改擴建公路路線設計要點探討

張永賓

（中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176）

在城市化進程不斷推進的背景下，很多原有公路已經無法滿足經濟發展和交通量持續增加的要求，開展公路改擴建刻不容緩。改擴建公路路線設計和新建公路路線設計有很大不同，既有公路已經被限制在特定范圍和特定地質水文條件下，需要結合原公路總體走向、道路結構、周圍環境等，合理處理現有影響因素，解決改擴建公路和新型交通運輸之間的關系，才能最大限度上提升改擴建公路路線設計品質。基于此，開展改擴建公路路線設計要點探討就顯得尤為必要。

1 改擴建公路路線設計原則分析

改擴建公路路線設計難度比較大，涉及的因素比較多，需要綜合考慮多方面因素，并嚴格遵循設計原則，才能提升設計品質，為后期施工提供必要的指導和參考，在具體設計中，必須嚴格遵循以下原則：（1）要綜合考慮原公路的利用價值，準確擬合公路的平面線位，選擇合理的加寬方式，保持原公路路線和改擴建公路的平面線形相互統一；（2）改擴建公路路線設計時要保證路線走廊帶位和周圍環境及周圍的景觀相互協調，保證過客能夠飽覽周圍景觀，同時注重對周圍生態環境及名勝古跡的保護；（3）保證改擴建公路路線能夠和周圍的環境相互融合，無需一味追求高標準、高要求、高質量，應當因地制宜地選擇設計技術標準；（4）改擴建公路路線設計時要綜合考慮城鎮規劃、路網規劃、水利規劃等，促使改擴建公路路線建設和周圍城鄉規劃發展相互契合；（5）在縱斷面設計中，必須對擬合的原公路縱坡進行合理調整，以消除路面凸起或者暗凹路段，避免在雨季發生積水。尤其是經過小鎮、鄉村的路段，避免設計標高過大，影響居民的正常出行。此外，在縱斷面設計時，還要提升對原公路資源的利用率。

2 現階段改擴建公路路線設計的重難點

2.1 直線段設計重難點

在改擴建公路路線設計中，要保證直線段里程最短。如果直線段過長，雖然可以節約成本，提升施工速度，降低駕駛風險和交通事故發生的概率，但是容易導致駕駛人員發生駕駛疲勞，一旦需要急轉彎，無法快速降速，從而造成交通事故。

2.2 平曲線段設計重難點

平曲線段是改擴建公路路線設計中比較常見的樣式，在具體設計中，要合理提升圓曲線的半徑，因為半徑越大，路面弧度就越小，對駕駛人員而言，可以提升視野的通透性，降低交通事故。

2.3 縱坡度設計重難點

通過分析和對比近5年公路交通事故發生情況發現，發生在坡路上的交通事故，遠遠大于平地上的交通事故。遇到坡度后，就容易發生故障。因此，縱坡度設計是改擴建公路路線設計的重點。

2.4 線形組合設計重難點

在改擴建公路路線設計中，不同線形組合通常會發生協調問題，甚至會誘發一系列安全隱患。因此，在線性設計中，必須綜合考慮相互之間的聯系，并做好工程地質、水文地質的勘察工作，及時采取有針對性的處理措施。

3 改擴建公路路線設計的要點

和新建公路路基設計相比，改擴建公路路線設計內容更加復雜，涉及的內容更多，更具特殊性。在改擴建公路路線設計過程中，既要綜合考慮經濟性、安全性、舒適性，也要綜合考慮周圍環境保護和景觀打造。由于會受到原有公路的限制，還需要考慮保通難度、地方規劃、資源利用等。總之，改擴建公路路線設計要點包括以下內容。

3.1 注重沿線環境保護，做好環保選線

近年來，我國環保理念不斷提升，很多地方出現了和自然環境和諧共處的高品質改擴建公路路線設計方案，比如川九公路路線在具體設計中，時刻堅持“不破壞就是最大的保護”原則，有效保護了沿線的周圍環境。再如湖北神宜路，在改擴建路基設計時，秉承“親自綠道”的設計原則，設計出的改擴建公路路線設計方案基本契合了綠色公路建設標準的要求。因此，在具體設計中，必須從保護在沿線生態環境的角度出發。如果改擴建公路路線和沿線生態環境相互沖突，就要更加注重環境保護，立足環保選線，對改擴建公路沿線的重點景區、重大山體、河流水體資源、林地、濕地等進行高度保護，從而降低公路改擴建對沿線自然生態環境造成的破壞。

3.2 切實做好不同形式的路線設計

（1）平面線擬合設計要點。改擴建公路平面線擬合設計是整條路線設計的重中之重，也是公路路線的主要表現形式，因車輛在行駛過程中，多以平動、徑向轉動為主，在平面線擬合設計中，盡量不要出現大規模的曲線變化，否則會提升交通故事發生的概率[1]。如果公路平面線變化幅度較大，車輛在行駛時很難及時調整，極易發生撞車和翻車事故。因此，在平面線擬合設計時要以原來的構筑物為基礎，作為改擴建公路路線設計的基準物，實現多段線路的擬合。如果原公路上存在大量的圓弧、曲線，在改擴建公路路線設計時，需要采取多元曲線相互擬合的設計思路，提升線路設計的精度。同時，為保證車輛行駛的安全性、穩定性、舒適性，在平面線路擬合設計時，必須嚴格控制公路線路的有效銜接和平穩轉換，保證車輛安全通行。如果遇到圓弧較大的路段，需要對周圍實際情況詳細考察分析，然后靈活選擇設計思路，提升總體設計品質。

（2）縱斷面設計要點。縱斷面設計需要綜合考慮多方面因素，由于原公路的橫坡度和改擴建公路的橫坡度之間必然存在一定的差距，如果二者之間的差距比較小，那么在設計時，采用嚴格控制中線的方法就可以達到預期設計效果。如果差距較大，需要加寬一側，并測量出改擴建公路路線的中線標高。通常情況下，改擴建公路路線的坡度長度都小于原公路的坡度長度，因此，在選擇坡長時，盡量不采用最小坡長[2]。在路線縱斷面設計中，要保證原有公路的縱坡成為改擴建公路路面基層。而在半徑選擇上，要盡量大于最小半徑，最小半徑的具體數值由公路線路豎曲線半徑、長度視距之間的具體要求來判定。

（3）橫斷面設計要點。針對改擴建公路線路超高方案，可以明式構造物作為橫坡核心控制點，最大限度上提升改擴建公路路線設計的安全性，避免在雨季發生積水。如果在拼接路段，采用了原公路路面，在橫斷面設計時，需要嚴格檢查路面橫坡大小，并和改擴建路段相互對比，如果二者之間的差距小于±0.5%，無需調整橫坡；如果超過±0.5%，需要結合改擴建公路路線實際情況，進行適當調整。

（4）圓曲線設計要點。①合理確定最小和最小圓曲線半徑。在改擴建公路路線設計中，無論公路平面轉角有多大，都需要合理設置圓曲線。在公路改建時，要盡量利用原路線，因此，圓曲線半徑通常都比較小，但也不能太小，避免駕駛人員在駕駛時承受較大的加速度。最小圓曲線半徑只要滿足改擴建公路設計規范中圓曲線最小半徑的要求即可。但公路改擴建時受限隱私比較多，為保證車輛行駛的安全性，圓曲線半徑不能小于設計時速的極限值。比如如果圓曲線半徑超過9000m，視線集中300～600m范圍中的視覺效果和直線效果基本相同。因此，圓曲線半徑也不能太大，最大半徑不宜超過10000m。圓曲線最小半徑“一般值”的橫向力系數和超高值如表1所示。②圓曲線長度和平曲線長度設計。《公路線路設計規范》雖然沒有對圓曲線長度明確規定，但在具體設計時，需從有利于行車角度入手，保證圓曲線長度滿足3s設計車速通過的行程。在公路改擴建設計，圓曲線長度設計要做到因地制宜。在《公路路線設計規范》中對平曲線有明確規定，要求平曲線的最小長度不能小于2倍的緩和曲線長度[3]。不設回旋線圓曲線示意圖如圖1所示。③緩和曲線設計要點。在緩和曲線設計時，需要考慮的因素包括操作汽車方向盤所需的長度、離心加速度變化率所需的長度、超高緩率所需的長度、視覺和線形美學所需的長度等。要保證這4個方面同時達到設計效果，才是一個高品質的改擴建公路路線設計方案。

表1 圓曲線最小半徑“一般值”的橫向力系數和超高值表

圖1 不設回旋線圓曲線示意圖

3.3 路面設計要點

合理路面設計對提升改擴建公路行車的安全性、舒適性等方面有積極作用，要求改擴建之后，可提供更加安全、更加快速、更加舒適的行車體驗。路面加鋪設計方案，必須和原路面具體特點相互適應，最大限度上滿足道路使用功能的要求。合理提升新舊路面之間的黏結力，汽車在行駛過程中，特別是急剎車時，會形成較大的剪切應力，需要采取高質量的層間黏結材料，以保證新舊路面黏結的緊密性，提升抗剪切力。

4 結束語

綜上所述，本文結合理論實踐，探討了改擴建公路路線設計，探討結果表明，在改擴建公路路線設計過程中，要以提升車輛通行率和行車安全為目標，降低對沿線生態環境造成的影響，綜合利用原有公路的資源，以實現各項資源的最大化利用。在具體設計中，會受到原有公路情況、周圍情況、施工特點等多重因素的共同影響。需要設計人員綜合利用現有設計思路，融合環境保護理念，嚴格按照相關規范及標準，才能設計出高標準、高品質的改擴建公路路線設計方案。