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摘要：纵断面设计是公路设计的一大重点。其中纵坡坡度与坡长是公路纵断面设计的两项重要任务，它们的设计与公路安全息息相关。本文基于实际，对公路断面线形安全设计展开研究，望可以起到参考作用。
关键词：公路纵断面；线形安全
一、公路纵断面线性简述
公路纵断面即公路中线在垂直水平面上的投影，它是道路竖向、高程、坡度、道路祈福等情况的直观表现。公路纵断面设计工作的展开主要是基于道路性质、等级、所处气候等参数条件下合理地确定连接有关竖向控制点地平顺起伏线形。
竖曲线一般由凸型与凹形两种，它的作用是使公路平滑，提高路面稳定性，进而提高行车舒适度，具有重要地现实意义。
二、坡度与交通事故关系
据调查，交通事故的发生与坡度有着很大关系。当纵坡小于2%时，上下坡发生事故率大致相同，但当纵坡大于2%小于6%时表现出下坡事故发生率高于上坡，当纵坡大于6%时小坡事故发生率极速飙升。因此不难看出，下坡路比上坡路段会更为危险，且坡度不宜过陡。
在美国ElzerMountain某山区路段，在采取安全保障措施前，下坡事故发生率逐年提高，且远远大于上坡。在1969年道路部门增加了双向车道，两坡事故发生率都大大降低。随着科技发展，该地又增设了自动雷达车控制系统，使得交通事故基本稳定在较低，并呈现出下降趋势。通过以上不难看出，在纵坡路段增加车道、设置安全提醒标志是非常有必要的措施。
通过以上分析可得到以下结论：一般情况下公路坡度应设置在0%~3%最为科学，还可以将速度降低值16km/h作为上皮路段设计及安全设施设置的控制指标。可在事故频发地段进行道路改善来有效提高道路纵坡的安全性。
三、水位控制因素
公路纵断面高程受水位控制影响的情况是比较常见的。这又分两种情况，即地表水和地下水。地表水水位主要有水库的设计洪水位、有地表积水段的内渍水位、分蓄洪区的分蓄洪水位、河流的设计洪水位、现有或者规划的河流通航水位要求。地下水水位主要是考虑路床不应处于潮湿及过湿状态的要求。
地表水路段的纵断面设计应结合路基或是桥梁而有所区别。若采用桥梁方式，考虑到桥梁支座的使用，设计时以保证桥梁支座的安全考虑。即桥梁支座底标高应高于设计洪水位加壅水高、波浪侵袭高，以及0.5m的安全高度。因此桥面的最低设计标高就是设计洪水位+壅水和浪高+安全高度+支座高度+桥梁结构高度+桥梁铺装厚度+桥梁横坡高差。若采用路基通过，则路面底也就是路床顶应不低于路基设计洪水频率的水位加壅水高、波浪侵袭高、0.5m的安全高度，因此路面的最低设计标高就是设计洪水位+壅水和浪高+安全高度+路面层厚度+路面横坡高差。以上是这些路段的共同点，但不同的路段也会有需要注意的要点。
水库地段考虑到环境及水资源保护的要求，一般平面设计时会尽量避开。没有避开的情况下，路线就会从水库穿过。设计中需要注意，水库管理单位提供的洪水水位是什么高程系统的，不同的高程系统之间存在高程转换。水文单位常用的高程系统有吴淞高程、1956年黄海高程系。
分蓄洪区段的高速公路一般采用桥梁方式通过。但宜隔一定距离要考虑抗洪抢险船只通过的需求。例如在武汉至监利高速公路洪湖至监利段项目，路线经过了洪湖分蓄洪区，除了考虑洪水位的要求，另外每隔5km还考虑了抗洪抢险船只（快艇）通过。一般快艇通过区，净空高度不小于2m，可以满足使用要求。
河流段除了考虑设计洪水位，还需要考虑是否有通航要求，通航要求与航道等级对应。而航道等级需要考虑是否有远期规划要求。湖北省的主要水运通道有长江、汉江等，长江航道现有等级为一级、二级，远期规划为一级。汉江航道现有等级为四到七级，远期规划为三级、四级。不同的通航等级对应不同的通航净宽及净高要求，具体取值可见《内河通航标准》。
对于地下水水位及地表长期积水段（不利季节积水20天以上）的路线纵面标高的确定，与路基的干湿状态密切相关。因路基特别是路床的干湿状态，不但影响路基的强度和稳定性，而且在很大程度上影响路面结构及厚度的确定。因此，土路基干湿类型确定对路面结构设计也具有重要意义。在路基、路面工程中，把路基干湿类型划分为：干燥、中湿、潮湿和过湿四个类别。路基干湿类型可用平均稠度指标来判定。对路线纵断面设计来说，可以通过不同干湿状态的路基临界高度来控制纵断面设计标高。在纵断面设计中，为了路基的强度和稳定性及路面结构厚度的考虑，一般以路床不处于潮湿和过湿状态的路基临界高度来控制设计标高。即干燥和中湿状态下的路基临界高度。其中临界高度是指在最不利季节，当路基处于相应状态时，路面底距地下水位或长期地表积水水位的最小高度。若以H标示中湿状态的临界高度，则路线纵断面最低设计标高即为H+路面层厚度+路面横坡高差。
四、对纵断面设计中技术指标的理解
（一）坡度、合成坡度
一般来说，路线纵坡越平缓越好，坡段越长越好。长坡段能够有效避免纵断面的起伏，这无疑对行车安全舒适起到了很大保障。公路的最大纵坡的设计主要是根据载重汽车爬坡性能而确定的，最小坡度的设计则考虑主要方面是公路路面排水与边沟排水便捷。如果考虑公路路面排水则需对路面结构、路线方面全面把控，路线方面的影响指标是合成坡度。若合成坡度过小，将会影响到路面排水。路面排水不畅引起路面积水易使汽车滑移，前方车辆溅水造成的水幕影响通视，使行车中容易发生事故，影响行车安全性。因此需要保证路面有0.5%的合成坡度。为了边沟排水顺畅，边沟坡度不小于0.3%，一般情况下边沟坡度和路线纵坡度是一致的，因此规范规定最小纵坡不宜小于0.3%的要求。根据公路最小纵坡拟定的原因，可以得出最小纵坡的运用原则。最小纵坡一般情况下不宜小于0.5%；长路堑、低填以及横向排水不畅路段（路面横坡度小于0.5%）应大于等于0.3%；对于干旱降雨很少地区、填方路拱横坡度不小于0.5%的路段，可以采用0%的纵坡。对于填方路面横坡度不小于0.5%路段的最小纵坡，做法不一，有人取0.3%以下，有人取不小于0.3%，有人取不小于0.5%，这些没有对错，只有是否更合理之说。另外需要特别注意纵断面竖曲线与缓和曲线配合范围内的合成坡度是否满足要求。这是因为竖曲线的切向坡率是逐渐变化的，缓和曲线的超高横坡度也是逐渐变化的，他们的合成纵坡容易达不到规范要求。麻城至竹溪高速公路随州西段项目中，对缓和曲线与竖曲线配合的路段，经计算最小合成坡度均大于0.5%。
（二）平均纵坡
公路纵断面设计即使完全符合最大纵坡及坡长限制，也设置了缓和纵坡段，还是不能有效保证行车安全性。这是因为不少路段平均纵坡较大，上坡持续使用低速档，容易导致车辆水箱沸腾。而下坡时长时间频繁使用刹车，导致刹车发热失效。因此为了更好的行车安全性，减少事故的发生，需要控制路线的平均纵坡。这有时是左右山区公路项目里程长度及建设规模的决定性因素。高速公路由于交通量大、大型载重车辆多、行车快，对平均纵坡的要求更加严格，设计时取值应更加谨慎。目前对平均纵坡，国内外都没有比较成熟的结论，还处于探索阶段。在现在项目的设计中，对平均纵坡取值，一般依据下坡长度来考虑。连续3km下坡平均纵坡度宜小于3.5%，连续4km下坡平均纵坡度宜小于3.0%，连续8km下坡平均纵坡度宜小于2.5%，当然考虑到工程规模，较长距离或者高差条件下，个人认为平均纵坡控制在2.5%以下也是可以的。连续下坡长度越长，平均纵坡要求越平缓。长下坡路段，在有条件的情况下，宜多设置避险车道。利川至万州高速公路工程中，长下坡长达40km,其中湖北省境内就达23km,考虑到长下坡长度，平均纵坡按2.0%控制，以利于行车安全，同时为了安全考虑，设置了避险车道。
五、结语
总之，安全是在进行公路设计时应首先考虑的一项问题。纵断面线形设计与公路交通安全非常密切，必须对这方面工作提高重视。公路纵断面线形安全设计较为复杂，且还存在较大改进空间，这就要求从业人员不断摸索，努力改善施工工艺，切实保证公路质量能够得到人们的认可。
参考文献：
[1]温江,谢尚科,韩旭,李钊.公路纵断面线形安全设计[J].交通标准化,2009(13):153-156.
[2]牛兆霞.公路纵断面线形舒适性评价方法研究[D].长安大学,2005.