唐津高速公路（天津段）擴建工程的線形設計

□文/王 蕊 熊文勝

唐津高速公路的出行車輛以大型車輛為主，載重率高、通行速度慢造成路面破損嚴重，道路使用性能逐年下降，為恢復唐津高速公路的使用功能、提升整體服務水平、提高其通行能力急需進行拓寬改建。

1 總體思路

1）唐津高速公路天津段原路線平、縱面線形均采用了較高的技術標準，原來不滿足現行技術標準的應予以改建，現有技術指標不宜降低。

2）為節約土地，減少拆遷量，拓寬盡量控制在現有道路征地線內實施。

3）充分利用現有工程，降低工程造價。

4）合理運用規范、靈活掌握技術指標的原則。

2 路線線形設計

2.1 總體設計

唐津高速公路（天津段）原設計車速為120 km/h，河北豐南界—塘承高速段現狀為雙向6車道，路基寬度33 m，塘承高速—榮烏高速段為雙向4車道，路基寬度26～28 m，經交通量分析論證，確定擴建為全部雙向6車道。

2.2 平面線形設計

唐津高速公路擴建工程中兩側拼接路段通過擬合設計，基本保持原路設計的平面線形不變并以明式構造物等為主要控制要素，盡量減小拼接設計難度和工程規模。

平面擬合設計由直線、圓曲線、緩和曲線3要素組成。對于長度較大的圓曲線，設計中采用兩圓或多圓復曲線擬合法，減小擬合誤差。平面線形擬合對于明式構造物等主要控制要素偏差宜控制在10 cm以內，一般路基路段宜控制在10～20 cm。

多圓復曲線擬合法是將擬合誤差較大的單個圓曲線分割成幾段半徑不等、但可徑相銜接的圓曲線，從而提高擬合精度，如原為R=3300 m圓曲線分別由緩和曲線與圓曲線及直線相接，若維持原設計參數，擬合中線與現狀差值較大，故使用多圓復曲線法，由R為3300、3150、3500、3000 m4個圓曲線徑向相接后與直線及圓曲線相連，擬合后中線位置偏差＜0.2 m。通過擬合設計，全線絕大部分路段已能滿足要求，特殊路段無法滿足擬合偏差要求時，擬合設計線僅做參考。

由于是擴建工程測量、放線環節難免有誤差，所以在施工前施工單位對現狀中線，特別是現狀構筑物中線等需要進行復測，通過與測量核對、比較，對于不符合的路段及時反饋給設計，重新進行擬合，適當調整設計參數，以確定最終的合理線型。

2.3 縱面線形設計

為不過多增加工程量，重新設計的縱面線形盡量與原有線形保持一致，以現有橋梁和通道為主要控制點，同時滿足現狀橋下凈空，除受凈空以及構造物限制的路段外，一般路段遵循寧填勿挖的改造原則。

通過測量發現，不同段落有不同程度的沉降差，如本工程北段一期（河北省界—永定新河北）于1998年建成通車，由于軟土路基較多，土基模量較低且建成時間長，在重載交通作用下路基沉降大、橋頭沉降嚴重，此范圍內路面標高需抬高較多才能與現有橋梁高程接順。

而南段（津塘公路—榮烏高速）于2003年建成通車，建成后分別對路面車轍、路面破損和改善平整度進行挖補，對橋頭跳車進行過襯補，對路面結構強度不足、路面破損及車轍分別進行了基層補強、雙層挖補及熱再生處理，所以目前南段的路面整體強度較高，故本次拓寬改建此范圍舊路面以補強為主，局部路段全部挖除重建，路面標高基本維持不變。所以說縱斷面設計不僅要考慮現狀明式構筑物，還需與路基處理相結合，最終確定設計高程。

為最大程度利用現有構筑物，對明式構造物的擬合誤差盡量控制在3 m以內并需滿足構造物的結構安全需要。由于原設計與現有規范標準已有變化且橋頭有不同程度沉降，如考慮路面結構處理方案同時需兼顧構造物處的擬合高差。有部分擬合凸形豎曲線不能滿足最小半徑一般值的要求；若增大豎曲線數值，構筑物標高也需要提高，這樣橋梁或通道結構就需要重新施做，增加工程量。為利用現有的橋梁和通道結構，豎曲線在不受限的條件下滿足一般值的要求，局部路段滿足極限值的要求。通過合理、靈活的運用規范達到了充分利用現有工程的效果，降低了工程造價。

2.4 互通式立交的線形設計

1）盡量利用原有工程，僅對由于主線加寬需要調整的匝道出入口作局部改造。

2）喇叭立交中主線加寬后有A匝道橋梁墩柱進入到主線范圍的情況，設計提出多方案比選。拆A匝道橋或調整B匝道線形使其下穿A匝道，考慮行車安全性，最終選擇調整B匝道線形，但開口要盡可能遠離橋梁墩柱位置，使行車視線更好，見圖1。

圖1 拆A匝道橋

圖2 調整B匝道線形

3）立交中原個別匝道縱坡＞4%，設計考慮到天津屬于積雪地區及行車的安全性，對立交中縱坡過大的匝道進行了相應的調整。

4）葛沽互通式立交中津晉高速往來天津市區的2個匝道現狀為設置輔助車道的雙車道。通過交通量預測分析，該匝道為單車道出入口即可滿足使用要求，故取消輔助車道，利用原輔助車道寬度作為新加寬的車道，從而避免了主線下穿津晉高速處橋梁拆改的工程量。

2.5 安全性評價及建議

設計結合路線平、縱面擬合初步成果以及橫斷面布置，對平面半徑、超高設置、豎曲線、視距設置等進行了檢驗。考慮新設計規范與原標準已有變化，按照行車舒適度及安全性重新計算出合理的超高值，路基段均按新標準進行設計，而綜合橋梁結構處理及施工等因素，大橋、特大橋段按竣工資料維持原超高設計。

另外對視距設置也進行了相應的檢驗，如互通式立交中原主線豎曲線半徑為17 000 m，不能滿足互通式立交范圍內主線豎曲線一般值R≥23 000 m要求，規范中要求互通式立交在主線分流鼻之前應保證判斷出口所需的識別視距，條件受限時，識別視距應＞1.25倍的主線停車視距。由于不能滿足主線豎曲線一般值的要求，所以對此處豎曲線半徑進行了視距驗算。主線V=120 km/h的停車視距為210 m，故判斷出口所需的識別視距為 1.25×210=262.5（m），司機視線高h按 1.2 m計，分流點處物高為0 m，h=，推導出X=202 m，故不能滿足識別視距的要求。調整此處豎曲線前主要考慮了以下因素：

1）該路段不屬于事故多發路段；

2）此處若要調整豎曲線對主線上跨京津高速公路的主線橋及北環鐵路橋橋梁結構影響較大。

綜合這些因素最終確定維持現狀豎曲線設計參數。但出于安全性考慮在主線分流鼻前設置了相應的限速交通標志牌，經驗算，豎曲線半徑為17 000 m時，可以滿足要求，在立交分流鼻之前增加了100 km/h的限速標志牌。

3 結語

由于交通量不斷持續增長，部分高速公路逐漸飽和，服務水平明顯下降，迫切需要進行改擴建。線形設計是擴建工程中尤為關鍵的部分，合理的設計能改善原有線形的不足，提高原有公路的通行能力，設計人員需結合本項目的自身特點、舊路的技術指標、沿線的地形、地物、等各種控制因素的影響，靈活運用規范、掌握技術指標，進行綜合論證，使項目經濟合理。