高速公路路線的優(yōu)化設(shè)計(jì)

王 旻

鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，河南鄭州 450016

1 項(xiàng)目?jī)?yōu)化背景

鄭州至民權(quán)高速公路鄭州境段是河南省高速公路網(wǎng)規(guī)劃中鄭州至民權(quán)高速公路的一段。該高速公路的修建，旨在加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐，溝通與開(kāi)封、商丘等區(qū)域的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系，推動(dòng)沿線資源開(kāi)發(fā)利用及經(jīng)濟(jì)建設(shè)的大力發(fā)展，尤其促進(jìn)我省民航事業(yè)的發(fā)展。鄭州至民權(quán)高速公路鄭州境段是河南省繼連霍高速公路和鄭州至開(kāi)封城市快速通道之后打開(kāi)的又一條東西連接通道，該項(xiàng)目的實(shí)施，既起到了加密區(qū)域內(nèi)通道的作用，又能更好地發(fā)揮河南省高速公路的經(jīng)濟(jì)效益、構(gòu)造更合理的路網(wǎng)格局。本項(xiàng)目起點(diǎn)位于中牟縣九龍鎮(zhèn)黃商附近，京港澳高速公路與鄭州西南繞城高速公路交匯處；終點(diǎn)位于中牟縣店李口村附近，鄭州市和開(kāi)封市交界處，路線全長(zhǎng)32.746km。

根據(jù)交通運(yùn)輸部和省交通運(yùn)輸廳關(guān)于建設(shè)“環(huán)保與節(jié)約型高速公路”的要求，緊密結(jié)合全省高速公路工作會(huì)議上的講話精神（設(shè)計(jì)單位要將勘察、設(shè)計(jì)工作做細(xì)、做實(shí)，保證設(shè)計(jì)質(zhì)量；同時(shí)要通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案、合理選用設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)等多種措施，有效降低工程造價(jià)）及項(xiàng)目建設(shè)單位全力爭(zhēng)創(chuàng)國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程的核心理念，俯下身去，積極對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化。

2 項(xiàng)目?jī)?yōu)化目標(biāo)

設(shè)計(jì)單位對(duì)項(xiàng)目路線縱面、路基路面、結(jié)構(gòu)物的跨徑、凈空、角度、結(jié)構(gòu)及交叉形式、互通、地基處理等方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，并制定了具體的優(yōu)化目標(biāo)：

1）優(yōu)化局部路段縱斷面，降低路基填土高度，減少土方量，節(jié)約公路永久占地和取土用地；

3）根據(jù)被交道路現(xiàn)有交通狀況并結(jié)合遠(yuǎn)期規(guī)劃優(yōu)化部分分離式立交結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)沿線溝渠斷面及使用功能優(yōu)化部分大、中橋結(jié)構(gòu)形式，以達(dá)到降低工程造價(jià)的目的；

4）充分論證天橋方案，降低了天橋建筑高度及橋長(zhǎng)，減少了用地，節(jié)約了土方，降低造價(jià)；

5）根據(jù)沿線地質(zhì)情況，對(duì)每座橋、涵進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)算，在保證公路安全性和提高舒適性的前提下，盡可能采用經(jīng)濟(jì)適用的方案，達(dá)到項(xiàng)目創(chuàng)優(yōu)的目的。

3 項(xiàng)目?jī)?yōu)化內(nèi)容

針對(duì)以上優(yōu)化目標(biāo)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘紀(jì)要，對(duì)鄭民高速鄭州段施工圖設(shè)計(jì)進(jìn)行了整體優(yōu)化，主要優(yōu)化內(nèi)容如下：

1）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形、結(jié)構(gòu)物的調(diào)整，優(yōu)化縱斷面，降低路基填土高度，節(jié)約土方，緩解平原區(qū)取土壓力；

2）優(yōu)化通道、分離式立交設(shè)計(jì)的位置、凈空、跨徑，在滿足使用功能的前提下，降低結(jié)構(gòu)物的控制標(biāo)高，縮減橋長(zhǎng)，以減少投資；

3）優(yōu)化特殊路基處理，在保證公路安全性和提高舒適性的前提下，盡可能采用經(jīng)濟(jì)適用的方案，以減少投資；

采用SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)與分析，計(jì)量資料數(shù)據(jù)用（± s）表示，作t檢驗(yàn)；計(jì)數(shù)資料以n（%）表示，用χ2檢驗(yàn)；P＜0.05表明數(shù)據(jù)對(duì)比差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

4）優(yōu)化天橋方案，比較分析天橋在主線中央分隔帶設(shè)墩的可能性，縮減天橋主跨跨徑，以降低橋梁上部結(jié)構(gòu)高度，縮短天橋引道長(zhǎng)度，減少路基土方，降低造價(jià)；

5）祥云寺互通優(yōu)化：我院通過(guò)調(diào)整匝道縱坡和合理確定、控制起橋高度和橋臺(tái)高度，以充分利用現(xiàn)有匝道橋梁并結(jié)合實(shí)地地形來(lái)減少橋長(zhǎng)，并根據(jù)該原則對(duì)互通的平面線形進(jìn)行了優(yōu)化、調(diào)整。

4 路線設(shè)計(jì)優(yōu)化

平面線形和縱斷面：

本項(xiàng)目位于平原微丘區(qū)，村莊密集，設(shè)計(jì)時(shí)采用曲線繞避村莊，并采用較高的平縱指標(biāo)，路線線形設(shè)計(jì)不僅要滿足長(zhǎng)度、寬度、高度等幾何要求，還要使路線線形盡量與沿線地形、地物、周圍環(huán)境和自然景觀相協(xié)調(diào)。本項(xiàng)目與地方道路、鄉(xiāng)村道、機(jī)耕道縱橫交織，設(shè)計(jì)標(biāo)高控制點(diǎn)較多，在滿足高程控制點(diǎn)、行車要求和設(shè)計(jì)規(guī)范的同時(shí)，按照《高速公路設(shè)計(jì)技術(shù)要求》的精神，盡量降低路基填土高度，以達(dá)到減少占地的目的。

本次縱坡優(yōu)化的幾個(gè)主要段落如下：

1）在現(xiàn)場(chǎng)排查時(shí)還發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計(jì)一些通道的位置，被交道路現(xiàn)已為斷頭路，主線一側(cè)有路，另一側(cè)沒(méi)有路，針對(duì)這種情況，并結(jié)合當(dāng)?shù)芈肪W(wǎng)規(guī)劃，在本次優(yōu)化時(shí)將這些通道取消，有效降低了該區(qū)域的設(shè)計(jì)標(biāo)高；

2）項(xiàng)目沿線原設(shè)計(jì)有太鄭路分離式立交橋一座，原設(shè)計(jì)太鄭路分離式立交為3m～20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，但在本次現(xiàn)場(chǎng)排查時(shí)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)狀太鄭路為3m寬的一條土路，且附近全為沙崗，通過(guò)當(dāng)?shù)匾?guī)劃部門了解，該處也并無(wú)遠(yuǎn)期規(guī)劃道路，在該處修建一座3m～20m分離式立交過(guò)于浪費(fèi)，且嚴(yán)重影響了該交叉處兩側(cè)路基的填土高度，因此鑒于此情況，本次優(yōu)化將該處3m～20m預(yù)應(yīng)力分離式立交改為1-6×3.5m的蓋板通道，這樣既保證了當(dāng)?shù)卮迕竦耐ㄐ校纸档土寺坊奶钔粮叨群驼嫉兀裙?jié)省了造價(jià)，又解決了沿線取土困難的問(wèn)題；

3）項(xiàng)目在K10+485處原設(shè)計(jì)有蔣沖堤灌渠橋梁一座，原設(shè)計(jì)為3 m～13m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，但在本次現(xiàn)場(chǎng)排查時(shí)發(fā)現(xiàn)，該渠位于沙崗上，現(xiàn)狀為一小土溝，溝兩頭已中斷，兩頭溝底已與兩側(cè)地形齊平，經(jīng)通過(guò)當(dāng)?shù)卮迕窳私猓撉瓰榕乓晃毒珡S的污水，但該廠早已搬遷，附近又無(wú)自然水體，溝內(nèi)常年干涸無(wú)水，沿路線方向2km范圍內(nèi)該渠的控制標(biāo)高位于最高處，嚴(yán)重影響了附近結(jié)構(gòu)物的標(biāo)高及路基高度，鑒于以上情況，本次優(yōu)化將蔣沖堤灌渠分離式立交取消，使沿線附近結(jié)構(gòu)物的控制標(biāo)高都得到了相應(yīng)的下調(diào)，有效的降低了路基的填土高度，節(jié)省了工程造價(jià)。

近些年，隨著國(guó)家拉動(dòng)內(nèi)需，全面進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以來(lái)，國(guó)家對(duì)土地的使用也提出了嚴(yán)格的要求，建設(shè)單位對(duì)項(xiàng)目土地使用方面非常重視，在項(xiàng)目開(kāi)始前就安排業(yè)務(wù)科室會(huì)同設(shè)計(jì)單位對(duì)沿線的土地資源進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查和登記，并結(jié)合當(dāng)?shù)赝恋匾?guī)劃，選擇適宜的路線位置，以節(jié)約用地，本次優(yōu)化，結(jié)合國(guó)家節(jié)約占地的原則和精神，采取了相關(guān)措施具體如下：

1）根據(jù)省交通運(yùn)輸廳關(guān)于盡可能降低路基填土高度、少占地少取土的要求，在沿線結(jié)構(gòu)物較多的前提下，盡量降低路基填土高度，以節(jié)約占地，減少填方量。路基填筑用土主要利用沿線兩側(cè)沙崗、土丘，并結(jié)合路基邊溝開(kāi)挖、河道整治等合理取土，做到了既合理取土又開(kāi)荒造田；

2）通過(guò)壓縮護(hù)坡道寬度、減少擋水埝尺寸及取消沿線集水坑來(lái)節(jié)約占地寬度。項(xiàng)目處于平原區(qū)，排水較為困難，因沿線土質(zhì)為粉砂土，滲水性能較好，結(jié)合專家意見(jiàn)，部分路段通過(guò)加大邊溝尺寸，采取自然滲透、蒸發(fā)的方式來(lái)解決沿線排水困難的問(wèn)題，通過(guò)合理的邊溝拉坡，取消沿線的集水坑，并在加大邊溝尺寸段落采用混凝土預(yù)制塊代替擋水埝的方式來(lái)壓縮擋水埝的寬度，以達(dá)到節(jié)約占地的目的；

3）設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)全線三個(gè)互通多次進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到了線形合理，行車順適，選擇形式緊湊的方案，最大限度壓縮了占地規(guī)模，并將中牟西及中牟東互通的管養(yǎng)中心都放置在互通立交占地線以內(nèi)，避免了多占用土地；

4）臨時(shí)占地選擇荒地，不占基本農(nóng)田以節(jié)約占地；

5）施工便道盡量在高速用地范圍內(nèi)設(shè)置，以達(dá)到節(jié)約用地的目的；

6）通過(guò)標(biāo)志、標(biāo)線劃分提示，取消了沿線的停車島，亦達(dá)到節(jié)約占地的目的；

7）路基填筑取土主要利用沿線兩側(cè)現(xiàn)有沙崗、沙丘和廢地，盡可能通過(guò)多取廢土多造農(nóng)田；并結(jié)合路基邊溝開(kāi)挖、河道整治和沿線魚(yú)塘開(kāi)挖合理取土；

8）跨河橋在滿足設(shè)計(jì)水位及保證兩側(cè)大堤凈空的前提下，盡量降低橋面標(biāo)高，從而使橋頭引線填方高度下調(diào)，以節(jié)約占地；

9）在滿足地方百姓基本要求的前提下，變部分設(shè)計(jì)天橋?yàn)槁废峦ǖ溃怨?jié)約用地。

5 結(jié)論

本次優(yōu)化，路線部分通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)排查的情況，并結(jié)合原設(shè)計(jì)資料，在滿足結(jié)構(gòu)物標(biāo)高、沿線排水及地方需求的前提下，合理調(diào)整路線縱坡，在保證路基穩(wěn)定的前提下，盡量降低路基填土高度，以達(dá)到節(jié)約占地、減少取土、節(jié)省造價(jià)的目的。

[1]張雨化.道路勘測(cè)設(shè)計(jì)[M].北京：人民交通出版社，1998.

[2]孫家駟.道路設(shè)計(jì)資料集[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.