高速公路线性设计与景观设计

高速公路线形设计与景观设计摘要：高速公路行车车速快、通行能力强、行车安全以及行车舒适等优点，改革开放以来，高速公路为国家经济的带动起着很大的作用。高速公路的这些优点都离不开线性设计和景观设计，好的线性设计可以使车辆行驶流畅，好的景观设计让旅行者心情更舒畅。关键字：高速公路，线性设，计景观设计正文：高速公路是经济发展对交通需求的客观反应，是交通现代化的重要标志之一，它与普通公路有很大的区别，对线形设计和景观设计要求严格，使车辆行驶高速、连续、安全、舒适地行驶。要设计好一条好的高速公路不是一件容易的事情，需要设计者对很多方面进行思考和论证，下面我就对高速公路的线形和景观设计进行讨论。一：高速公路的平面线形设计不管是高速公路还是低等级公路，路线平面线形通常都是是直线、圆曲线和缓和曲线三种基本线形要素的组合。直线是采用较多的线形，因为它有最直接、最简单、易于布设、方向明确等特点，但是直线线形也不是完美的，它面对有些问题时变得不灵活，难以适应地形、地物，有时不易与周围景观相协调，因而在设计中不会全部用直线进行设计，而且直线过长，易使驾驶者感到疲劳犯困，易造成车速过快，并使驾驶者目测车距容易产生误差而引发事故。直线设计应考虑周全，但对于长大桥、长隧道及其连接线区间，考虑到施工方便、经济以及安全因素，还是应适当灵活的采用直线，节省工程造价。为了达到设计要求，改善道路线形的美观，曲线也是设计者要认真考虑和斟酌的，好的曲线设计对道路的行车安全和美观作用很大。一些发达国家如日本、德国等，强调高速公路平面线形以曲线为主的理念。日本的九州高速公路全部为曲线，东名线96%为曲线；德国的规范规定，直线长度不得超过20倍设计速度的值。而我国的京沈高速、京开高速、八达岭高速、京承高速、首都机场北线高速等都以曲线设计为主。1：直线设计直线设计可有长直线和最小直线长度设计组成，长直线主要出现在平原微丘区的线形设计中。我国的现行规范对直线的最大长度未作明确的规定，但设计中通常参照德国的规范，最大直线长度以20倍设计速度的值控制，即对120km/h的设计速度，直线长度最大可用到2400m。北京已建成的京沈高速、京开高速、八达岭高速、首都机场北线高速的直线最大长度都未超过这个值，只在京承高速二期平行潮河段有个例外。国外如日本根据实践经验和驾驶者在长直线段上行车的心理和生理反应，规定直线最大长度以不超过72s行程为宜；德国的规范规定，直线长度不得超过20倍设计速度的值；法国规定长直线应用至少5000m的大半径曲线代替。《公路路线设计规范》①规定“对于设计速度大于或等于60km/h的公路，同向曲线之间最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（km/h）的6倍为宜；反向曲线之间最小直线长度（以m计）以不小于设计速度（km/h）的2倍为宜。”互相通视的同向或反向平曲线，如果其间直线长度过短，容易把直线和2个平曲线看成是反向弯道，使整个线形缺乏连续性。在两同向曲线之间插入较短的直线是不适宜的，由于车辆驶离一个弯道而进入另一个弯道的过程中，驾驶者要使方向盘做反向扭转，这一过程需要一定的时间维持直线方向运行，因此两同向曲线之间要求有较长的直线。根据路线透视图和实践检验看，最小直线长度最好控制在8倍左右.2：圆曲线我国现行规范没有对圆曲线最大长度作出明确规定。圆曲线长度一般应大于汽车按设计速度行驶3s的行程，车辆在较长曲线上行驶，尽管曲线本身较直线柔和，但驾驶者在同一曲率半径上行驶时，方向盘几乎与在直线上行驶一样无需做大的调整。如果半径达到7000m~9000m，则视线集中的300m~600m范围内视觉效果近乎于直线。在沿线景观不富有变化的情况下，同样易使驾驶者感到疲劳、枯燥。就曲线间线形协调、连续而言，圆曲线长度一般应取实际长度的8倍左右，即1500m~2500m（对应设计速度60km/h~120km/h）为宜，最大圆曲线长度最好不要超过3000m。这点对平纵整体组合设计也显得十分重要。在高速公路的弯道上,设置于中央分隔带上的护栏及防眩等设施,可能会对驾驶员视线产生影响。最新规范规定的设计速度为120km/h、100km/h和80km/h的高速公路,所对应的圆曲线一般最小半径分别是1000m、700m和400m。当高速公路采用5规范6规定的圆曲线一般最小半径值时,其内侧行车道能提供的几何视距分别为142m、119m和90m,而能够保证最新规范规定的停车视距最小圆曲线半径分别为2204m、1279m和604m②。在山岭重丘区，圆曲线半径尽可能采用规范所规定的极限半径的3~5倍，最低以不小于2倍为宜。在平原微丘区，应尽可能采用较大圆曲线半径，最好能选用大于不设超高的平曲线半径，这样线形流畅、行车舒顺，路面排水则可通过路拱横坡得以解决。因此一般最小半径值的确定,应综合考虑如下几方面因素:(1)汽车在一般最小半径上以设计速度或以接近设计速度行驶时,能确保安全,而不需要采取其他的辅助处理措施。(2)汽车在一般最小半径上以设计速度或以接近设计速度行驶时,旅客能有充分的舒适感。(3)一般最小半径应具有普遍适用性,在一条公路中至少应有90%以上的圆曲线都能达到这种半径值。在一般地形条件下,基本上都能够达到这种半径;在复杂地形条件下,采用这种半径不致过多地增加工程规模。(4)特定地形条件下驾驶者对平曲线一般最小半径的期望值(经验值)。:3：缓和曲线直线同圆曲线（半径小于不设超高最小半径的圆曲线）或不同半径的圆曲线之间相互连接时，规范规定期间应设置缓和曲线。由于汽车行驶轨迹非常接近回旋线，加上回旋线线形美观、顺滑、柔和，能诱导视觉，符合驾驶者的视觉和心理要求，因此缓和曲线采用回旋线。缓和曲线是线形设计要素之一，在确定其长度时，首先应考虑的是离心加速度变化率及使驾驶者感觉舒适、线形视觉良好所需的长度，其次才是超高缓和渐变率所需的长度。为在视觉上获得美观、圆滑的线形，缓和曲线长度应随圆曲线半径的增大而增长，但是，有时由于采用较长的缓和曲线而又限于交点间距不足，不得不减小圆曲线半径来适应。在线形设计中，圆曲线的半径是首要的，如果圆曲线半径过小，即使缓和曲线再长，其对行车的舒适、安全也是不利的。如果缓和曲线太长，会使驾驶者感到后一段曲线曲率增加的很快，往往要不时地踩刹车，感觉不舒顺，因此缓和曲线长度应为L=R~R/9。另外，对于较长的缓和曲线，特别是反向缓和曲线，应尽量避开人工构造物区间，以免造成构造物的设计难度、构造物曲折及排水不畅。二：平、纵面组合设计高速公路线形设计中，不能忽视路线的平、纵面组合设计的重要性。竖曲线与平曲线一一对应，两者重合，竖曲线完全包在平曲线之内，是平、纵最好的组合。对于长而缓的平曲线，应当采用平顺而流畅的纵坡，且平、竖曲线都应采用较大的半径，特别是凹型竖曲线处，两者的半径更应该大些。要避免在凸型竖曲线的顶部和凹型竖曲线的底部设置小半径平曲线③。对于凸型竖曲线，这种组合失去了引导视线的作用，使驾驶者感到茫然；对于凹型竖曲线，只要线形要素较大，行车可能不危险，但线形会显得扭曲，不顺适美观。同理，也不能把竖曲线的顶部或底部设置在反向平曲线的拐点处或设置在缓和曲线段内，以免造成路面排水不畅。一个长的平曲线内设有几个竖曲线，或一个长的竖曲线内含有几个平曲线，这样的线形组合看起来很别扭，特别是当坡差较大时尤为明显，容易使驾驶者把公路看成是被分割成了几段似的，这样的组合应避免。确有困难时，一般一个长的平曲线内设置竖曲线的数目不应超过3个，使驾驶者在任何地段所看到的纵坡变化不超过3个为宜。竖曲线半径应与所对应的平曲线半径相协调，良好的立体线形是平、竖曲线的均衡与配合来获得的。平曲线半径较大时，竖曲线半径也应相应增大；平曲线较长时，竖曲线长度也应相应增长。三：高速公路景观设计高速公路是社会发展的产物，但是路域范围内的:自然生态环境也遭到了破坏，汽车噪音、汽车尾气对环境的污染日益加剧，因此要加强公路建设中的生态工程设计，对沿线生态环境的保护、恢复以及景观美化方面的要求要提高。1：高速公路的景观设计意义在高速公路上，大量的车流造成司机精神高度紧张，长时间开车让驾驶者感到疲惫和枯燥，这样就埋下了安全隐患。随着社会经济的高速发展，人民生活水平的不断提高，人们对精神文化生活及生活环境有了更高层次的要求，人们的出行不再是满足于位置转移的心态，而是要求在出行办事的同时能尝试到轻松的感觉，这就要求高速公路的运行空间环境应该是高质量的，既要求在满足安全、快速、便利的同时，又要求做到美观漂亮。为此，公路建设在注意道路的安全性、可驶性、便利性和耐久性的同时，要引入环保、美化、人文的概念，因此要把高速公路的景观设计作为一项重要内容加以考虑。2：高速公路景观设计内容（1）：中央分隔带高速公路公路中央分隔带绿化主要功能是对驾乘人员形成良好的视觉引导，防止眩光在夜晚对司机行车视线产生的影响，提高行车安全，同时丰富路域景观，减少视觉疲劳。防眩树种选择以常绿、树形防眩、抗污染、抗风抗旱、适应性强、树形整齐、生长缓慢的为宜，花灌木在选择上以适应性强、花期长、花色不宜太艳丽为宜。常见栽植形式是以防眩光的常绿乔灌木规则种，如蜀桧柏、珊瑚树等。同时色叶开花乔灌木及底层地被结合种植，一般以色叶开花乔灌木作为点缀美化品种，起到引导视线，丰富路域作用。通常选用的色叶开花乔灌木多为浅根性、侧根较发达的树种，同时是耐修剪、易造型、花期较长的树种，如紫薇、紫叶李、海桐球、红叶石楠、小叶女贞等。（2）：边坡、护坡道、隔离栅内侧绿化带边坡、护坡道、隔离栅内侧绿化带绿其主要作用是保护路基边坡，稳定路基，减少水土流失，同时丰富公路景观，隔离外界干扰。主要采用乔、灌木相结合的形式，在树种选择上应遵循落叶与常绿间植，或落叶乔木连续栽植，达到层次分明，丰富景观的作用。高边坡的景观绿化应在保证稳固安全的前提下，结合边坡防护，进行景观设计，以生态覆绿、生态延伸为主题，主要采用上垂下爬的模式，底层种植夹竹桃、爬山虎这些高大的灌木或攀缘植物，碎落台种植云南黄馨这类下挂的灌木，对开挖造成的破坏进行遮挡。挖方土质边坡宜栽植多年生耐旱、耐瘠薄的草本植物与当地适应性强的低矮灌木来固坡。挖方石质边坡宜采用上垂下挂的绿化方式，通过植物的覆盖，增加美观，可选用阳性、抗性强的攀援和垂挂类植物，如爬山虎、云南黄馨等。填方段边坡绿化应以防护、美化环境为目的，栽植适应性强的灌木或小乔木达到水土保持的目的，如夹竹桃、海桐球、紫薇、紫叶李、云南黄馨等。边沟内外侧及护坡道绿地以绿化生态保护为目的，兼顾美化环境，可常绿落叶乔木相搭配，注重季相变化，如香樟、栾树、大叶女贞等。隔离栅绿化以隔离保护、丰富路域景观为主，选择适应性强的藤本进行垂直绿化。(3)：互通立交绿化互通立交绿化主要起诱导视线，减少水土流失，美化环境，丰富道路景观的作用。而绿化是互通立交景观的重要组成部分，它兼起到宏观景观和微观景观的作用。互通立交区与中分带、边坡相比立地条件较好，多为就近取土形成，且由于高速公路互通区多选择在农田平地附近，故土壤质地较好，有利于植物生长，但是由于现有高速公路互通立交都没有独立的灌溉系统，因此存在后期养护困难的问题，所以在苗木选择上还是以抗性强、耐干旱高温的植物为宜。绿化主要以乔灌木、草皮为主，从工程条件看，这些花草树木对路基边坡有一个稳定作用，此外它们对现有的景观还能起到补充的作用，调整工程中难以避免的景观影响，并同时保持了生态平衡。位于匝道两侧的矮小灌木、草皮对景观还起着良好的衬托作用。作为互通的绿化，还需设计一些集中的景观绿化，如在匝道所包围着的区域内可适当栽植观费陡花卉，形成有地方特色的景观效果。(4)：停车区、管理所、养护工区、收费站(服务区)等公路附属设施高速公路附属设施景观绿化以美化为主，创造优美、舒适的工作和生活空间，以及适宜的休憩、休闲环境。服务区、收费站区的建筑构造物一般比较新颖别致，外观美丽设施先进，具有强烈的现代感，视觉标志性较强，而且通常有较大的空间，绿化用地较充足且立地条件较好，后期的养护管理也比高速公路其他绿化地块方便。服务区、停车区的景观绿化设计主要考虑结合道路