全性和舒适性，还影响到工程的造价和区域的自然环境。具体设计中，设计人员教条地执行标准规范，盲目追求高指标的问题还比较突出，造成不少公路出现大量高路堤、深路堑和高边坡，既增加了工程难度和工程造价，也影响了沿线景观，更带来了严重的环保问题和行车安全问题。因此，设计人员必须加强对标准规范的理解，做到灵活运用技术指标。
2.2.1 曲线间最小直线长度的采用
《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)对曲线间直线长度作了如下规定：当计算行车速度大于等于60 km/h时，同向曲线间最小直线长度(以m计)以不小于行车速度(以km/h计)的6倍为宜；反向曲线间直接长度(以m计)不小于行车速度的2倍为宜。当设计车速小于等于40 km/h时，可参照上述规定执行。
对同向曲线来说，强求满足曲线间直线最短长度6V的要求，往往引起工程量的增大和环境的破坏。考虑线形美观，要求避免断背曲线才提出最小夹直线长度6V的要求。断背曲线常出现在明弯处，而山区公路大多为暗弯，只要沿线植被茂密，避免大桥位于同向曲线夹直线内，在驾驶者视觉范围内一般不会出现明显的断背现象。驾驶员是依据所接受沿线的综合信息来调整其驾驶行为，而道路信息来源于线形、道路条件、交通组织、道路交通标志标线、边坡防护形式及沿线地形、景观等。因此，6V最小夹直线长度的要求应视地形条件而定，过分强调直线长度可能会以牺牲曲线半径、导致高填深挖、增大造价、破坏环境为代价。而且，可能会造成线形与环境的不协调，反而造成驾驶员心理不安和压力。两曲线间的直线长度难于满足以上要求时，为了充分利用地形，减少工程数量，即同向曲线应调整线形使之成为单曲线或复曲线或采用回旋线组合成凸形、卵形、复合形等平曲线。
对于反向曲线，2V的直线长度对于按设计速度行驶的车辆来说，行驶时间是7.2秒；对同向曲线，若按6V作为曲线间的直线长，车辆按设计速度在直线段上的行驶时间为21.6秒。显然，这两种曲线、直线组合中直线段的行驶时间都不算短。即使两种线形直线长度均采用2V，也足能满足驾驶操作难易程度及乘旅舒适性的要求。从安全的角度来讲，如果司机的判断是不利的线形，即使需要停车，也仅需要2.5秒的行驶距离再加上汽车制动距离，在汽车性能不断提高的今天，制动距离只会越来越短，何况相对较短的直线与曲线的组合并不一定需要停车。两曲线间的直线长度难于满足以上要求时， 为了充分利用地形，减少工程数量，即反向曲线应调整线形或运用回旋线使之组合成S形复曲线。
2.2.2 山区公路超高值的取用
随着公路路幅宽度的增大及路肩硬化的发展，路容有了很大的提高，行车的安全感增强，在山区道路上超速行驶车辆的比例增大，按设计行车速度设计的路面超高值往往不能满足超速车辆寻求行车舒适感的需求。在纵坡不大及没有特殊条件影响的山区公路上，在不影响车辆行驶安全的前提下，可根据路线线形及其他具体情况提高一个等级设置超高，以使乘旅的舒适感增加。比如设计速度为40km/h的道路可按60km/h的行驶速度设置超高。这里需要注意的是考虑到低速行驶的车辆，最大超高仍不得超过规范及技术标准的规定，合成坡高的最大值也必须严格按规范执行。因此，一定范围内的较小半径曲线的超高，最多只能取到规范中的最大值，而中等大小的曲线半径，由于具有汽车超速行驶的平面线形条件，加大超高不会影响到行车安全，较大半径的曲线由于加入了超高(注意，凡需设置超高的半径均需设置缓和曲线)，使行车更为舒适，但合成坡度、排水等仍须满足规范要求。
3 纵面设计
纵断面线形是公路几何路线三维空间体的一个组成部分，是由一系列直坡线和竖曲线组成。影响纵断面线形的主要因素是设计标高、设计坡度的大小和转坡点的位置(坡长)等。纵断线形的设计质量好坏直接影响路线的长短、使用质量(安全舒适程度)、工程量的大小及运输成本的高低。
纵面线形设计应根据公路等级和地形特点，对纵坡的大小长短，前后坡差，竖曲线大小及与平面线形相连续等进行细致综合的研究。平顺而缓和的纵面线形不但能保证汽车行驶安全舒适，并能有利于视觉和美观，有利于排水，争取得到最佳的行车速度。
3.1 凸形竖曲线半径设置
山区公路由于受地形地貌等因素制约，连续小半径短平曲线与连续大纵坡小半径竖曲线的组合时常出现。这种情况下很容易做到平纵一一对应，满足规范要求。但这种组合往往忽略了视距要求。
由于受地形地貌和植被等影响，驾驶者视觉范围较小，当采用上述平纵组合时，平纵指标较低，难以判断前方路线去向，若出现纵面上的断背曲线，对行驶安全更为不利。而这种情况下往往难以通过调整平曲线半径来解决。此时，宜在不过多增加工程量的前提下适当加大凸曲线半径，以便增大视距，保证在曲线上任何一点均能看清前方平曲线的变化，保证行车安全。
3.2 凹形竖曲线半径设置
一般凹曲线半径容易满足规范要求，但有时设计者往往为了追求凹凸曲线指标的均衡，增大凹曲线半径。这样势必造成工程量增加，对造价控制不利。而且由于山区公路纵坡较大，起伏频繁，凹曲线半径设置过大，排水困难而对行车安全不利。因此，在设计中不宜一味追求高指标而增大凹曲线半径。
4 横断面设计
山区地面横向起伏较大，若整个横断面设计为同一标高是不可取的(主要指多车道的高等级公路)，势必增加挖方的工程量，对原有地形植被破坏较大，半填部分路基的稳定性也较差，因此，横断面设计不必强求左、右车道同一标高，半填部分路基可适当降低也可设计成分离式断面。其更加注重顺应自然环境，值得设计推广。
山区公路半填半挖路基或填方路堤较常用。公路外侧由于自然坡度大，填方边坡一般是伸得太远或难于填筑，因此，多为砌石挡土墙，这种路基型式有许多弊病如:与自然环境不吻合，不能绿化，缺乏安全感，路基稳定性差，且造价高。
5 结语
山区高速公路的路线设计是一个综合性的工作，路线设计的好坏，影响到公路路网结构的合理、汽车运营的安全舒适、线形指标的合理、工程造价的控制、地形景观的协调等问题的处理。因此，在山区公路的建设过程中，设计者不但要求充分利用山区的自然地形，平纵横的设计要合理运用技术指标， 才能设计出经济上合理、技术上实用的路线来。