山区低等级改扩建公路线形设计探究

2014-04-06吴高南

山西建筑 2014年24期

吴高南

(重庆交通大学土木建筑学院，重庆 400074)

0 引言

随着我国经济社会的发展，汽车总量不断增加，交通供给与人民日益增长的交通需求的矛盾越来越突出，现有相当一部分低等级公路在通行能力和技术等级上难以满足发展要求，将来一段时间内，对于低等级公路的改扩建将是我国公路建设的重点。由于山区地形、地质条件复杂，地貌变化大，线形设计制约因素多，对其线形设计的研究具有一定的实际意义。

1 存在的问题

1.1 设计标准缺失

改扩建是指在原有道路的基础之上，对原有公路进行改造升级的过程。当前，对于公路线形设计的研究主要集中于新建公路，很少涉及改扩建公路，且对于改扩建公路线形设计的研究也主要集中于高等级公路，极少涉及山区低等级公路，对于改扩建公路也没有形成较为统一的设计指南，设计者们更多的是按照新建道路的设计思路去指导改扩建公路的线形设计，这必然存在诸多不适。

1.2 勘测深度不足

对于公路设计，勘测不仅仅是线形设计前的勘察测绘，还应包括线形设计后的现场踏勘核实。当前，勘察设计更多的是按照新建道路的思路去实施，缺乏对原有道路细部元素的调查分析。对于改扩建工程，勘测的重点不仅仅局限于路域范围内的水文地质勘察，还应做好原有道路的调查，摸清原有道路的使用、养护情况及存在的病害，比如原路的现状、路基损坏机理、桥涵结构承载能力等，以期对设计状态有全面系统的把握，提出合理的设计方案，从而保证线形设计的合理性和工程质量。

1.3 利用与改造的结合度问题

旧路的存在制约了平面线形的自由发展，也限制了设计人员的想象力和创造力。如何把握好利用与改造的这个度，一直是改扩建公路设计的难点。由于我国的公路改扩建工程设计尚处于萌芽阶段，没有形成较为系统、完备的认识，利用与改造的结合度问题将长期存在。

1.4 缺乏整体思想

由于旧路的存在，当前的改扩建线形设计更多的是集中于对局部不良路段的考虑，以局部路段控制整体线形设计，各路段的衔接过于生硬，难以保证线形的连续性，形成典型的合法不合理线形。线形是公路的基础，我国的线形设计也并没有融入于公路建设的各个阶段，更多的是作为一个单独部分进行考虑。同时，并没有形成考虑交通、生态、环境、经济、技术、社会影响等综合效益的扩建模式，线形设计更多的是决定于工程设计人员，缺乏相关专业之间的协同作业，专业协调性差，并没有从单目标问题转化为多目标综合寻优问题。

2 选线原则

旧路的取舍是改扩建工程的难点，关系着各方面的利益。利用与改造的结合度把握得好，不但能减少征地拆迁数量、减少路基土石方数量，而且还可以节省征地、动迁费用。改扩建时应遵循的原则是:路线应在满足使用任务和性质要求的前提下，妥善处理近期与远期、整体与局部的关系，综合考虑技术标准、自然条件、工程造价、施工组织等因素，做好方案设计。当工程量增加不大却能显著提高技术指标时，应以改造为主;当改造提高技术指标有限又会显著增加工程量时，应以利用为主，当沿旧路无法达到技术标准要求时或即使达到但指标较低且工程量较大时，应根据实际地形、地质、地物等条件选择新建线。在改扩建线形设计中，既要避免片面追求过高标准，又要防止忽视标准过分迁就现有公路，同时也要考虑施工期的交通组织，应综合衡量，合理运用线形指标，保证线形的连续、均衡，经济合理，环境友好。

3 平面线形设计

公路平面线形是由直线、圆曲线及缓和曲线组成的，平面线形应连续，并与地形相适宜，与周围环境相协调。因此，平面线形设计应在地形、地质、原有道路线形等各种具体条件基础之上，灵活应用技术标准，合理组合直线、圆曲线、缓和曲线等线形要素。对于考虑利用旧路时，应结合现场条件合理选择加宽方式，一般选择单侧加宽即切除内侧边坡或加宽外侧挡墙，按设计要求、原来的路基及构造物定出控制点，结合地形、地质条件，运用曲线定线法，合理选择圆曲线半径和缓和曲线参数。对于新建线，由于山区地形条件复杂，在线形设计中宜采用以曲线为主、直线为辅的设计原则。总之，平曲线设计时，应坚持曲线为主的路线设计思想，做到路线与地形、地物、景观的相互协调，曲线半径以不小于极限最小半径3倍为宜，使其超高控制在4%以内，只有在自然条件特殊困难地段方可考虑采用极限最小半径。处理好各线形元素之间的组合与过渡，保证线形的连续性。

4 纵面线形设计

道路纵断面设计包括纵坡设计和竖曲线设计，主要解决道路线形在纵面上的位置、形状和尺寸问题。设计要根据道路的性质、等级和地形、地质条件以及原路的纵面线形，综合考虑路基的稳定、排水及工程量等方面的要求，对纵坡大小、长短，竖曲线半径、长短等进行设计，得到纵坡合理、舒顺圆滑的优美线形，达到行车安全、迅速、舒适和工程造价节省、运费较少的目的。对于改扩建工程纵面线形设计应该做好以下几点:

1)做好与相交道路线形、建筑物的出入口平顺衔接，以保证公路两侧及路面排水畅通;

2)要为已知各种地下管线的埋设创造条件，保证其最小覆土厚度;

3)对老路利用段，特别是原有桥梁及原有挡墙利用路段，要严格控制纵面高程;

4)应考虑填挖平衡，尽量利用挖方作为就近路段的填方，减少废方和借方量，将对环境的影响降至最低;

5)一般路段应最大限度地调整纵坡贴近旧路补强厚度，穿村、镇路段应以两侧建筑物标高进行控制。

5 平、纵组合设计

平、纵组合线形设计，应综合考虑安全性、舒适性、经济性和协调性，保证立体线形的连续、顺适、圆滑、美观，以达到改造升级的目的。组合设计做好以下几个方面:

1)使道路线形成为在视觉上自然地诱导驾驶员视线的线形，保证行车视觉;

2)保证平、纵线形要素大小均衡，减少工程造价，保证线形的均衡连续;

3)在使其成为不妨碍路面排水的线形的同时，选择不会形成过大合成纵坡的平纵线形组合，如条件可能，最好使合成纵坡不大于8%，以保证行车安全;

4)应使竖曲线包含于平曲线之中，且平曲线应稍长于竖曲线;

5)要避免竖曲线的顶、底部插入小半径的平曲线，也要避免在一个平曲线内纵断面线形的反复凹凸。

6 灵活设计

每一个公路建设项目都是独一无二的，其相应的地理位置、环境特征、社区价值和使用要求等都具有唯一性，没有统一的解决模式。因此，对于新建或改扩建公路设计来说，主要的任务就是:寻找一种在满足安全和需求的同时，要与周围自然条件、人文环境相和谐的解决方案。为做到这一点，设计中需要融合灵活性。灵活设计是建立在充分掌握和理解现有标准、规范本质基础之上的，在不降低安全性的前提下，通过合理选择标准、灵活运用技术指标，寻求达到更符合公路沿线可持续发展的需要和利益的目的。灵活设计最为主要的就是强调线形与环境的协调，把对环境的影响降至最低。