CARD/1在京港澳高速公路改擴(kuò)建中的應(yīng)用

張軍偉 徐會(huì)杰

（河南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，河南 鄭州 450000）

1 前言

京港澳高速公路駐馬店至信陽（豫鄂省界）段是國家高速公路網(wǎng)及河南省公路網(wǎng)主骨架的重要組成部分。自2003年建成運(yùn)營以來，交通量以較快的速度遞增，交通量總體規(guī)模保持在較高的水平，公路服務(wù)水平逐漸下降。

CARD/1是德國公路勘測(cè)設(shè)計(jì)一體化軟件，具有強(qiáng)大的功能和充分的開放性，不依靠其他軟件能獨(dú)立進(jìn)行平、縱、橫斷面設(shè)計(jì)及圖表處理等工作，利用CARD對(duì)高速公路改擴(kuò)建進(jìn)行擬合設(shè)計(jì)[1]。

2 以京港澳高速公路駐馬店至信陽段（豫鄂省界）為例

2.1 CARD/1對(duì)改擴(kuò)建平面擬合設(shè)計(jì)

駐信高速公路擴(kuò)建八車道，整體式雙側(cè)加寬段是在原有四車道基礎(chǔ)上兩側(cè)各加寬兩個(gè)車道，設(shè)計(jì)中線為全幅路基設(shè)計(jì)中心線，與現(xiàn)有路基中線相同，設(shè)計(jì)高程為中央分隔帶邊緣高程。

為使擴(kuò)建后的平面及縱斷面盡可能與現(xiàn)有路保持一致，實(shí)測(cè)了現(xiàn)有中央分隔帶外側(cè)邊緣路面標(biāo)高，同時(shí)量測(cè)中樁點(diǎn)位對(duì)應(yīng)的硬路肩路緣石內(nèi)側(cè)點(diǎn)位、土路肩、坡腳、邊溝、隔離柵處的點(diǎn)位。各點(diǎn)位均為三維坐標(biāo)，中央分隔帶外側(cè)邊緣及硬路肩路緣石內(nèi)側(cè)采用水準(zhǔn)量測(cè)標(biāo)高、GPS-RTK測(cè)量平面坐標(biāo)，其他點(diǎn)位采用GPS-RTK結(jié)合全站儀測(cè)量三維坐標(biāo)。

2.1.1 整理測(cè)量點(diǎn)。測(cè)量的中央分隔帶離散點(diǎn)進(jìn)行中分，將相對(duì)應(yīng)點(diǎn)組進(jìn)行平均，剔除明顯分散點(diǎn)，并將整理好數(shù)據(jù)導(dǎo)入CARD/1。

2.1.2 通過CARD/1擬合平面。首先恢復(fù)原京港澳高速公路駐馬店至信陽段竣工圖的平面線位，并輸入CARD/1，擬合平面線位時(shí)參照原平面線位，對(duì)原線位一個(gè)單元附近的點(diǎn)進(jìn)行分析，將拆分成單元進(jìn)行擬合，最后用各單元相互連接，保證線形順暢。若采用CARD/1自帶的“軸線擬合”功能，將會(huì)生成很多瑣碎單元，不利于設(shè)計(jì)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：實(shí)測(cè)點(diǎn)位有86.8%的點(diǎn)位誤差絕對(duì)值在0.05m以內(nèi)，點(diǎn)位誤差絕對(duì)值大于0.10m的有23對(duì)，僅占3.6%，從擬合誤差分布圖上可以看出，正負(fù)誤差在中線兩側(cè)基本呈現(xiàn)正態(tài)分布，表明平面擬合狀況良好。

2.2 縱斷面設(shè)計(jì)

由于現(xiàn)有高速公路路面可能修正過或加鋪過，所有用CARD/1擬合縱斷面時(shí)，要利用現(xiàn)有測(cè)量點(diǎn)進(jìn)行分析，而且受路線方案、互通立交式交叉等因素影響，設(shè)計(jì)中應(yīng)綜合考慮。京港澳高速公路駐馬店至信陽段改擴(kuò)建項(xiàng)目擬合縱斷面時(shí)，主要是先對(duì)現(xiàn)有采集點(diǎn)進(jìn)行擬合，然后根據(jù)路面加鋪厚度進(jìn)行抬升，對(duì)局部段落進(jìn)行微調(diào)，盡量滿足現(xiàn)有規(guī)范值。

2.2.1 分析測(cè)量點(diǎn)。利用CARD/1擬合平面線位后，根據(jù)點(diǎn)位計(jì)算出各點(diǎn)的樁號(hào)，然后樁號(hào)對(duì)應(yīng)據(jù)四等水準(zhǔn)實(shí)測(cè)點(diǎn)高程，地面線數(shù)據(jù)可以利用此結(jié)果。

2.2.2 分析縱斷面。參照原竣工圖路線坡度、坡長進(jìn)行擬合，根據(jù)實(shí)測(cè)每對(duì)點(diǎn)的平均值，用CARD/1擬合縱斷面時(shí)，先恢復(fù)原竣工圖豎曲線，選取變坡點(diǎn)保持不變，用“優(yōu)化計(jì)算”功能進(jìn)行回歸分析，設(shè)置路線指標(biāo)時(shí)，盡可能采用滿足現(xiàn)有規(guī)范要求，也應(yīng)參照原豎曲線指標(biāo)，分析出結(jié)果。

圖1 擬合縱斷面圖

統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明：實(shí)測(cè)點(diǎn)位有90%的點(diǎn)位誤差絕對(duì)值在0.05m以內(nèi)，點(diǎn)位誤差絕對(duì)值大于0.10m的有19對(duì)，僅占3%，從擬合誤差分布圖上可以看出，正負(fù)誤差在中線兩側(cè)基本呈現(xiàn)正態(tài)分布，表明縱面擬合狀況良好。

2.3 橫斷面設(shè)計(jì)

高速公路改擴(kuò)建工程橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，修改橫斷面設(shè)計(jì)程序，對(duì)于局部段落的特殊設(shè)計(jì)應(yīng)修改相應(yīng)指標(biāo)。

京港澳高速公路駐馬店至信陽段改擴(kuò)建項(xiàng)目新老路基搭接采用挖臺(tái)階方式，清表之后對(duì)填方邊坡進(jìn)行挖臺(tái)階，2m＜設(shè)計(jì)高＜4m采用1m護(hù)坡道等，根據(jù)橫斷面設(shè)計(jì)參數(shù)可參照下圖，CARD/1設(shè)計(jì)橫斷面時(shí)定義相對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)層寬度和厚度進(jìn)行設(shè)計(jì)，而且改擴(kuò)建工程施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用左右側(cè)縱斷面數(shù)據(jù)進(jìn)行戴帽子操縱，能更精準(zhǔn)地與老路結(jié)合。

2.4 結(jié)構(gòu)物段落設(shè)計(jì)

高速公路改擴(kuò)建工程結(jié)構(gòu)物拼寬設(shè)計(jì)應(yīng)單獨(dú)進(jìn)行擬合設(shè)計(jì)，根據(jù)橋梁上的測(cè)量點(diǎn)，進(jìn)行平面及縱斷面設(shè)計(jì)，能更好符合改擴(kuò)建工程中結(jié)構(gòu)物的情況，縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量點(diǎn)的高程向外側(cè)拼寬段計(jì)算設(shè)計(jì)高，不應(yīng)用總體路線擬合出的縱斷面數(shù)據(jù)，橋梁設(shè)計(jì)中考慮了加強(qiáng)新、老橋之間的橫向聯(lián)系，保證二者變形接近，共同受力。

3 總結(jié)

CARD/1對(duì)于高速公路改擴(kuò)建工程的設(shè)計(jì)應(yīng)靈活掌握設(shè)計(jì)指標(biāo)，平面設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)竣工圖線位拆分為單個(gè)設(shè)計(jì)單元進(jìn)行擬合；縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)采用優(yōu)化計(jì)算的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，還應(yīng)根據(jù)路面加鋪厚度進(jìn)行抬升確定；橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)CARD/1二次開發(fā)修改編寫相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行戴帽子；CARD/1能更好地應(yīng)用與高速公路改擴(kuò)建工程中。

[1] 吳夯,張穎.道路勘測(cè)設(shè)計(jì) CARD/1應(yīng)用教程[M].蘭州:蘭州大學(xué)出版社,2000.

[2] 于風(fēng)河等.道路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)與施工[M].北京：人民交通出版社,2004.