普通干線公路的設(shè)計創(chuàng)新

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隨著國道路網(wǎng)命名編號調(diào)整的推進，國省干線面臨更加迫切的升級改造。（攝影：鐘曉亮）

干線公路設(shè)計創(chuàng)新是品質(zhì)工程創(chuàng)建的重要環(huán)節(jié)，是創(chuàng)建“品質(zhì)工程”的基礎(chǔ)和前提，是全面推動公路勘察設(shè)計質(zhì)量提升，推進公路質(zhì)量安全水平提升的有效途徑。筆者從山西省的實踐出發(fā)，探討普通國省干線公路升級改造中的設(shè)計創(chuàng)新。

普通干線公路升級改造前期工作的特點

山西省干線公路現(xiàn)狀及面臨的問題

山西省普通干線公路網(wǎng)通車里程12530公里，其中一級公路1867公里、二級公路9014公里、三級公路1357公里、四級及以下公路292公里，二級及以下公路占到總里程的85%。干線公路承擔(dān)的車輛行駛量平均占到山西全省的48.5%，干線公路為山西全省經(jīng)濟社會發(fā)展提供了強有力的支撐，保障了千家萬戶的出行。

山西干線公路運行中面臨的主要問題有：多數(shù)穿城段干線公路城鎮(zhèn)化嚴重，亟待繞城改線；等級偏低且占比偏大，通行能力不強，急需提升等級；“重載化”嚴重，目前山西干線公路的觀測總里程為11122公里，重載交通干線公路里程達7127公里，占總觀測里程的64.1%，多數(shù)干線公路路面結(jié)構(gòu)超負荷運轉(zhuǎn)，急需升級改造；道路服務(wù)能力和現(xiàn)狀不能滿足人民群眾的出行需求。

干線公路勘察設(shè)計工作面臨的現(xiàn)狀和問題

在現(xiàn)行標準和投資規(guī)模下，干線公路升級改造面臨許多矛盾和問題，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是升級改造過境項目，線路走廊帶受城鎮(zhèn)、村莊、企業(yè)等影響較大，道路設(shè)計過程中的土地利用和標準提升之間的矛盾突出；二是路面大修、危橋加固、險山治理、安全設(shè)施改造等中小型項目分散于各個地市，多而短，單個建設(shè)項目體量不大，標準和規(guī)模難以統(tǒng)一；三是對老路的土地、公路資源再生利用要求較高，沿線建筑物不斷增加，過村鎮(zhèn)路段多，拆遷難度大、成本高；四是近十五年來，干線公路普遍進行了2次至3次路面改造和大修，且主要集中在路面結(jié)構(gòu)的升級改造方面，路基高度隨之不斷提高，給今后的大修改造設(shè)計造成很大難度（占地、排水、平面交叉及征地拆遷），矛盾日益突出；五是干線公路投資不足，設(shè)計方案標準不高，造成干線公路大修改造后使用年限短，養(yǎng)護成本高。比如近年來，山西省實施的干線公路改造大修項目，基本由各分局設(shè)計所設(shè)計，設(shè)計創(chuàng)新不足、標準不統(tǒng)一，給下一步改造升級造成一定難度；六是設(shè)計單位多、設(shè)計理念不更新，新材料、新技術(shù)、新工藝應(yīng)用推廣和利用力度不大，有限的投資未能讓效果最大化。

提升勘察設(shè)計質(zhì)量的創(chuàng)新措施

創(chuàng)新勘察設(shè)計工作思路

針對國省干線公路面臨的地域差距大、通行現(xiàn)狀不平衡、投資少、等級偏低等特點，提出以下幾點勘察設(shè)計思路。

措施一：選擇過境改線項目的路線方案時，要加強與地方規(guī)劃部門溝通，結(jié)合城市長遠規(guī)劃，考慮與既有及規(guī)劃階段的城市道路的銜接，在設(shè)計中充分考慮干線公路的技術(shù)指標和建設(shè)規(guī)模，兼顧城市發(fā)展和干線公路建設(shè)運營。

措施二：干線公路升級改造工程主要是舊路拓寬、路面改造、技術(shù)指標提升等內(nèi)容，要注重舊路走廊、老路資源利用，盡量節(jié)約用地、節(jié)約投資、注重環(huán)保。

措施三：要注重現(xiàn)有公路交叉方式的改建升級，盡可能兼顧沿線百姓的出行便捷。

措施四：要重視交通安全設(shè)施的提升改造，進一步把安全設(shè)計放到第一位，路面大修、危橋加固、地質(zhì)災(zāi)害治理、安全設(shè)施改造等養(yǎng)護設(shè)計項目應(yīng)注重試驗檢測、地質(zhì)報告、安全評價報告等數(shù)據(jù)分析，不搞千篇一律，注重方案研究，細化路況調(diào)查。

措施五：干線公路大中修不能一味加鋪抬高，不利于被交道路銜接，不利于排水且給居民出行造成不便，應(yīng)盡量利用舊路結(jié)構(gòu)，使用再生技術(shù)，對面層和基層進行再生，既節(jié)約材料又不抬高路面。

措施六：危橋改造要重視橋梁加固技術(shù)選擇，不能簡單地拆除橋梁重建，盡可能節(jié)約投資，提高通行能力減少斷路帶來的保通壓力。

措施七：地質(zhì)災(zāi)害治理過程中要重視地質(zhì)勘察、重視支護措施比較，做到安全經(jīng)濟。

措施八：養(yǎng)護工程設(shè)計更要注重道路交通保通措施設(shè)計，保證保通措施可行，費用合理。

創(chuàng)新前期工作模式

各地區(qū)管養(yǎng)單位所屬設(shè)計單位對所在地的道路情況熟悉，而且多年來與管養(yǎng)單位配合也比較默契，給前期工作的開展帶來便利，但各地區(qū)的測設(shè)單位普遍存在專業(yè)配備不全、設(shè)計人員水平不高、人員流動性大等特點，對一般的路基防護設(shè)計僅限傳統(tǒng)思維，在橋梁隧道的加固維修、較大的道路升級改造方面方法單一、形式固化，從工可的方案制定到設(shè)計階段的專業(yè)配備，都與實際要求相差甚遠。傳統(tǒng)的前期工作方式已不能滿足當前項目建設(shè)特別是品質(zhì)工程的需要。

建議干線公路的設(shè)計分類規(guī)劃、分類設(shè)計、統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，建立總體設(shè)計機制，由牽頭單位總體設(shè)計，協(xié)同單位同步開展具體設(shè)計，這樣可更好地縮短項目審批時間，統(tǒng)一標準，提高資金利用率。

積極進行“四新”技術(shù)在勘察設(shè)計中的推廣應(yīng)用

山西省交通運輸廳印發(fā)的《山西省公路“品質(zhì)工程”深化創(chuàng)建實施意見（試行）》，要求設(shè)計單位優(yōu)先考慮先進、適用的“四新”技術(shù)，并推廣應(yīng)用到設(shè)計中，“四新”技術(shù)的應(yīng)用，將極大地推動勘察設(shè)計水平適應(yīng)時代要求，跟上科技進步的步伐。

建立干線公路技術(shù)狀況大數(shù)據(jù)庫，結(jié)合交通運輸部有關(guān)運輸結(jié)構(gòu)調(diào)整改革中涉及公轉(zhuǎn)鐵、公轉(zhuǎn)水的新動向。規(guī)范干線公路交通量數(shù)據(jù)提取工作，普查當前交通量觀察點運行情況，分析交通量演變走向，為干線公路投資模式、經(jīng)濟評價提供決策依據(jù)，更好地實現(xiàn)資源共享。

加快推進公路路面材料循環(huán)利用，路面材料循環(huán)利用是公路交通行業(yè)節(jié)能減排工作的重點之一，也是轉(zhuǎn)變公路交通發(fā)展方式的重要內(nèi)容。為加快推進公路路面材料循環(huán)利用，公路改建和養(yǎng)護工程設(shè)計應(yīng)優(yōu)先采用路面材料循環(huán)利用技術(shù)，加強對路面再生結(jié)構(gòu)組合和再生材料的設(shè)計，明確路面舊料預(yù)處理要求、再生混合料設(shè)計方法及技術(shù)標準，細化施工工藝、關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制及質(zhì)量檢評標準，形成可靠耐久、經(jīng)濟合理的設(shè)計方案。

突出全壽命周期成本理念，將公路運營和維護納入工程設(shè)計與建設(shè)一并考慮，突出全壽命，強調(diào)系統(tǒng)性，強化結(jié)構(gòu)設(shè)計與養(yǎng)護設(shè)施的統(tǒng)一。推進鋼結(jié)構(gòu)橋梁的應(yīng)用，發(fā)揮其在全壽命周期成本方面的比較優(yōu)勢。積極應(yīng)用高性能混凝土，保證結(jié)構(gòu)使用壽命，有效降低公路運營養(yǎng)護成本。

國道108線山西祁縣段是重載交通線路，升級改造難度大。

積極應(yīng)用建筑信息模型（BIM）新技術(shù)，BIM技術(shù)可用于工程項目勘察、設(shè)計、施工、運營維護各階段，實現(xiàn)工程項目全壽命周期中各參與方在同一多維信息模型基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)共享，為工程項目全過程方案優(yōu)化和科學(xué)決策提供依據(jù)，是工程管理信息化一次質(zhì)的飛躍。

主動引入綠色公路設(shè)計理念，牢固樹立創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享五大發(fā)展理念，落實“四個交通”發(fā)展要求，促進公路發(fā)展轉(zhuǎn)型升級，建設(shè)以質(zhì)量優(yōu)良為前提，以資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保、節(jié)能高效、服務(wù)提升為主要特征的綠色公路，實現(xiàn)公路建設(shè)健康可持續(xù)發(fā)展。

在勘察設(shè)計中的創(chuàng)新實踐

創(chuàng)新重載交通路面結(jié)構(gòu)設(shè)計方案

為支持山西轉(zhuǎn)型跨越式發(fā)展，2017年9月1日，國務(wù)院下達了《關(guān)于支持山西省進一步深化改革促進資源型經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)展的意見》（國發(fā)〔2017〕42號），對山西省公路基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)給予政策性支持，并將山西省列入“普通重載交通建設(shè)試點”。筆者所在單位承擔(dān)了“重載交通建設(shè)試點試驗路段G338閆家莊至芙城口段改造工程”及“重載交通建設(shè)試點試驗路段S216壽陽白家莊至榆次東外環(huán)段改造工”的前期工作。據(jù)統(tǒng)計結(jié)果顯示，82%的貨車接地壓強大于設(shè)計標準輪胎接地壓強0.7兆帕，代表值為0.8兆帕至0.9兆帕。為此，我們結(jié)合重載交通特點采用高模量瀝青混合料減少車輛荷載作用下瀝青混凝土產(chǎn)生的變形，提高路面抗高溫變形能力，改善路面的疲勞性能，延長路面的使用壽命；采用改性乳化瀝青廠拌冷再生、泡沫瀝青就地冷再生技術(shù)及就地水泥冷再生技術(shù)等，完成舊路材料的再生利用，減少資源浪費及環(huán)境污染。

粉煤灰路基填筑利用

在國道307線山西省汾陽市過境改線工程中，結(jié)合汾陽市地域特點、產(chǎn)業(yè)分布及項目建設(shè)等實際情況，對CFB（循環(huán)硫化床）粉煤灰路用性能及路基填筑技術(shù)進行研究，利用粉煤灰60萬余立方米，約80余萬噸，為CFB粉煤灰的循環(huán)利用開辟了新的途徑。不僅解決了該路段的路基填料問題，減少了環(huán)境污染、節(jié)約了土地資源、減少了灰場的建設(shè)費用，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益并舉的目的，而且為山西國峰煤電有限責(zé)任公司排放的CFB粉煤灰找到了變廢為寶的合理途徑。該研究成果可指導(dǎo)類似粉煤灰路基設(shè)計和施工，為CFB粉煤灰在路基填料的應(yīng)用提供有用的工程技術(shù)基礎(chǔ)。

綠色公路設(shè)計

國道208線清徐縣常家莊至?xí)x中長治界一級公路新建工程位于山西省祁縣境內(nèi)，路線分別與高速公路、國道、高鐵、普通鐵路交叉，同時該路線進入山區(qū)后與國家級濕地公園伴行，為此，設(shè)計時全線貫穿綠色公路設(shè)計理念，一是平原區(qū)采用低路堤淺路塹方案，并對舊路材料再生利用；二是交叉工程采用特殊設(shè)計，利用既有高速公路、高鐵橋孔下穿交叉，采用2孔75米轉(zhuǎn)體T構(gòu)方案上跨鐵路，以減少對既有高速、高鐵、鐵路運行的干擾；三是路基防護與生態(tài)防護相結(jié)合，在保障邊坡穩(wěn)定與安全的前提下，盡可能以生態(tài)防護為主，如植被混凝土防護、骨架植被防護、客土噴播植草、三維網(wǎng)植草等；四是采用橋面及路面徑流收集凈化系統(tǒng)；五是隧道內(nèi)采用隧道專用LED節(jié)能燈具，生命安全防護工程采用自發(fā)光標志標牌等。

幾點建議

建議注重干線公路與其他路網(wǎng)之間的銜接，實現(xiàn)交通的便捷轉(zhuǎn)換，促進地方經(jīng)濟發(fā)展和周邊村鎮(zhèn)的快速直達。

建議分情況統(tǒng)一路面結(jié)構(gòu)設(shè)計標準，提高道路使用壽命，尤其針對重載交通情況嚴重的問題，統(tǒng)一專項設(shè)計。

建議針對各地市分局設(shè)計隊伍水平、習(xí)慣、理念存在較大差異的特點，結(jié)合不同地市的路況特點，制定區(qū)域內(nèi)統(tǒng)一的設(shè)計指導(dǎo)書。

建議統(tǒng)一全省安全設(shè)施、橋梁隧道附屬設(shè)施設(shè)計模式，這不僅能體現(xiàn)地方特色、滿足通行安全需要，又能方便統(tǒng)一設(shè)計施工。為滿足群眾出行舒適，設(shè)計中應(yīng)適當增加景觀帶、節(jié)能照明及休閑設(shè)施的設(shè)計，全面貫徹品質(zhì)工程、綠色工程設(shè)計理念。

就山西而言，干線公路的勘察設(shè)計應(yīng)與目前全省實施的“三大板塊”旅游路建設(shè)結(jié)合起來，更好地為山西旅游業(yè)服務(wù)。加強與旅游道路的交通轉(zhuǎn)化，以干線公路促進旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，實現(xiàn)綜合路網(wǎng)大連通。