公路路線(xiàn)縱斷面設計是公路設計中非常重要的一個(gè)環(huán)節，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)標準》的相關(guān)規定；其次要綜合考慮沿線(xiàn)自然地形、地質(zhì)、水文、氣候等因素；最后還要從經(jīng)濟的角度出發(fā)，盡量考慮填挖均衡。本文探討了傳統的公路路線(xiàn)縱斷面設計方法和步驟，對于公路設計初學(xué)者具有一定的參考價(jià)值。
公路的縱斷面是指沿著(zhù)道路的中線(xiàn)豎著(zhù)剖開(kāi)以后再展開(kāi)，由平坡線(xiàn)、坡線(xiàn)、豎曲線(xiàn)等三個(gè)幾個(gè)要素組成，它是對設計路線(xiàn)的縱向坡度和中線(xiàn)地面高低起伏的反映，是道路設計的重要組成部分。       1 路線(xiàn)縱斷面設計依據的相關(guān)資料
　　路線(xiàn)縱斷面設計通常是在平面線(xiàn)形初定之后，結合地形、地物、環(huán)境和土石方工程量等條件，將構成縱斷面線(xiàn)形的幾何要素進(jìn)行合理組合，滿(mǎn)足行車(chē)安全、舒適、與環(huán)境協(xié)調、工程經(jīng)濟的要求。路線(xiàn)縱斷面設計之前，要有路線(xiàn)的平面地形圖、直線(xiàn)曲線(xiàn)及轉角一覽表、水準測量記錄表、沿線(xiàn)構造物設置等外業(yè)調查資料、地質(zhì)勘察資料、公路設計等級、公路工程技術(shù)標準、路線(xiàn)設計規范等相關(guān)資料。
　　2 繪制路線(xiàn)縱斷面設計圖
　　路線(xiàn)縱斷面設計圖的繪制，是縱斷面設計的主要任務(wù)，設計時(shí)要綜合考慮多方面的因素和要求。傳統的人工路線(xiàn)縱斷面設計工作具體步驟和思路如下：
　　2. 1 建立直角坐標系
　　路線(xiàn)縱斷面圖采用直角坐標系，以橫坐標表示路線(xiàn)的里程，縱坐標表示高程。通常情況下，在山嶺區橫坐標采用1∶2 000的比例，縱坐標采用1∶200 的比例; 在丘陵區和平原區，橫坐標采用1∶5 000 的比例，縱坐標采用1∶500 的比例。建立坐標系時(shí)應注意，首先，要把該坐標系的坐標原點(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(guān)和圖的直觀(guān)效果受到影響。另外在該圖紙的適當位置應注明橫、縱坐標所用的比例。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，分母表示圖紙總張數，分子表示本張圖紙的序號。
　　橫、縱坐標的單位都用米表示，縱坐標上要標注數字，也可將其繪成標有刻度的標尺。
　　2. 2 繪制縱斷面設計圖
　　( 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(xiàn)與平曲線(xiàn)、里程樁號、縱坡/坡長(cháng)、地面標高、設計標高、填挖高度、地質(zhì)說(shuō)明等。
　　( 2) “直線(xiàn)與平曲線(xiàn)”。根據平面設計資料中的“直線(xiàn)曲線(xiàn)及轉角一覽表”繪出平面上的直線(xiàn)和曲線(xiàn)的位置及走向。直線(xiàn)段用水平線(xiàn)表示，平曲線(xiàn)為左偏時(shí)開(kāi)口向上，右偏時(shí)開(kāi)口向下，并在開(kāi)口處注明交點(diǎn)編號及曲線(xiàn)半徑。注意開(kāi)口的起點(diǎn)和終點(diǎn)要和該平曲線(xiàn)的起、終點(diǎn)的樁號相對應。
　　( 3) “里程樁號”和“地面高程”?？芍苯佑善矫嬖O計資料中的中樁記錄表或水準測量提供的相應樁號、地面高程得到，填寫(xiě)時(shí)注意樁號與橫坐標表示的實(shí)際里程要對應。
　　( 4) 勾繪地面線(xiàn)。根據縱斷面圖資料部分的“里程樁號”和“地面高程”，在繪圖區相應的位置按里程樁號先后點(diǎn)出各地面點(diǎn)在縱斷面圖中的具體位置，然后再用折線(xiàn)依次連接圖中的地面點(diǎn)，即得到縱斷面圖的地面線(xiàn)。
　　( 5) 繪制縱坡設計線(xiàn)。即進(jìn)行縱坡設計，是縱斷面設計的核心。
　　縱坡設計時(shí)，一定要注意按照公路工程技術(shù)標準的要求，科學(xué)合理的確定路線(xiàn)的最大縱坡、最小縱坡及最大和最小坡長(cháng)限制，在高原地區還要考慮縱坡的折減。最大縱坡是縱斷面設計的重要控制指標，主要考慮載重汽車(chē)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(xiàn)就越短，工程數量就越少，工程造價(jià)也就越低。但縱坡度較大時(shí)，汽車(chē)爬坡就越困難，尤其是積雪冰凍地區，路面結冰后對載重汽車(chē)的影響尤為顯著(zhù)，同時(shí)也帶來(lái)了極大的行車(chē)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(cháng)路段低填方處，還會(huì )影響到路線(xiàn)的縱向排水。除此之外，還應滿(mǎn)足標準中對緩和坡段、平均縱坡及合成坡度的相關(guān)規定，盡量使縱坡設計顧及到各個(gè)方面的要求。
　　在縱斷面圖上布置設計線(xiàn)時(shí)，要結合路線(xiàn)的平面地形圖及地質(zhì)勘察的有關(guān)資料，考慮設計標高的要求。在平原地區，應保證路基的最小填土高度符合標準的要求，即滿(mǎn)足路基處于干燥或中濕狀態(tài); 在丘陵區及山嶺區，主要考慮土石均衡，以降低工程造價(jià); 對于沿河路段，要從路基穩定考慮，設計線(xiàn)應在設計洪水位及計算水位0．5 m 高度以上，以保證足夠的安全儲備。
　　路線(xiàn)的各坡段縱坡設計時(shí)，各級公路的最大縱坡值、陡坡限制坡長(cháng)和最小坡長(cháng)限制值，一般不要輕易采用，以便為以后公路升級改造或公路的改擴建留下設計余地；必須采用時(shí)，應進(jìn)行充分的技術(shù)、經(jīng)濟論證。
　　縱坡設計時(shí)，首先應將路線(xiàn)的起點(diǎn)、終點(diǎn)、最小填土高度、最大開(kāi)挖深度、橋涵的標高限制、交叉點(diǎn)等起控制作用的控制點(diǎn)的位置標注于縱斷面設計圖上; 接著(zhù)要全面考慮路線(xiàn)設計要求及規范的規定，盡量考慮填挖的均衡性，試定出各坡段的縱坡線(xiàn); 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，應盡量設在10 m 的整樁號處，且最好位于平曲線(xiàn)的曲中點(diǎn)附近或遠離平曲線(xiàn)而設在直線(xiàn)上。以便在后續布設豎曲線(xiàn)時(shí)，使平曲線(xiàn)和豎曲線(xiàn)盡量重合或豎曲線(xiàn)完全包于平曲線(xiàn)中，為駕駛員提供最好的視覺(jué)誘導；或直接將平曲線(xiàn)和豎曲線(xiàn)拉開(kāi)一定距離，以保證行車(chē)的安全性。
　　最后根據路線(xiàn)選線(xiàn)時(shí)縱坡的安排，調整圖上縱坡線(xiàn)，使設計和實(shí)地盡量相符; 要結合實(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)調整縱坡線(xiàn)，以保證設計出合理且符合要求的設計線(xiàn)。在變坡點(diǎn)處設置豎曲線(xiàn)時(shí)，應注意使豎曲線(xiàn)的最小半徑和最小長(cháng)度符合技術(shù)標準的要求。為了安全和舒適，豎曲線(xiàn)的半徑一般應盡量選擇大一些，在公路路線(xiàn)縱斷面設計的實(shí)踐中，應取技術(shù)標準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，縱斷面設計時(shí)，還要考慮平、縱線(xiàn)形的組合。其組合應能保證行車(chē)時(shí)視覺(jué)上的連續性，并有足夠的安全感、舒適感和美感; 平、縱線(xiàn)形的設計技術(shù)指標一般不宜懸殊太大。
　　( 6) 填寫(xiě)“坡度/坡長(cháng)”。在圖上定出縱坡設計線(xiàn)之后，就可根據圖上各坡段的起、終點(diǎn)的高程計算出該坡段的高差，各坡段的起終、點(diǎn)的樁號之差即為該坡段的坡長(cháng)，然后計算高差與坡長(cháng)的百分比，即為坡度。如5 /400，表示該坡段的坡長(cháng)是400 m，坡度是5%。
　　( 7) 計算設計高程。根據各坡段的坡度，計算各中樁的設計高程。中樁設計高程= 變坡點(diǎn)的高程± 樁號差× 坡度，式中的樁號差為該中樁樁號與變坡點(diǎn)的樁號之差，坡度為該樁所在坡段的坡度，坡度要以小數形式代入式中。計算上坡段中樁高程時(shí)用“+”，下坡段用“－”。若設置有豎曲線(xiàn)，則在豎曲線(xiàn)部分還應計算高程改正值。用未考慮豎曲線(xiàn)時(shí)計算得到的中樁設計高程值，加上或減去改正值后得到的結果，作為該中樁的實(shí)際設計高程。
　　( 8) 填挖高度計算。填挖高度= 設計高程－ 地面高程，結果為正值時(shí)為填，負值時(shí)為挖。
　　( 9) 地質(zhì)概況。根據外業(yè)勘測資料，填寫(xiě)沿線(xiàn)地質(zhì)情況。
　　另外，在縱斷面圖上，還可以標注出相應的水準點(diǎn)的位置和標高，有橋涵、隧道等構造物時(shí)還應標注構造物的位置、結構類(lèi)型及跨徑、長(cháng)度等信息，豎曲線(xiàn)的曲線(xiàn)要素等。
3 結語(yǔ)
　　上文簡(jiǎn)要探討了公路路線(xiàn)縱斷面設計的方法和思路。公路設計師應注意在實(shí)踐的過(guò)程中不斷積累和總結設計經(jīng)驗，因為科學(xué)、合理的設計方法和思路，將起到事半功倍的作用，使縱斷面設計更加趨于條理化、合理化、清晰化。隨著(zhù)計算機的普及和人機動(dòng)態(tài)交互式設計軟件的發(fā)展，將使路線(xiàn)的縱斷面設計工作更加高效、快捷，公路設計師也能更好的從總體上掌握并控制公路的技術(shù)指標和工程造價(jià)，為我國公路交通事業(yè)又好又快的發(fā)展做出更加突出的貢獻。