摘要：本文结合某高速公路改扩建工程实际，通过设计中采用的平纵面拟合方法的阐述及运用分析，提出了相关控制原则，为设计者在公路改建设计中提供设计思路。

关键词：平；纵断；多圆复合曲线

1、概述

某高速公路为某省会城市环城高速，功能极为重要。随着城市的快速发展以及该高速公路的交通流量日益增加以及该高速自身在高速公路网中作用、功能的变化，客观上要求对该高速进行彻底扩建。

改扩建工程设计成功与否离不开项目与周边规划的有机融合，更离不开优秀的平纵面设计工作。

2、平面设计

对于高速公路改扩建项目，平面设计的主要工作是对原道路的平面拟合设计，并在此基础上结合拟合后的平面以及事故黑点分析，对现有平面提出平面是否需要进行优化。本项目拟合后个别路段指标不满足120km/h要求，因项目所处地理位置的影响，平面指标调整工程代价巨大，经过多方比选论证，将设计时速由120 km/h调整为100km/h，基本维持既有道路平面设计。

2.1理论依据

目前国家尚未发布关于公路平面拟合精度要求，本项目结合行业扩建项目控制原则以及《公路路线设计细则》（尚未发布）中有关规定，对于一般路基段落平面拟合误差控制不大于20厘米，对于明桥（涵）等构造物误差控制不大于10厘米。对于个别路段难以全部满足上述要求时，抓住主要矛盾，即控制构造物、互通区的拟合精度，个别曲线路段适当放宽，以保证拟合线形的连续性。

2.2控制因素

平面拟合设计一般以桥梁、隧道、互通立交等为主要控制因素，本项目位于平原区，控制主要因素是桥梁和互通立交。

2.3拟合方法

设计对中央分给带两侧边缘点进行测量，测点间距不大于20米，对于个别路段每10米或5米，通过设计软件进行拟合，拟合结果参考原路竣工图纸并对比1：1000地形图进行校核。

公路平面线形主要由直线和曲线组成，平面拟合采用的线形必然离不开直线、曲线。本项目在平面线形拟合中主要采用最小二乘法及多圆复曲线拟合法，对于长大圆曲线采用单圆难以拟合时，采用了多圆复合曲线线形。拟合时首先用测量的平面点数据拟合出直线和圆弧，然后在直线和圆弧间反复试增设缓和曲线，直至缓和曲线段的平面拟合误差满足规定要求。

2.4平面拟合结果

经过以程序为主、手工干预为辅的拟合手段，高速公路平面拟合统计分析结果是正负误差分布情况基本上呈现正态分布，具体情况是实测有效数据中94.7%的点位拟合误差小于0.1m，点位误差绝对值不满足拟合原则的仅占比0.5%，说明该高速公路平面拟合精度控制非常好，拟合手段有效。

3、纵断面设计

高速公路改擴建项目中纵断面拟合至关重要，纵段拟合的优劣影响工程造价及施工难度。优秀、合理的纵断面拟合，既能充分利用既有工程，降低工程造价，又能有效加快项目施工周期，降低施工难度。

3.1理论依据及原则

纵断面拟合标准同平面拟合一样，均无明确规定。本项目采用目前设计上常用的按左、右路幅分别控制拟合，以有利用原路面结构层的直接加铺的路段为主要控制，尽量做到“宁填勿挖”。纵面拟合的设计误差控制超挖不大于1厘米，最大填高不大于3厘米，对于明桥（涵）等造物控制误差为0～3厘米。

3.2拟合方法

纵断面拟合设计中根据高速公路中央分隔带边缘线的测量高程数据、横断数据以及桥面散点高程数据作为基础数据进行纵坡拟合。拟合原则是以不宜台高的明桥（涵）构造物为主要控制点，桥头采用顺坡方式进行拟合。纵面线形拟合以实测数据为基础先拟合出直坡段，然后在直坡段间增设竖曲线。

3.2.1一般路段纵断面拟合

传统的纵断面拟合只采用左右幅原设计高出地面高程作为基础拟合地面高进行纵断面拟合。本项目在纵断面拟合中充分考虑横坡状态，形成“面”拟合，充分贯彻“宁填勿挖，严格控制最小填高”的原则，降低工程实施难度及造价。具体步骤如下：

（1）根据实测数据拟合横坡

根据实测的逐桩横断面数据，分别计算断面左、右幅的横坡值。但因施工、路面病害维修等诸多因素，路面横坡具有一定的离散型，故此根据路线单元分段进行统计分析，结合平面条件，在满足超高及路线规范的前提下，合理选用具有代表性的横坡数据。

（2）计算横断最佳控制高程

根据控制的最小加铺厚度以及拟合横坡在横断面中的辅助线，逐一计算出左、右线路面在不铣刨情况下的最高点高程，此高程即为最佳控制高程。

（3）推算纵断面地面线

根据最小加铺厚度、最佳的控制高程以及其在横断面中的相对位置等因素，在此基础上结合横坡，推求纵断面设计线位置的的地面线数据，并将其作为纵断面拟合的依据。

（4）左右幅纵段对比调整

采用软件自动拟合后的左右幅纵段要进行相同点位的高程对比，对比原则是控制相同点位高差不宜过大，原则上按不大于15厘米为宜，如超出需结合左右幅的精度情况进行调整。

3.2.2特殊路段的纵断面拟合

特殊路段中比较典型的是长、大桥梁路段。如长大桥梁路段粗放的采用常规曲线进行拟合势必造成大量点位铺装厚度增加或变薄，而桥梁桥面铺过厚增加结构荷载，过薄又给降低了结构使用寿命、增加施工难度。故此，设计采用了连续、流畅的“高次抛物线方程”法对其拟合。

3.2.3拟合路段误差分析

统计结果表明：正负误差分布情况基本呈现正态分布，具体情况是实测数据有91.12%的控制点位误差在0.05米以下，控制点误差绝对值大于0.1米的仅占1.81%，说明该高速公路纵断面拟合精度控制非常好，拟合手段有效。

3.2.4 纵断面调整

原高速公路的路面结构强度满足规范要求，为降低工程造价，路面结构方案基本上是在局部病害处理后在进行加铺。但对于该高速一类的扩建项目，因项目距离城市较近，难免因项目周边的快速发展和城市的远期规划要求，对于制约城市发展的路段进行必要的增设通行构筑物或者抬高纵段设计。

本项目多处纵断面进行了较大调整，虽然增加了一定的工程造价，但是充分体现了公路全方位服务设计的理念，为营造和谐社会，顺利推动项目实施奠定了基础。

4、本次设计的不足

（1）高速公路过境的重载车辆占比较高，造成局部段落横向出现凹陷，设计测量阶段考虑测量通行要就及测量安全对于路面仅进行四点测量，对于凹槽部分测量精度不足，造成路面加铺量存在一定误差。

（2）路面设计中未能充分考虑施工期保通期间造成单幅通行压力过大而造成的路面病害加剧，致使路面处置费用增加。

5、优化思路

（1）采用先进的技术手段，提高数据采集精度。结合现有国内改扩建经验及现有的测量、设计软件，可采用先进的车载激光测量结合数字模型，采用先进的数据计算分析系统，提高纵断面拟合精度，进一步减少路面加铺工程数量，从而达到降低工程数量。

（2）做好施工期交通组织并以此为依据，推演路面病害发展性状，做好路面病害预防性设计。

6、结束语

“细节决定成败”在高速公路改扩建的平纵拟合设计中体现得淋漓尽致，通过先进的数据采集手段，优秀的拟合软件和具有极度富有责任心的优秀设计者，一定能设计出超一流的扩建工程。

参考文献：

[1]交通部.公路路线设计规范（JTG D20–2006） .北京：人民交通出版社，2006

[2]交通部.公路工程技术标准（JTG B01—2003）.北京：人民交通出版社，2003

[3]沈苏平等.谈公路平纵组合的灵活性.湖南交通科技，2005

[4]莫海鹰等.旧路改造中平面线形拟合的理论探讨.中南公路工程，2005