分析道路設(shè)計(jì)中的選線(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)

劉冬明

(中國(guó)華西工程設(shè)計(jì)建設(shè)有限公司，廣東 深圳 518000)

在道路設(shè)計(jì)工作中，選線(xiàn)是一項(xiàng)重要的初期工作，具有決定性作用與意義，必須引起設(shè)計(jì)人員的高度重視，在明確任務(wù)要求和選擇適宜選線(xiàn)方法的基礎(chǔ)上，進(jìn)行必要的選線(xiàn)優(yōu)化，最終是選線(xiàn)能夠達(dá)到最優(yōu)。

1 公路選線(xiàn)

公路選線(xiàn)是指以公路路線(xiàn)基本走向?yàn)橐罁?jù)，結(jié)合相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提出的要求，以及地形條件、地質(zhì)條件和現(xiàn)狀地物，選擇一條不僅技術(shù)可行，而且經(jīng)濟(jì)合理，能滿(mǎn)足使用要求的中心線(xiàn)。根據(jù)道路工程基本性質(zhì)和任務(wù)，充分考慮包含地形地勢(shì)、地質(zhì)條件和現(xiàn)狀地物等在內(nèi)的各項(xiàng)因素，在工程現(xiàn)場(chǎng)或圖紙上確定中線(xiàn)所在平面位置。通過(guò)選線(xiàn)，可以確定公路的走向與總體布局，還能明確交點(diǎn)的具體位置與曲線(xiàn)相關(guān)要素，最終在現(xiàn)場(chǎng)或者是紙上進(jìn)行選線(xiàn)，確定公路路線(xiàn)所在平面位置。在實(shí)際的選線(xiàn)設(shè)計(jì)工作中，需要對(duì)很多方面的因素進(jìn)行考慮，包括各項(xiàng)線(xiàn)形技術(shù)指標(biāo)、工程自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件。

在實(shí)際的選線(xiàn)工作中，需要嚴(yán)格以下四項(xiàng)基本原則：其一，比選原則，通過(guò)對(duì)不同選線(xiàn)方案的論證和比選，選出最佳的選線(xiàn)方案；其二，安全原則，在正常使用條件下不能產(chǎn)生太大的破壞；其三，均衡原則，使公路的功能、指標(biāo)和造價(jià)保持平衡；其四，協(xié)調(diào)原則，使公路的線(xiàn)形、施工、環(huán)境和景觀達(dá)到協(xié)調(diào)。

公路選線(xiàn)有很多種方法，目前比較常用的主要有下列幾種。

(1)實(shí)地選線(xiàn)，由專(zhuān)門(mén)的選線(xiàn)人員以設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)為依據(jù)在工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施勘察測(cè)量，然后通過(guò)反復(fù)的對(duì)比，確定最終的線(xiàn)路。該方法適用于技術(shù)等級(jí)相對(duì)較低且方案較為明確的情況。其優(yōu)點(diǎn)包括：操作簡(jiǎn)單，與實(shí)際情況相契合；能掌握現(xiàn)場(chǎng)的地形地勢(shì)、地質(zhì)條件和現(xiàn)狀地物，所給出的方案合理且可靠；在定線(xiàn)過(guò)程中通常無(wú)需使用大比例尺地形圖。當(dāng)然該方法也存在以下缺點(diǎn)：實(shí)際的野外工作量相對(duì)較大，選線(xiàn)人員自身體力勞動(dòng)強(qiáng)度往往很大；在野外勘測(cè)過(guò)程中，會(huì)受到天氣因素的直接影響；實(shí)地視野有限，且地形地勢(shì)、地質(zhì)條件與現(xiàn)狀地物都有一定局限性，導(dǎo)致路線(xiàn)布局可能存在局限性與片面性。

(2)紙上選線(xiàn)，以現(xiàn)有地形圖為基礎(chǔ)，對(duì)路線(xiàn)的布局與方案進(jìn)行對(duì)比選擇，以此在紙上確定具體的路線(xiàn)，然后再把這條路線(xiàn)放至實(shí)地。該方法適用于技術(shù)等級(jí)相對(duì)較高與地形條件和現(xiàn)狀地物都比較復(fù)雜的情況。其優(yōu)點(diǎn)包括：野外工作量相對(duì)較小；在定線(xiàn)過(guò)程中基本不會(huì)受到自然因素的影響和干擾；可以在室內(nèi)就實(shí)現(xiàn)總管全局，根據(jù)地形地勢(shì)、地質(zhì)條件和現(xiàn)狀地物，對(duì)平面、縱向和橫向進(jìn)行綜合平衡，能使所選路線(xiàn)更加合理。當(dāng)然該方法也存在需要使用比例尺較大的地形圖的缺點(diǎn)。采用該方法進(jìn)行選線(xiàn)時(shí)，一般按照以下步驟：首先，在實(shí)地進(jìn)行導(dǎo)線(xiàn)的敷設(shè)；然后進(jìn)行地形圖實(shí)測(cè)；之后根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果在紙上選擇適宜的路線(xiàn)；最后進(jìn)行實(shí)地放線(xiàn)。

(3)自動(dòng)化選線(xiàn)，通過(guò)航測(cè)獲得實(shí)地圖片，然后以航測(cè)結(jié)果為依據(jù)建立相應(yīng)的地形模型，同時(shí)將各項(xiàng)選線(xiàn)設(shè)計(jì)要求都轉(zhuǎn)化成數(shù)字模型，把設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)輸入至終端系統(tǒng)，使終端系統(tǒng)按照標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)嵤┳詣?dòng)選線(xiàn)，并對(duì)選線(xiàn)的結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比和必要的優(yōu)化，最后對(duì)相應(yīng)的設(shè)計(jì)圖表進(jìn)行自動(dòng)輸出。該選線(xiàn)方法借助電子計(jì)算機(jī)與自動(dòng)繪圖裝置徹底取代人工，使人員從繁重的計(jì)算和繪圖工作當(dāng)中解脫出來(lái)，保證所選方案的合理性與可行性，并起到省工省時(shí)的重要作用。就目前而言，自動(dòng)化選線(xiàn)是公路工程選線(xiàn)設(shè)計(jì)未來(lái)重要發(fā)展方向，有必要引起相關(guān)人員的高度重視。

公路選線(xiàn)主要是通過(guò)由淺及深、從輪廓到局部、從總體到具體和從面到帶再到線(xiàn)的過(guò)程來(lái)完成和實(shí)現(xiàn)的。通常都分為以下三個(gè)步驟：其一，全面布局，確定路線(xiàn)的基本走向，為之后的定線(xiàn)奠定良好基礎(chǔ)；其二，逐段安排，對(duì)之前確定的路線(xiàn)方案予以落實(shí)，并提出和定線(xiàn)有關(guān)的實(shí)施途徑；其三，具體定線(xiàn)，對(duì)線(xiàn)形之間的銜接和平面、縱向與橫向之間的協(xié)調(diào)關(guān)系進(jìn)行全面考慮，并選擇適宜的技術(shù)指標(biāo)，確保線(xiàn)形達(dá)到連貫與協(xié)調(diào)。

2 選線(xiàn)優(yōu)化

2.1 案例

案例一：某路段為通往某地的重要通道，原路段始建于30年代初期，均為越嶺線(xiàn)，實(shí)際高差可以達(dá)到670 m，上、下嶺共有49個(gè)轉(zhuǎn)彎，所有平曲線(xiàn)中，最小半徑僅為10 m，因線(xiàn)型標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)較低，且路況比較復(fù)雜，加之常有濃霧，使惡性事故時(shí)有發(fā)生。針對(duì)這一路段實(shí)際情況，采取另外勘測(cè)新線(xiàn)路的策略，即采用隧道，保留12 km的老路進(jìn)行改造，新建22.5 km，隧道總長(zhǎng)1 005 m，相較于原路段，不僅里程縮短了11 km，而且還降低了285 m的高程。

案例二：某路段原采用回頭彎實(shí)現(xiàn)越嶺，共2個(gè)，以往工作中提出可采用隧道進(jìn)行過(guò)嶺。根據(jù)野外勘探成果，隘口處瘦削，以土方為主，少見(jiàn)風(fēng)化巖。通過(guò)對(duì)地質(zhì)因素的綜合考慮，采用對(duì)隘口進(jìn)行深挖的處理方案，相較于隧道，能減少投資，簡(jiǎn)化施工。縱坡兩側(cè)均處在6%以?xún)?nèi)，相較于原路段，能降低20 m左右的過(guò)嶺標(biāo)高，并縮短500 m左右的路線(xiàn)長(zhǎng)度，徹底取消回頭彎。

2.2 優(yōu)化原則

選線(xiàn)的優(yōu)化應(yīng)對(duì)開(kāi)發(fā)有利，比如將現(xiàn)有的簡(jiǎn)易公路優(yōu)化改造成二級(jí)公路，以此促進(jìn)兩個(gè)地區(qū)之間的聯(lián)系，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

盡可能縮短主干線(xiàn)的總里程，減少運(yùn)輸方面的費(fèi)用，保證經(jīng)濟(jì)效益。比如采用隧道的方案，在縮短里程的基礎(chǔ)上，還兼顧到了線(xiàn)型標(biāo)準(zhǔn)改善，保證運(yùn)行安全，為行車(chē)提供便利。

選線(xiàn)的優(yōu)化應(yīng)能減少投資，同時(shí)還要對(duì)未來(lái)交通發(fā)展有利，提高路線(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)，為公路養(yǎng)護(hù)創(chuàng)造良好條件。

選線(xiàn)優(yōu)化后不能過(guò)分增加施工難度，仍然要保證施工便利和簡(jiǎn)單。當(dāng)采用大段改造與另勘新線(xiàn)兩種方案時(shí)，需要對(duì)實(shí)際的施工條件予以充分考慮，防止產(chǎn)生不必要的交通干擾。

在選線(xiàn)優(yōu)化中，應(yīng)通過(guò)對(duì)不同方案的綜合對(duì)比選擇最佳的路線(xiàn)方案。所選方案應(yīng)做到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理與安全適用，最大限度發(fā)揮出工程建設(shè)綜合效益，包括社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，選線(xiàn)是道路設(shè)計(jì)的重要前期工作，決定了道路的路線(xiàn)、方向和各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。在實(shí)際的選線(xiàn)工作中，首先要明確選線(xiàn)的目的任務(wù)，然后據(jù)此結(jié)合現(xiàn)有工作條件，選擇適宜的選線(xiàn)方法，包括實(shí)地選線(xiàn)、紙上選線(xiàn)和自動(dòng)化選線(xiàn)，最后則要通過(guò)多方對(duì)比和分析，進(jìn)行必要的選線(xiàn)優(yōu)化，以此使工程實(shí)際所用的選線(xiàn)方法達(dá)到最優(yōu)，為后續(xù)工程建設(shè)施工提供參考借鑒。