公路纵断面设计

公路纵断面设计

一、概述

1.纵断面设计定义

沿道路中心线纵向垂直剖切的一个立面。它表达了道路沿线起伏变化的状况。道路纵断面设计主要是根据道路的性质和等级，汽车类型和行驶性能，沿线地形、地物的状况，当地气候、水文、土质的条件以及排水的要求，具体确定纵坡的大小和各点的标高。为了适应行车的要求，各级公路和城市道路中的快速路、主干路及相邻坡度代数差大于1％的其他道路，在纵坡变更处均应设置竖曲线，因而，道路纵断面设计线是由直线和竖曲线所组成。

在纵断面图上，通过路中线的原地面上各桩点的高程，称为地面标高，相邻地面标高的起伏折线的连线，称为地面线。设计公路的路基边缘相邻标高的连线，称为设计线，设计线上表示路基边缘各点的标高，称为设计标高。在同一横断面上设计标高与地面标高之差，称为施工高度。当设计线在地面线以上时，路基构成填方路堤；当设计线在地面线以下时，路基构成挖方路堑。施工高度的大小直接反映了路堤的高度和路堑的深度。

2.纵断面设计原则

2.1设计原则

（1）纵坡设计必须符合《公路工程技术标准》中有关纵坡的各项规定，如各级公路的最大纵坡，按排水要求的最小纵坡等。

（2）为保证汽车以一定的车速安全顺利地通过，纵坡应具有一定的平顺性。

（3）对沿线的自然条件，应作通盘研究，依据不同的具体情况分别处理，使公路畅通和稳定。

（4）按路线起伏综合考虑农田水利方面的特殊要求。

（5）在水文条件不良或地下水位很高的路段，应考虑适当的路基高度。

（6）在保证路基的强度和稳定的前提下，争取填挖平衡，节省土石方及其他工程量，降低工程造价。

（7）考虑到今后公路改建时，尽量利用原有路面作为新路面的基层或面层的下层。

（8）纵坡设计应与平面设计密切配合协调。

2.2 城市道路纵断面设计原则

除参照公路纵断面设计的原则外，尚须注意下列各点：

（1）为使道路两侧街坊地面水的顺利排除，一般应使路缘石顶面标高低于两侧建筑物的地面标高。

（2）要为城市各种地下管线的埋设提供有利条件，并保证人防工程与各类管线有必要的最小覆土厚度。

（3）对一些具有影响的立面控制点，必须与道路平面控制点综合分析研究。

（4）应与相交的道路、广场等出入口有平顺的衔接。

（5）对非机动车行驶较多的道路，应充分考虑非机动车的爬坡能力和下坡时的安全性。

（6）研究附近地区的竖向设计，以协调城市地区的立面布置和填挖土石方的调配。

3.纵断面设计要求

城市道路纵断面设计的要求，除了前面讲述的最大和最小纵坡、坡长限制、合成坡度、平均纵坡、竖曲线最小半径和最短长度、平纵组合的要求以外，还应满足由城市道路的特点所决定的具体要求。

（1）纵断面设计应参照城市规划控制标高、适应临倚建筑立面布置以及沿路范围内地面水的排除。确定道路中线设计标高时，必须满足下列各控制点标高的要求。

（2）应与相交道路、街坊、广场和沿街建筑物的出入口有平顺的衔接。

（3）山城道路及新建道路的纵断面设计应尽量使土石方平衡。在保证路基稳定的条件下，力求设计线与地面线接近，以减少土石方工程数量，保持原有天然稳定状态。

（4）旧路改建宜尽量利用原有路面，若加铺结构层时，不得影响沿路范围的排水。

（5）机动车与非机动车混合行驶的车行道，最大纵坡宜不大于3％，以满足非机动车爬坡能力的要求。

（6）道路最小纵坡应不小于0.5％，困难时不小于O.3％，特别困难情况下小于0.3％时，应设置锯齿形街沟或采取其它综合排水措施。

（7）道路纵断面设计必须满足城市各种地下管线最小覆土深度的要求。

二、纵坡设计的一般规定与要求

1.纵坡设计的一般要求

（1）纵坡设计必须满足《公路工程技术标准》中的各项规定。

（2）为保证汽车能以一定的车速安全舒顺地行驶，纵坡应具有—定的平顺性，起伏不宜过大及过于频繁。尽量避免采用极限纵坡值．缓和坡段应自然地配合地形设置，在连续采用极限长度的陡坡之间，不宜插入最短的缓和坡段，以争取较均匀的纵坡。垭口附近的纵坡应尽量放缓一些。连续上坡或下坡路段，应避免设置反坡。

（3）纵坡设计时，应对沿线的地形、地质、水文、气候等自然条件综合考虑，根据不同的具体情况妥善处理，以保证公路的畅通和稳定。

（4）地下水位较高的平原微丘区和潮湿地带的路段，应满足最小填土高度的要求，以保证路基稳定。

（5）纵坡设计在一般情况下应考虑填挖平衡，并尽量利用挖方运作就近路段填方，减少借方和废方，以降低工程造价。

（6）纵坡设计时，应照顾当地民间运输工具、农业机械、农田水利等方面的特殊要求。

2.最大纵坡与最小纵坡

2.1 最大纵坡

最大纵坡是指各级公路容许采用的最大坡度值，它是公路纵断面设计的重要控制指标。

（1）确定最大纵坡应考虑的因素

①汽车的动力特性：要根据公路上主要行驶车辆的牵引性能确定。在一定的行驶速度条件下确定。

②公路等级愈高，要求行车速度愈快，但从汽车的动力特性可知其爬坡能力愈低，因此不同等级的公路有不同的最大纵坡值。

③自然因素：公路所经地区的地形、气候、海拔高度等自然因素，对汽车行驶条件和爬坡能力也有很大的影响。

（2）最大纵坡的确定

最大纵坡的确定主要取决于汽车的动力性能、公路等级和自然因素，但另一方面还必须保证行车安全。

表2-3-1 最大纵坡

高速公路受地形条件或其他特殊情况限制时，经技术经济论证合理，最大纵坡可增加1％。

在非汽车交通比例较大的路段，可根据具体情况将纵坡适当放缓，平原、微丘区一般不大于2％～3％；山岭、重丘区一般不大于4％～5％。

小桥涵处的纵坡可按表1-3-1的限值设计，但大、中桥上的纵坡不宜大于4％，桥头引道纵坡不大于5％；位于城镇附近非汽车交通量较大的路段，桥上及桥头引道纵坡均不得大于3％；紧接大、中桥桥头两端的桥头引道纵坡应与桥上纵坡一致。

隧道内的纵坡不应大于3％，并不小于0.3％；独立的明洞和长度小于50m 的隧道其纵坡不受此限；紧接隧道洞口的路线纵坡应与隧道内纵坡相同。

（3）高原地区纵坡折减

《公路工程技术标准》规定在海拔3000m以上的高原地区，各级公路的最大纵坡值应按表2-3-2的规定予以折减，最大纵坡折减后若小于4％，则仍采用4％。

表2-3-2 高原纵坡折减值

2.2 最小纵坡

《公路工程技术标准》规定，在各级公路的长路堑路段，以及其他横向排水不畅的路段，均应采用不小于0.3％的纵坡，否则应对其边沟作纵向排水设计。干旱地区以及横向排水良好的路段，其最小纵坡可不受上述限制。

3.坡长限制与缓和坡段

3.1 坡长限制与缓和坡段

坡长限制包括最小坡长和最大坡长两个方面的内容。

（1）最小坡长限制