改擴(kuò)建道路路線設(shè)計(jì)研究

張麗麗

(山東中咨公路咨詢?cè)O(shè)計(jì)有限公司，山東 東營(yíng) 257091)

1 改擴(kuò)建設(shè)計(jì)基本原則

(1)道路改擴(kuò)建的總體方案目前有很多種不同的形式，如單側(cè)拼接方案、單側(cè)分離方案、兩側(cè)拼接方案與混合加寬方案。在平原微丘區(qū)當(dāng)中，通常以兩側(cè)拼接方案與局部分離方案為主；在山嶺重丘區(qū)當(dāng)中，為了保證路基開挖的安全性與適應(yīng)橋隧工程要求，通常以單側(cè)加寬方案為主。

(2)以總體布局方案為依據(jù)，基于對(duì)舊路的調(diào)查與分析，應(yīng)嚴(yán)格按照最大限度利用舊路這一基本原則，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)實(shí)施綜合設(shè)計(jì)。

(3)實(shí)際的改擴(kuò)建工作中，應(yīng)對(duì)公路安全性進(jìn)行優(yōu)先考慮，做好安全性評(píng)價(jià)，制定擴(kuò)建對(duì)策，以此保證交通安全。

(4)在隧道段，通常以局部分離方案為主；在有大型構(gòu)造物分布的段落，需根據(jù)現(xiàn)有大型構(gòu)造物實(shí)際情況確定路線擴(kuò)建方案，同時(shí)對(duì)不同的方案實(shí)施論證對(duì)比。完成對(duì)舊路的擴(kuò)建以后，其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都要滿足現(xiàn)行規(guī)范提出的要求。

(5)舊路上繞行較遠(yuǎn)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)低、和城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃有很大沖突、容易產(chǎn)生交通事故的特殊段落，應(yīng)考慮另辟新線，并和舊路改建方案實(shí)施論證比選，以此選擇出最佳的方案。

2 改擴(kuò)建路線設(shè)計(jì)

2.1 前期準(zhǔn)備工作

在改擴(kuò)建工程的路線設(shè)計(jì)中，應(yīng)先做好準(zhǔn)備工作，其中最重要的就是路線勘察。對(duì)于改擴(kuò)建工程，在對(duì)新建工程進(jìn)行勘測(cè)的基礎(chǔ)上，還要做好對(duì)舊路各項(xiàng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的獲取，包括平面數(shù)據(jù)、縱面數(shù)據(jù)、橫面數(shù)據(jù)和不同構(gòu)造物對(duì)應(yīng)的三維數(shù)據(jù)。舊路的測(cè)量需要分成左右兩幅進(jìn)行，具體的縱向間隔距離，應(yīng)以曲線半徑為依據(jù)確定，一般在10～25 m范圍內(nèi)；另外，還要對(duì)舊路上的既有構(gòu)造物和重要工點(diǎn)實(shí)施準(zhǔn)確的測(cè)量。在設(shè)計(jì)工作中引入數(shù)字化技術(shù)，能有效加快設(shè)計(jì)效率，保證設(shè)計(jì)精度。

2.2 安全性評(píng)價(jià)

安全性評(píng)價(jià)內(nèi)容為對(duì)舊路線形設(shè)計(jì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行符合性、交通事故多發(fā)易發(fā)段及運(yùn)行速度的分析評(píng)價(jià)。對(duì)于符合性評(píng)價(jià)，其重點(diǎn)在于對(duì)技術(shù)指標(biāo)能否達(dá)到擴(kuò)建完成后技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行檢驗(yàn)；交通事故多發(fā)易發(fā)段評(píng)價(jià)需通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)完成，對(duì)舊路運(yùn)營(yíng)安全進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，確定事故多發(fā)易發(fā)主要原因，并制定有效對(duì)策措施；而對(duì)運(yùn)行速度進(jìn)行的評(píng)價(jià)，重點(diǎn)是要確定設(shè)計(jì)速度和相關(guān)技術(shù)指標(biāo)是否適應(yīng)與協(xié)調(diào)。

在對(duì)行車安全有很大影響的段落，必須加以嚴(yán)格的控制，從根本上進(jìn)行改善，同時(shí)根據(jù)貨車停車視距來檢驗(yàn)這些特殊段落。在連續(xù)長(zhǎng)大縱坡段進(jìn)行改擴(kuò)建的過程中應(yīng)做好運(yùn)行速度評(píng)價(jià)，以此從根本上保證運(yùn)營(yíng)安全。在方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)充分利用舊路，將其作為上行線，然后另辟新線，將其作為下行線，與此同時(shí)，對(duì)應(yīng)急避險(xiǎn)與爬坡等特殊的車道做分析研究，通過比選，確定最佳的方案。在超高超過6%的段落，根據(jù)貨車運(yùn)行速度評(píng)價(jià)結(jié)果，對(duì)路段的最大超高值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以此在保證運(yùn)行舒適性的基礎(chǔ)上，提高交通運(yùn)行安全性。

以某改擴(kuò)建工程為例，其舊路上的K30～K31段、K50～K51段、K66～K67段都處在安全等級(jí)較低的交通事故多發(fā)易發(fā)段中。在這種情況下，若直接利用舊路實(shí)施改擴(kuò)建，則無法從根本上消除各類缺陷，應(yīng)重點(diǎn)考慮局部新建線路。另外，在其它段落，因舊路為了適應(yīng)實(shí)際的地形，并盡可能的繞開城鎮(zhèn)，路線采用了較低的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，繞行很遠(yuǎn)。若能最大限度對(duì)舊路走廊帶進(jìn)行利用，則完成擴(kuò)建以后的公路，其繞行距離依然很長(zhǎng)，影響沿線范圍內(nèi)城鎮(zhèn)發(fā)展規(guī)劃，使舊路保通壓力大幅增加，對(duì)此，應(yīng)考慮截彎取直措施。

2.3 橫斷面設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)超高方案時(shí)，可將明式構(gòu)造物對(duì)應(yīng)的橫坡作為主要控制點(diǎn)，使舊路構(gòu)造物達(dá)到安全可靠，在減少工程量的基礎(chǔ)上，保證擴(kuò)建完成后的交通運(yùn)行安全性。若拼接段直接利用部分舊路路面，則要做好對(duì)路面橫坡的檢查。如果舊路橫坡和新路之間相差小于±0.5%，則應(yīng)使舊路橫坡保持不變，若必須改變，需要對(duì)超高設(shè)計(jì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在分離路段中，應(yīng)對(duì)其斷面形式和舊路斷面之間的過渡與銜接進(jìn)行處理，以保證平滑，避免產(chǎn)生突變。

2.4 擬合設(shè)計(jì)

(1)平面擬合

①擬合基本原則

以舊路左右兩幅現(xiàn)有資料為依據(jù)，在擬合設(shè)計(jì)過程中主要考慮明示構(gòu)造物與隧道兩種控制要素，同時(shí)要做好誤差分析。在兩側(cè)拼接段，經(jīng)擬合設(shè)計(jì)能使平面線形保持圓狀；在大、長(zhǎng)圓曲線段，實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中可通過多圓復(fù)曲線來有效減小擬合設(shè)計(jì)誤差；完成擬合后，平面線形需要滿足現(xiàn)行規(guī)范提出的要求。對(duì)于多圓復(fù)曲線，它是指把誤差相對(duì)較大的各圓曲線均分為多個(gè)半徑盡可能一直，且能實(shí)現(xiàn)逕相銜接處理的圓曲線，以此保證擬合設(shè)計(jì)精度。

在復(fù)曲線當(dāng)中，不同圓曲線實(shí)際長(zhǎng)度與半徑以樁號(hào)和曲率的實(shí)際分布情況為依據(jù)通過分析和對(duì)比確定，這一方法即為串珠法，在此基礎(chǔ)上，不同復(fù)曲線實(shí)際長(zhǎng)度需要滿足現(xiàn)行規(guī)范提出的要求。對(duì)于樁號(hào)和曲率的實(shí)際分布情況，可通過對(duì)spline的應(yīng)用進(jìn)行測(cè)點(diǎn)資料的繪制，確定各段實(shí)際長(zhǎng)度和曲率，最后以測(cè)點(diǎn)和路線樁號(hào)之間的關(guān)系為依據(jù)完成繪制。

②擬合精度評(píng)定

對(duì)于明式構(gòu)造物這一主要控制因素，其擬合精度理論上不能超過10 cm，而普通路基段需按照10～20 cm范圍控制。具體的誤差指標(biāo)應(yīng)根據(jù)舊路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)來調(diào)整。以工程擴(kuò)建工程為例，因舊路受到多種因素影響，使擴(kuò)建后的平面線形擬合難以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。而通過對(duì)多圓復(fù)曲線合理應(yīng)用，可以使擬合偏差不超過10 cm。在對(duì)A段進(jìn)行平面擬合設(shè)計(jì)的過程中(該段起訖里程為AK0+000～AK30+900)，1 000對(duì)各個(gè)實(shí)測(cè)點(diǎn)位98.8%的實(shí)際擬合誤差不超過10 cm，取得了良好的效果。

(2)縱面擬合

在縱面擬合設(shè)計(jì)過程中，需要充分考慮和橋梁、路線交叉、路面路基之間的協(xié)調(diào)性，使工程方法達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理；在軟基段，應(yīng)盡量保持現(xiàn)有路基實(shí)際高程；而在特殊困難段，則應(yīng)通過多方案對(duì)比來選擇最佳方案。

在實(shí)際的縱面擬合設(shè)計(jì)中應(yīng)嚴(yán)格遵循下列基本原則：以路面擴(kuò)建方案為依據(jù)，將明式構(gòu)造物與隧道作為主要控制點(diǎn)，完成分幅與分段的縱面擬合設(shè)計(jì)，同時(shí)做好誤差分析工作，其誤差分析方法和平面擬合設(shè)計(jì)基本相同。在普通路段，對(duì)舊路而言，應(yīng)嚴(yán)格遵循寧填勿挖這一基本改造原則，完成擬合后，線路的縱面線形必須滿足現(xiàn)行技術(shù)規(guī)范提出的要求。在受到凈空和構(gòu)造物等因素限制的段落，雖然不用對(duì)最短坡長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行控制，但對(duì)豎曲線而言，其最小長(zhǎng)度必須達(dá)到3 s的行程。

對(duì)于明式構(gòu)造物，其擬合誤差應(yīng)根據(jù)它的應(yīng)力儲(chǔ)備確定，一般按-3～+3 cm范圍嚴(yán)格控制，同時(shí)要滿足結(jié)構(gòu)安全性要求。具體的誤差指標(biāo)可以根據(jù)舊路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)整。為保證施工控制精度，提高行車舒適性，需在路面施工開始前，對(duì)舊路縱坡實(shí)施二次分幅調(diào)坡。在調(diào)坡中，需將施工技術(shù)方案等作為主要控制指標(biāo)。需要注意的是，為有效避免橋頭跳車現(xiàn)象，需在橋頭段進(jìn)行過渡段的設(shè)置。

以某擴(kuò)建工程為例，其起訖樁號(hào)為CK70+900～CK117+500，以現(xiàn)有的實(shí)測(cè)資料為依據(jù)構(gòu)建地面模型，同時(shí)將明式構(gòu)造物作為主要控制點(diǎn)實(shí)施縱面擬合，擬合結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)地面產(chǎn)生的不均勻沉降等實(shí)際情況，對(duì)以下3個(gè)路段實(shí)施縱面調(diào)整：①CK80+200～CK80+800段，該段總長(zhǎng)為600 m，在原基礎(chǔ)上對(duì)路基設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行抬高，抬高的幅度按0～0.30 m控制；②CK100+800～CK102+800段，該段總長(zhǎng)為2000 m，對(duì)大橋進(jìn)行拆除重建，在原基礎(chǔ)上抬高0～1.80 m；③CK117+200～CK117+500段，該段總長(zhǎng)為300 m，在原基礎(chǔ)上對(duì)路基設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行抬高，抬高的幅度按0～0.50 m控制。

2.5 線形設(shè)計(jì)

以安全性評(píng)價(jià)后給出的建議為依據(jù)，結(jié)合舊路當(dāng)前平縱組合實(shí)際情況，調(diào)整舊路各線形指標(biāo)。在舊路上線形組合較差或交通事故多發(fā)易發(fā)段，必須制定有效補(bǔ)救措施。在凹形豎曲線底難以保證排水暢通的段落，需要對(duì)它的縱斷面與橫坡設(shè)計(jì)實(shí)施綜合調(diào)整，縮短排水不暢段落總長(zhǎng)；在S形曲線與同向曲線中，應(yīng)增設(shè)有效的誘導(dǎo)標(biāo)志；在長(zhǎng)直下坡段，應(yīng)增設(shè)有效的限速標(biāo)志和警告標(biāo)志；在長(zhǎng)直轉(zhuǎn)彎段，應(yīng)增設(shè)有效的警告標(biāo)志與誘導(dǎo)標(biāo)志。在新線上，需要合理應(yīng)用不同的技術(shù)指標(biāo)，使新線和舊路的線形標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到順捷、連續(xù)與均衡，同時(shí)和沿線良好適應(yīng)。

3 結(jié)束語

綜上所述，改擴(kuò)建工程具有很高的復(fù)雜度，而路線設(shè)計(jì)是它的核心所在。在總結(jié)不同改擴(kuò)建工程實(shí)際情況與相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的前提下，對(duì)改擴(kuò)建路線設(shè)計(jì)基本原則、內(nèi)容與要點(diǎn)進(jìn)行了深入的分析，得出通過多圓復(fù)曲線能有效減小擬合設(shè)計(jì)誤差等結(jié)論，這對(duì)實(shí)際的設(shè)計(jì)工作有重要作用與現(xiàn)實(shí)意義。