高速公路改擴(kuò)建路線設(shè)計方法研究

彭向敏

規(guī)劃設(shè)計 Planning and design

高速公路改擴(kuò)建路線設(shè)計方法研究

彭向敏

（中國公路工程咨詢集團(tuán)有限公司，北京 100089）

在高速公路建設(shè)過程中，施工質(zhì)量受到投資成本、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求的制約，早期高速公路一般采用雙向四車道。但近幾年來，我國經(jīng)濟(jì)生活水平不斷提高，交通流量隨之增大，對高速公路的需求也越來越大。因此，項(xiàng)目前期規(guī)劃中的高速公路已逐漸不能滿足現(xiàn)代出行和交通的需求，需要對高速公路進(jìn)行改擴(kuò)建。為保證改擴(kuò)建工程的質(zhì)量和效益，改擴(kuò)建線路應(yīng)首先進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計。

高速公路；改擴(kuò)建；線路設(shè)計

0 前言

現(xiàn)在，我國的經(jīng)濟(jì)在不斷的發(fā)展進(jìn)步，道路工程也隨之不斷的增加。各種道路工程中，高速公路的地位越來越高，它不僅能滿足人們的出行需要，而且能促進(jìn)城市之間的交流與交往，對區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有好處?，F(xiàn)在，有許多高速公路已經(jīng)比較陳舊，已逐漸不能滿足現(xiàn)代化交通的需要。因此，高速公路改擴(kuò)建是必要的，本文對高速公路改擴(kuò)建線路的設(shè)計方法進(jìn)行了研究和闡述。

1 高速公路改擴(kuò)建的方式和原則

1.1 方式

高速公路改擴(kuò)建工程中，最主要的建設(shè)內(nèi)容是拓寬道路，鋪筑路面，從而提高公路的運(yùn)行能力，使高速公路的寬度和平整度達(dá)到現(xiàn)代交通的要求。通過對現(xiàn)有工程案例的分析，歸納出高速公路改擴(kuò)建的設(shè)計模式，常見的設(shè)計模式包括單側(cè)分離式、混合加寬式、單側(cè)拼接式、兩側(cè)分離式等，由于地形、環(huán)境等因素的影響，不同地區(qū)對高速公路改擴(kuò)建的設(shè)計模式存在較大差異。就平原地區(qū)而言，這樣的地區(qū)比較平坦寬闊，所以通常采用兩側(cè)拼接的方式。而山地多為崎嶇地形，常采用單面加寬的改造方式?？筛鶕?jù)具體情況選擇合理的施工模式，既可采用單一施工模式，也可采用多種施工模式相結(jié)合的施工模式。

1.2 原則

高速公路改擴(kuò)建時，為保證改擴(kuò)建質(zhì)量，應(yīng)遵循相應(yīng)的施工原則。改建、擴(kuò)建是指在原有工程的基礎(chǔ)上，對原有工程的設(shè)計方案和數(shù)據(jù)信息進(jìn)行應(yīng)用和分析，再進(jìn)行改建、擴(kuò)建設(shè)計，以實(shí)現(xiàn)高速公路升級改造。應(yīng)遵循原規(guī)劃的基本原則，保證改擴(kuò)建的合理性，避免對周邊居民造成過大影響，同時盡量保護(hù)好土地環(huán)境。在遵循設(shè)計原則的同時，也要遵循安全原則，這就要求我們要增強(qiáng)安全意識，把安全放在工程建設(shè)的首要位置。實(shí)踐證明，既要保證原有公路的基礎(chǔ)不受破壞，又要做好新建公路的安全運(yùn)營工作。應(yīng)全面分析線路，對易發(fā)生故障的路段進(jìn)行改造、修正，消除安全隱患，確保行車安全。部分老式高速公路上的警示牌已不復(fù)存在，嚴(yán)重影響了交通運(yùn)輸安全，不利于駕駛員辨別方向和路線，在行駛過程中容易發(fā)生交通事故。因此，在改擴(kuò)建工程中，需要加強(qiáng)對指示牌的維護(hù)或補(bǔ)充，以確保指示信息的完整，從而保證行車安全、平穩(wěn)。另外，還要對原線進(jìn)行認(rèn)真全面的檢查，掌握原線存在的安全隱患，做好統(tǒng)計排查工作。比如在隧道、橋梁等建筑施工中，由于線路的特殊性，必須對線路進(jìn)行檢查，根據(jù)檢查結(jié)果對線路進(jìn)行改造，以保證改造方案的合理性。

2 影響高速公路改擴(kuò)建設(shè)的主要因素

2.1 線路因素

高速公路設(shè)計過程中，應(yīng)根據(jù)路況指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計，該指標(biāo)主要對改擴(kuò)建路段的設(shè)計參數(shù)提出要求，并可作為評價改擴(kuò)建路段與原路段是否匹配的參考依據(jù)，只有符合路況標(biāo)準(zhǔn)，才能保證高速公路的服務(wù)水平，從而使車輛在高速公路上的行駛體驗(yàn)更舒適、安全。

2.2 工程因素

技術(shù)和方法是影響工程質(zhì)量的主要因素，改擴(kuò)建工程往往需要增加許多新的內(nèi)容，因此施工難度往往較大，要掌握改擴(kuò)建工程的特點(diǎn)和要求，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行方案設(shè)計，以保證技術(shù)、方法和工藝符合改擴(kuò)建工程的要求。

2.3 經(jīng)濟(jì)因素

改建、擴(kuò)建過程中要耗費(fèi)大量的經(jīng)濟(jì)成本，而成本的高低是決定改建、擴(kuò)建項(xiàng)目可行性的最主要因素。因此，也應(yīng)從成本和效益兩方面考慮，既要滿足通行需求，又要保證經(jīng)濟(jì)收益，達(dá)到低投入高回報的建設(shè)效果。

3 高速公路路線設(shè)計原則

針對線路設(shè)計中存在安全隱患的影響因素分析，確定規(guī)范檢查，路線設(shè)計原則主要從以下幾個方面著手分析：

（1）平面設(shè)計

道路平面線形包括直線、圓曲線、緩和曲線，設(shè)計過程中要做好直線與曲線的組合。

直線距離短，直捷，通視條件好；汽車在直線上行駛受力簡單，方向明確，駕駛操作簡易；便于測設(shè)；直線線形大多難于與地形相協(xié)調(diào)，若長度運(yùn)用不當(dāng)，不僅破壞了線形的連續(xù)性，也不便達(dá)到線形設(shè)計自身的協(xié)調(diào)；過長的直線易使駕駛?cè)烁械絾握{(diào)、疲倦，難以目測車間間距。

《規(guī)范》規(guī)定，直線的最大長度和最小長度應(yīng)有所控制。一條公路的直線與曲線的長度設(shè)計應(yīng)合理。合理利用地形和避免采用長直線。

圓曲線，是適應(yīng)地形曲折變化和其它自然條件影響而設(shè)置的。圓曲線具有易與地形相適應(yīng)、可循性好、線形美觀等優(yōu)點(diǎn)，使用十分普遍。

緩和曲線，當(dāng)汽車從直線駛?cè)肭€時，為克服離心力，必須在直線和曲線之間設(shè)置緩和曲線。

（2）路線縱面設(shè)計的內(nèi)容一般要考慮以下幾個方面：一是縱向坡度不得過大，不得超過國家規(guī)定的最大值。二是縱向坡度不得過長，不得超過規(guī)定的范圍。三是縱向曲線半徑的設(shè)計一定要控制好角度范圍，公路路基坡度不宜過小，否則易造成路面積水漫過，影響路面的運(yùn)行穩(wěn)定。最后高填方過高的線路會使事故發(fā)生率增加，需要引起重視。

（3）橫斷面主要針對的是路面的寬度、爬坡車道的寬度，以及一系列的應(yīng)急停車平面。綜合考慮車輛行駛速度和通行能力等多方面因素，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，高速公路每個車道寬3.75m，路緣寬度必須大于半米，硬路肩寬度宜為3m。車輛在爬坡過程中，需要嚴(yán)格控制好制動溫度，當(dāng)制動溫度超過限位值，即超過260℃后，就有可能發(fā)生制動失靈等現(xiàn)象，要選擇適當(dāng)?shù)臏p速方法，如使用避險帶等，來減緩車速。在線路設(shè)計中遇到因當(dāng)?shù)氐乩項(xiàng)l件無法避免的連續(xù)轉(zhuǎn)彎情況時，應(yīng)設(shè)置科學(xué)合理的避難點(diǎn)，以利于對大貨車剎車失靈的有效控制，降低山區(qū)線路事故發(fā)生率。

4 高速公路改擴(kuò)建設(shè)計方法

4.1 數(shù)字化勘測

高速公路改擴(kuò)建工程中，采用現(xiàn)代數(shù)字測量技術(shù)，可提高測量效率和質(zhì)量，為工程建設(shè)提供更多的數(shù)據(jù)支持。采用數(shù)字技術(shù)，可以獲得精度較高的高程地形圖，從而構(gòu)建三維仿真環(huán)境，為高速公路改造提供方便條件。一般采用 GPS、RTK等技術(shù)，這兩種技術(shù)可用于全線測量和樁基放樣，具有較高的測量精度，可為后續(xù)工程施工提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，從而保證工程質(zhì)量。

4.2 路線平面擬合設(shè)計

在擬合設(shè)計過程中，首先要做好老路左右幅度數(shù)的分析，把握好隧道和明式構(gòu)造物，它們對道路擬合有很大的影響，如果不把握好這兩個因素，就會產(chǎn)生很大的誤差。兩段拼接時，應(yīng)按原設(shè)計方案對原設(shè)計方案進(jìn)行改造設(shè)計，確定平面線形。如需設(shè)計較大幅度的圓曲線，可采用多圓復(fù)曲線擬合的方法，保證設(shè)計符合規(guī)范和要求。該方法可減少設(shè)計誤差，將單個圓曲線分割成幾段，再進(jìn)行徑向連接，也可將不同半徑的圓曲線連接起來，CAD技術(shù)可提高擬合精度。當(dāng)進(jìn)行擬合設(shè)計時，通常要控制明式構(gòu)造物的距離，一般為10 cm以內(nèi)。基床設(shè)計時，距離不得超過10-20 cm，按原公路設(shè)計規(guī)范調(diào)整即可。

4.3 路線縱面擬合設(shè)計

高速公路改擴(kuò)建工程中，路線設(shè)計是一個非常重要的環(huán)節(jié)，如果遇到交叉、設(shè)計？等問題，需采用縱向擬合設(shè)計，以保證整體設(shè)計效果，為后續(xù)施工階段打下基礎(chǔ)。針對具體路面情況進(jìn)行分析，保證了工程設(shè)計的合理性。公路設(shè)計過程中，應(yīng)遵循相應(yīng)的設(shè)計原則，避免影響工程的正常運(yùn)行，保證公路的使用功能。

5 高速改擴(kuò)建路線選線注意事項(xiàng)

為保持我國高速公路可持續(xù)發(fā)展，在設(shè)計高速公路路線時，應(yīng)注意路線的選擇，同時注意生態(tài)環(huán)境保護(hù)。節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境的公路設(shè)計理念，要求在選擇線路時，要把高速公路周邊的生態(tài)環(huán)境是否遭到破壞，對周圍水土是否造成不利影響等因素考慮在內(nèi)，以保證公路沿線環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，為我國高速公路發(fā)展提供一個環(huán)保、節(jié)能、綠色的發(fā)展路徑。旅游公路景觀設(shè)計水平的高低，應(yīng)以高速公路周邊環(huán)境水平為標(biāo)準(zhǔn)，以其評價機(jī)制和成功與否為標(biāo)志。對旅游公路進(jìn)行科學(xué)合理的景觀設(shè)計，是減少交通事故，減少后期養(yǎng)護(hù)管理，促進(jìn)地方旅游業(yè)發(fā)展的重要手段。

（1）路線設(shè)計應(yīng)著重考慮選擇路線指標(biāo)值。在山區(qū)公路上，平曲線、豎曲線的長度一般占總長度的比例較大。線路設(shè)計應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)條件，靈活布線，在符合相關(guān)行業(yè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的前提下，合理采用平面、縱向指標(biāo)值，以少占地、少拆遷、控制工程規(guī)模、節(jié)省工程投資為原則，通過地質(zhì)勘察，避開滑坡、泥石流、順層邊坡等不良通道地帶；避免對線路兩側(cè)建筑廠房、河道等的侵占。

（2）路線設(shè)計要注意與自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，高速公路的速度設(shè)計，要充分考慮速度對視覺的影響，優(yōu)化道路設(shè)計可以使駕駛?cè)烁菀着c自然融為一體，駕駛感更強(qiáng)。

（3）在高速公路經(jīng)過坡度地形時，應(yīng)結(jié)合路基寬度，查明區(qū)域地質(zhì)、水文情況，核實(shí)該段是否有順層滑坡、塌方等地質(zhì)病害情況，合理布設(shè)線路，控制工程規(guī)模，根據(jù)實(shí)際情況，可考慮半幅公路、半幅橋型。

（4）路線橫跨江河時，如為特大型橋梁，應(yīng)以該橋梁為主控點(diǎn)，對該橋梁段的路線進(jìn)行優(yōu)化，使其盡可能地與河流方向保持正交，確保橋梁及其兩側(cè)引道范圍的線形與總的路線線形協(xié)調(diào)一致，并保持連貫流暢，路線平縱組合合理。橋段縱坡和引道坡度應(yīng)滿足規(guī)范要求。

（5）路線以隧道形式通過山體時，在對區(qū)域水文地質(zhì)等情況進(jìn)行仔細(xì)踏勘調(diào)查后，選擇洞口位置，隧道洞身線形和洞口連接線應(yīng)與道路線形相協(xié)調(diào)。隧洞內(nèi)不宜設(shè)置超高，應(yīng)注意平直曲線半徑值的選擇。公路隧道內(nèi)行駛速度與基段一般有差異，但不宜大于20 km/h，且隧道入口及出口平縱線形狀應(yīng)保證在3 S內(nèi)行駛里程一致，確保行車安全。對不同的設(shè)計速度路段段，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的過渡段。

（6）高速公路設(shè)計速度較高，路線設(shè)計更要注意平、縱、橫三者之間的最佳組合，保證線形連續(xù)，指標(biāo)均衡，視覺效果好，安全舒適。

（7）路線平面線形設(shè)計時，應(yīng)注意圓曲線半徑、回旋線長度及相關(guān)比的合理選擇，同向反向曲線間的夾線長度應(yīng)盡量避免設(shè)置小于7°的小偏角曲線。

（8）路線縱面線形設(shè)計應(yīng)注意豎曲線半徑、坡長、縱坡值的合理選取，有關(guān)構(gòu)造物段(橋隧等)應(yīng)注意平縱組合設(shè)計。

（9）路線設(shè)計還應(yīng)考慮到沿線設(shè)施如停車區(qū)、服務(wù)區(qū)、互通式立體交叉的布置原則。如果在高速公路經(jīng)過城鎮(zhèn)路段時，為了實(shí)現(xiàn)交通流量的相互轉(zhuǎn)換，需要考慮設(shè)置互通式立體交叉。首先根據(jù)交通流量預(yù)測的結(jié)果，選擇合適的互通類型，對互通匝道進(jìn)行布置，并做好連接線、收費(fèi)站的設(shè)計。各匝道的主線和互通線路設(shè)計應(yīng)統(tǒng)籌考慮，確保線形協(xié)調(diào)，符合規(guī)范。通過設(shè)置加、減車道，匝道與主干道順適銜接。設(shè)在高速公路左右兩側(cè)的停車區(qū)、服務(wù)區(qū)，還應(yīng)注意與主線的銜接關(guān)系，確保線形流暢，行車舒適。

（10）路線設(shè)計應(yīng)注意高速公路主線和沿線相交道路的上跨和下穿關(guān)系，保證縱面凈寬要求以及主線和被交叉道路的交角符合規(guī)范要求值，開通后互不干擾。

（11）路線設(shè)計應(yīng)考慮確保整段路基土石方開挖平衡，避免大量借方或大量棄方。

（12）要做好長大縱坡段的路線設(shè)計，山區(qū)高速公路的平均縱坡一般都比較大，要按照國家規(guī)范，避免設(shè)置連續(xù)長下坡和大縱坡，要合理設(shè)置緩坡段。

（13）應(yīng)進(jìn)行行車速度檢查，相鄰路段的行車速度差應(yīng)小于20 km/h，同一路段的設(shè)計速度和行車速度的差值應(yīng)小于20 km/h，作為行車路線設(shè)計的依據(jù)。

6 結(jié)語

總之，在高速公路改擴(kuò)建過程中，應(yīng)采取合理有效的路線設(shè)計方法，嚴(yán)格遵循路線設(shè)計原則，把握影響公路改擴(kuò)建的各種因素，以保證公路改擴(kuò)建的順利進(jìn)行，促進(jìn)交通事業(yè)的發(fā)展。

[1]程遠(yuǎn)志,丁躍.高速公路改擴(kuò)建路線的設(shè)計要點(diǎn)[J].安徽建筑,2018,v.24；No.222(04):214+311.

[2]杜昕,毛志軼.高速公路改擴(kuò)建工程平縱面設(shè)計思路與要點(diǎn)[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2018,000(011):P.56-58.

[3]郭培培.濟(jì)青高速公路改擴(kuò)建設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計,2018,000(019):2310.

TU7

A

1007-6344（2021）01-0291-02