公路路線縱斷面設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，要綜合考慮各方面的因素和要求，首先必須符合《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)規(guī)定；其次要綜合考慮沿線自然地形、地質(zhì)、水文、氣候等因素；最后還要從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，盡量考慮填挖均衡。本文探討了傳統(tǒng)的公路路線縱斷面設(shè)計(jì)方法和步驟，對(duì)于公路設(shè)計(jì)初學(xué)者具有一定的參考價(jià)值。
公路的縱斷面是指沿著道路的中線豎著剖開以后再展開，由平坡線、坡線、豎曲線等三個(gè)幾個(gè)要素組成，它是對(duì)設(shè)計(jì)路線的縱向坡度和中線地面高低起伏的反映，是道路設(shè)計(jì)的重要組成部分。
1 路線縱斷面設(shè)計(jì)依據(jù)的相關(guān)資料
　　路線縱斷面設(shè)計(jì)通常是在平面線形初定之后，結(jié)合地形、地物、環(huán)境和土石方工程量等條件，將構(gòu)成縱斷面線形的幾何要素進(jìn)行合理組合，滿足行車安全、舒適、與環(huán)境協(xié)調(diào)、工程經(jīng)濟(jì)的要求。路線縱斷面設(shè)計(jì)之前，要有路線的平面地形圖、直線曲線及轉(zhuǎn)角一覽表、水準(zhǔn)測(cè)量記錄表、沿線構(gòu)造物設(shè)置等外業(yè)調(diào)查資料、地質(zhì)勘察資料、公路設(shè)計(jì)等級(jí)、公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、路線設(shè)計(jì)規(guī)范等相關(guān)資料。
  　2 繪制路線縱斷面設(shè)計(jì)圖
　　路線縱斷面設(shè)計(jì)圖的繪制，是縱斷面設(shè)計(jì)的主要任務(wù)，設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮多方面的因素和要求。傳統(tǒng)的人工路線縱斷面設(shè)計(jì)工作具體步驟和思路如下：
　　2. 1 建立直角坐標(biāo)系
　　路線縱斷面圖采用直角坐標(biāo)系，以橫坐標(biāo)表示路線的里程，縱坐標(biāo)表示高程。通常情況下，在山嶺區(qū)橫坐標(biāo)采用1∶2 000的比例，縱坐標(biāo)采用1∶200 的比例; 在丘陵區(qū)和平原區(qū)，橫坐標(biāo)采用1∶5 000 的比例，縱坐標(biāo)采用1∶500 的比例。建立坐標(biāo)系時(shí)應(yīng)注意，首先，要把該坐標(biāo)系的坐標(biāo)原點(diǎn)在圖紙中的位置確定好，否則會(huì)直接影響到縱斷面圖在圖紙中的位置，也會(huì)使圖紙的美觀和圖的直觀效果受到影響。另外在該圖紙的適當(dāng)位置應(yīng)注明橫、縱坐標(biāo)所用的比例。一條公路的縱斷面圖往往有若干張，因此，要在每張圖紙的右上角注出圖紙分式編號(hào)，分母表示圖紙總張數(shù)，分子表示本張圖紙的序號(hào)。
　　橫、縱坐標(biāo)的單位都用米表示，縱坐標(biāo)上要標(biāo)注數(shù)字，也可將其繪成標(biāo)有刻度的標(biāo)尺。
　　2. 2 繪制縱斷面設(shè)計(jì)圖
　　( 1) 縱斷面圖資料。通常是在縱斷面圖紙的下方，以表格的形式自下而上依次列出: 直線與平曲線、里程樁號(hào)、縱坡/坡長(zhǎng)、地面標(biāo)高、設(shè)計(jì)標(biāo)高、填挖高度、地質(zhì)說(shuō)明等。
　　( 2) “直線與平曲線”。根據(jù)平面設(shè)計(jì)資料中的“直線曲線及轉(zhuǎn)角一覽表”繪出平面上的直線和曲線的位置及走向。直線段用水平線表示，平曲線為左偏時(shí)開口向上，右偏時(shí)開口向下，并在開口處注明交點(diǎn)編號(hào)及曲線半徑。注意開口的起點(diǎn)和終點(diǎn)要和該平曲線的起、終點(diǎn)的樁號(hào)相對(duì)應(yīng)。
　　( 3) “里程樁號(hào)”和“地面高程”。可直接由平面設(shè)計(jì)資料中的中樁記錄表或水準(zhǔn)測(cè)量提供的相應(yīng)樁號(hào)、地面高程得到，填寫時(shí)注意樁號(hào)與橫坐標(biāo)表示的實(shí)際里程要對(duì)應(yīng)。
　　( 4) 勾繪地面線。根據(jù)縱斷面圖資料部分的“里程樁號(hào)”和“地面高程”，在繪圖區(qū)相應(yīng)的位置按里程樁號(hào)先后點(diǎn)出各地面點(diǎn)在縱斷面圖中的具體位置，然后再用折線依次連接圖中的地面點(diǎn)，即得到縱斷面圖的地面線。
　　( 5) 繪制縱坡設(shè)計(jì)線。即進(jìn)行縱坡設(shè)計(jì)，是縱斷面設(shè)計(jì)的核心。
　　縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，一定要注意按照公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求，科學(xué)合理的確定路線的最大縱坡、最小縱坡及最大和最小坡長(zhǎng)限制，在高原地區(qū)還要考慮縱坡的折減。最大縱坡是縱斷面設(shè)計(jì)的重要控制指標(biāo)，主要考慮載重汽車的爬坡性能和通行能力。一般來(lái)說(shuō)，在克服高差一定的情況下，縱坡度越大，路線就越短，工程數(shù)量就越少，工程造價(jià)也就越低。但縱坡度較大時(shí)，汽車爬坡就越困難，尤其是積雪冰凍地區(qū)，路面結(jié)冰后對(duì)載重汽車的影響尤為顯著，同時(shí)也帶來(lái)了極大的行車安全隱患；縱坡度過(guò)小時(shí)，又會(huì)增大工程造價(jià)，有時(shí)在長(zhǎng)路段低填方處，還會(huì)影響到路線的縱向排水。除此之外，還應(yīng)滿足標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)緩和坡段、平均縱坡及合成坡度的相關(guān)規(guī)定，盡量使縱坡設(shè)計(jì)顧及到各個(gè)方面的要求。
　　在縱斷面圖上布置設(shè)計(jì)線時(shí)，要結(jié)合路線的平面地形圖及地質(zhì)勘察的有關(guān)資料，考慮設(shè)計(jì)標(biāo)高的要求。在平原地區(qū)，應(yīng)保證路基的最小填土高度符合標(biāo)準(zhǔn)的要求，即滿足路基處于干燥或中濕狀態(tài); 在丘陵區(qū)及山嶺區(qū)，主要考慮土石均衡，以降低工程造價(jià); 對(duì)于沿河路段，要從路基穩(wěn)定考慮，設(shè)計(jì)線應(yīng)在設(shè)計(jì)洪水位及計(jì)算水位0．5 m 高度以上，以保證足夠的安全儲(chǔ)備。
　　路線的各坡段縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，各級(jí)公路的最大縱坡值、陡坡限制坡長(zhǎng)和最小坡長(zhǎng)限制值，一般不要輕易采用，以便為以后公路升級(jí)改造或公路的改擴(kuò)建留下設(shè)計(jì)余地；必須采用時(shí)，應(yīng)進(jìn)行充分的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)論證。
　　縱坡設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)將路線的起點(diǎn)、終點(diǎn)、最小填土高度、最大開挖深度、橋涵的標(biāo)高限制、交叉點(diǎn)等起控制作用的控制點(diǎn)的位置標(biāo)注于縱斷面設(shè)計(jì)圖上; 接著要全面考慮路線設(shè)計(jì)要求及規(guī)范的規(guī)定，盡量考慮填挖的均衡性，試定出各坡段的縱坡線; 在劃分坡段時(shí)，注意相鄰兩坡段的交點(diǎn)即變坡點(diǎn)位置，應(yīng)盡量設(shè)在10 m 的整樁號(hào)處，且最好位于平曲線的曲中點(diǎn)附近或遠(yuǎn)離平曲線而設(shè)在直線上。以便在后續(xù)布設(shè)豎曲線時(shí)，使平曲線和豎曲線盡量重合或豎曲線完全包于平曲線中，為駕駛員提供最好的視覺(jué)誘導(dǎo)；或直接將平曲線和豎曲線拉開一定距離，以保證行車的安全性。
　　最后根據(jù)路線選線時(shí)縱坡的安排，調(diào)整圖上縱坡線，使設(shè)計(jì)和實(shí)地盡量相符; 要結(jié)合實(shí)際地形，特別注意檢查、核實(shí)高填深挖斷面處實(shí)地情況，必要時(shí)調(diào)整縱坡線，以保證設(shè)計(jì)出合理且符合要求的設(shè)計(jì)線。在變坡點(diǎn)處設(shè)置豎曲線時(shí)，應(yīng)注意使豎曲線的最小半徑和最小長(zhǎng)度符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。為了安全和舒適，豎曲線的半徑一般應(yīng)盡量選擇大一些，在公路路線縱斷面設(shè)計(jì)的實(shí)踐中，應(yīng)取技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中所列半徑的一般最小值的1．5 ～ 2．0 倍，即最小半徑的一般值。
　　另外，縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，還要考慮平、縱線形的組合。其組合應(yīng)能保證行車時(shí)視覺(jué)上的連續(xù)性，并有足夠的安全感、舒適感和美感; 平、縱線形的設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)一般不宜懸殊太大。
　　( 6) 填寫“坡度/坡長(zhǎng)”。在圖上定出縱坡設(shè)計(jì)線之后，就可根據(jù)圖上各坡段的起、終點(diǎn)的高程計(jì)算出該坡段的高差，各坡段的起終、點(diǎn)的樁號(hào)之差即為該坡段的坡長(zhǎng)，然后計(jì)算高差與坡長(zhǎng)的百分比，即為坡度。如5 /400，表示該坡段的坡長(zhǎng)是400 m，坡度是5%。
　　( 7) 計(jì)算設(shè)計(jì)高程。根據(jù)各坡段的坡度，計(jì)算各中樁的設(shè)計(jì)高程。中樁設(shè)計(jì)高程= 變坡點(diǎn)的高程± 樁號(hào)差× 坡度，式中的樁號(hào)差為該中樁樁號(hào)與變坡點(diǎn)的樁號(hào)之差，坡度為該樁所在坡段的坡度，坡度要以小數(shù)形式代入式中。計(jì)算上坡段中樁高程時(shí)用“+”，下坡段用“－”。若設(shè)置有豎曲線，則在豎曲線部分還應(yīng)計(jì)算高程改正值。用未考慮豎曲線時(shí)計(jì)算得到的中樁設(shè)計(jì)高程值，加上或減去改正值后得到的結(jié)果，作為該中樁的實(shí)際設(shè)計(jì)高程。
　　( 8) 填挖高度計(jì)算。填挖高度= 設(shè)計(jì)高程－ 地面高程，結(jié)果為正值時(shí)為填，負(fù)值時(shí)為挖。
　　( 9) 地質(zhì)概況。根據(jù)外業(yè)勘測(cè)資料，填寫沿線地質(zhì)情況。
　　另外，在縱斷面圖上，還可以標(biāo)注出相應(yīng)的水準(zhǔn)點(diǎn)的位置和標(biāo)高，有橋涵、隧道等構(gòu)造物時(shí)還應(yīng)標(biāo)注構(gòu)造物的位置、結(jié)構(gòu)類型及跨徑、長(zhǎng)度等信息，豎曲線的曲線要素等。
3 結(jié)語(yǔ)
　　上文簡(jiǎn)要探討了公路路線縱斷面設(shè)計(jì)的方法和思路。公路設(shè)計(jì)師應(yīng)注意在實(shí)踐的過(guò)程中不斷積累和總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)榭茖W(xué)、合理的設(shè)計(jì)方法和思路，將起到事半功倍的作用，使縱斷面設(shè)計(jì)更加趨于條理化、合理化、清晰化。隨著計(jì)算機(jī)的普及和人機(jī)動(dòng)態(tài)交互式設(shè)計(jì)軟件的發(fā)展，將使路線的縱斷面設(shè)計(jì)工作更加高效、快捷，公路設(shè)計(jì)師也能更好的從總體上掌握并控制公路的技術(shù)指標(biāo)和工程造價(jià)，為我國(guó)公路交通事業(yè)又好又快的發(fā)展做出更加突出的貢獻(xiàn)。