高速公路改擴建路線設計方法研究

彭向敏

規劃設計 Planning and design

高速公路改擴建路線設計方法研究

彭向敏

（中國公路工程咨詢集團有限公司，北京 100089）

在高速公路建設過程中，施工質量受到投資成本、技術標準和規范要求的制約，早期高速公路一般采用雙向四車道。但近幾年來，我國經濟生活水平不斷提高，交通流量隨之增大，對高速公路的需求也越來越大。因此，項目前期規劃中的高速公路已逐漸不能滿足現代出行和交通的需求，需要對高速公路進行改擴建。為保證改擴建工程的質量和效益，改擴建線路應首先進行規劃和設計。

高速公路；改擴建；線路設計

0 前言

現在，我國的經濟在不斷的發展進步，道路工程也隨之不斷的增加。各種道路工程中，高速公路的地位越來越高，它不僅能滿足人們的出行需要，而且能促進城市之間的交流與交往，對區域經濟的發展也有好處。現在，有許多高速公路已經比較陳舊，已逐漸不能滿足現代化交通的需要。因此，高速公路改擴建是必要的，本文對高速公路改擴建線路的設計方法進行了研究和闡述。

1 高速公路改擴建的方式和原則

1.1 方式

高速公路改擴建工程中，最主要的建設內容是拓寬道路，鋪筑路面，從而提高公路的運行能力，使高速公路的寬度和平整度達到現代交通的要求。通過對現有工程案例的分析，歸納出高速公路改擴建的設計模式，常見的設計模式包括單側分離式、混合加寬式、單側拼接式、兩側分離式等，由于地形、環境等因素的影響，不同地區對高速公路改擴建的設計模式存在較大差異。就平原地區而言，這樣的地區比較平坦寬闊，所以通常采用兩側拼接的方式。而山地多為崎嶇地形，常采用單面加寬的改造方式。可根據具體情況選擇合理的施工模式，既可采用單一施工模式，也可采用多種施工模式相結合的施工模式。

1.2 原則

高速公路改擴建時，為保證改擴建質量，應遵循相應的施工原則。改建、擴建是指在原有工程的基礎上，對原有工程的設計方案和數據信息進行應用和分析，再進行改建、擴建設計，以實現高速公路升級改造。應遵循原規劃的基本原則，保證改擴建的合理性，避免對周邊居民造成過大影響，同時盡量保護好土地環境。在遵循設計原則的同時，也要遵循安全原則，這就要求我們要增強安全意識，把安全放在工程建設的首要位置。實踐證明，既要保證原有公路的基礎不受破壞，又要做好新建公路的安全運營工作。應全面分析線路，對易發生故障的路段進行改造、修正，消除安全隱患，確保行車安全。部分老式高速公路上的警示牌已不復存在，嚴重影響了交通運輸安全，不利于駕駛員辨別方向和路線，在行駛過程中容易發生交通事故。因此，在改擴建工程中，需要加強對指示牌的維護或補充，以確保指示信息的完整，從而保證行車安全、平穩。另外，還要對原線進行認真全面的檢查，掌握原線存在的安全隱患，做好統計排查工作。比如在隧道、橋梁等建筑施工中，由于線路的特殊性，必須對線路進行檢查，根據檢查結果對線路進行改造，以保證改造方案的合理性。

2 影響高速公路改擴建設的主要因素

2.1 線路因素

高速公路設計過程中，應根據路況指標進行設計，該指標主要對改擴建路段的設計參數提出要求，并可作為評價改擴建路段與原路段是否匹配的參考依據，只有符合路況標準，才能保證高速公路的服務水平，從而使車輛在高速公路上的行駛體驗更舒適、安全。

2.2 工程因素

技術和方法是影響工程質量的主要因素，改擴建工程往往需要增加許多新的內容，因此施工難度往往較大，要掌握改擴建工程的特點和要求，根據實際情況進行方案設計，以保證技術、方法和工藝符合改擴建工程的要求。

2.3 經濟因素

改建、擴建過程中要耗費大量的經濟成本，而成本的高低是決定改建、擴建項目可行性的最主要因素。因此，也應從成本和效益兩方面考慮，既要滿足通行需求，又要保證經濟收益，達到低投入高回報的建設效果。

3 高速公路路線設計原則

針對線路設計中存在安全隱患的影響因素分析，確定規范檢查，路線設計原則主要從以下幾個方面著手分析：

（1）平面設計

道路平面線形包括直線、圓曲線、緩和曲線，設計過程中要做好直線與曲線的組合。

直線距離短，直捷，通視條件好；汽車在直線上行駛受力簡單，方向明確，駕駛操作簡易；便于測設；直線線形大多難于與地形相協調，若長度運用不當，不僅破壞了線形的連續性，也不便達到線形設計自身的協調；過長的直線易使駕駛人感到單調、疲倦，難以目測車間間距。

《規范》規定，直線的最大長度和最小長度應有所控制。一條公路的直線與曲線的長度設計應合理。合理利用地形和避免采用長直線。

圓曲線，是適應地形曲折變化和其它自然條件影響而設置的。圓曲線具有易與地形相適應、可循性好、線形美觀等優點，使用十分普遍。

緩和曲線，當汽車從直線駛入曲線時，為克服離心力，必須在直線和曲線之間設置緩和曲線。

（2）路線縱面設計的內容一般要考慮以下幾個方面：一是縱向坡度不得過大，不得超過國家規定的最大值。二是縱向坡度不得過長，不得超過規定的范圍。三是縱向曲線半徑的設計一定要控制好角度范圍，公路路基坡度不宜過小，否則易造成路面積水漫過，影響路面的運行穩定。最后高填方過高的線路會使事故發生率增加，需要引起重視。

（3）橫斷面主要針對的是路面的寬度、爬坡車道的寬度，以及一系列的應急停車平面。綜合考慮車輛行駛速度和通行能力等多方面因素，根據相關規范要求，高速公路每個車道寬3.75m，路緣寬度必須大于半米，硬路肩寬度宜為3m。車輛在爬坡過程中，需要嚴格控制好制動溫度，當制動溫度超過限位值，即超過260℃后，就有可能發生制動失靈等現象，要選擇適當的減速方法，如使用避險帶等，來減緩車速。在線路設計中遇到因當地地理條件無法避免的連續轉彎情況時，應設置科學合理的避難點，以利于對大貨車剎車失靈的有效控制，降低山區線路事故發生率。

4 高速公路改擴建設計方法

4.1 數字化勘測

高速公路改擴建工程中，采用現代數字測量技術，可提高測量效率和質量，為工程建設提供更多的數據支持。采用數字技術，可以獲得精度較高的高程地形圖，從而構建三維仿真環境，為高速公路改造提供方便條件。一般采用 GPS、RTK等技術，這兩種技術可用于全線測量和樁基放樣，具有較高的測量精度，可為后續工程施工提供準確的參考數據，從而保證工程質量。

4.2 路線平面擬合設計

在擬合設計過程中，首先要做好老路左右幅度數的分析，把握好隧道和明式構造物，它們對道路擬合有很大的影響，如果不把握好這兩個因素，就會產生很大的誤差。兩段拼接時，應按原設計方案對原設計方案進行改造設計，確定平面線形。如需設計較大幅度的圓曲線，可采用多圓復曲線擬合的方法，保證設計符合規范和要求。該方法可減少設計誤差，將單個圓曲線分割成幾段，再進行徑向連接，也可將不同半徑的圓曲線連接起來，CAD技術可提高擬合精度。當進行擬合設計時，通常要控制明式構造物的距離，一般為10 cm以內。基床設計時，距離不得超過10-20 cm，按原公路設計規范調整即可。

4.3 路線縱面擬合設計

高速公路改擴建工程中，路線設計是一個非常重要的環節，如果遇到交叉、設計？等問題，需采用縱向擬合設計，以保證整體設計效果，為后續施工階段打下基礎。針對具體路面情況進行分析，保證了工程設計的合理性。公路設計過程中，應遵循相應的設計原則，避免影響工程的正常運行，保證公路的使用功能。

5 高速改擴建路線選線注意事項

為保持我國高速公路可持續發展，在設計高速公路路線時，應注意路線的選擇，同時注意生態環境保護。節約能源和保護環境的公路設計理念，要求在選擇線路時，要把高速公路周邊的生態環境是否遭到破壞，對周圍水土是否造成不利影響等因素考慮在內，以保證公路沿線環境的協調發展，為我國高速公路發展提供一個環保、節能、綠色的發展路徑。旅游公路景觀設計水平的高低，應以高速公路周邊環境水平為標準，以其評價機制和成功與否為標志。對旅游公路進行科學合理的景觀設計，是減少交通事故，減少后期養護管理，促進地方旅游業發展的重要手段。

（1）路線設計應著重考慮選擇路線指標值。在山區公路上，平曲線、豎曲線的長度一般占總長度的比例較大。線路設計應根據地形、地質條件，靈活布線，在符合相關行業技術規范和標準的前提下，合理采用平面、縱向指標值，以少占地、少拆遷、控制工程規模、節省工程投資為原則，通過地質勘察，避開滑坡、泥石流、順層邊坡等不良通道地帶；避免對線路兩側建筑廠房、河道等的侵占。

（2）路線設計要注意與自然環境相協調，高速公路的速度設計，要充分考慮速度對視覺的影響，優化道路設計可以使駕駛人更容易與自然融為一體，駕駛感更強。

（3）在高速公路經過坡度地形時，應結合路基寬度，查明區域地質、水文情況，核實該段是否有順層滑坡、塌方等地質病害情況，合理布設線路，控制工程規模，根據實際情況，可考慮半幅公路、半幅橋型。

（4）路線橫跨江河時，如為特大型橋梁，應以該橋梁為主控點，對該橋梁段的路線進行優化，使其盡可能地與河流方向保持正交，確保橋梁及其兩側引道范圍的線形與總的路線線形協調一致，并保持連貫流暢，路線平縱組合合理。橋段縱坡和引道坡度應滿足規范要求。

（5）路線以隧道形式通過山體時，在對區域水文地質等情況進行仔細踏勘調查后，選擇洞口位置，隧道洞身線形和洞口連接線應與道路線形相協調。隧洞內不宜設置超高，應注意平直曲線半徑值的選擇。公路隧道內行駛速度與基段一般有差異，但不宜大于20 km/h，且隧道入口及出口平縱線形狀應保證在3 S內行駛里程一致，確保行車安全。對不同的設計速度路段段，應設置相應的過渡段。

（6）高速公路設計速度較高，路線設計更要注意平、縱、橫三者之間的最佳組合，保證線形連續，指標均衡，視覺效果好，安全舒適。

（7）路線平面線形設計時，應注意圓曲線半徑、回旋線長度及相關比的合理選擇，同向反向曲線間的夾線長度應盡量避免設置小于7°的小偏角曲線。

（8）路線縱面線形設計應注意豎曲線半徑、坡長、縱坡值的合理選取，有關構造物段(橋隧等)應注意平縱組合設計。

（9）路線設計還應考慮到沿線設施如停車區、服務區、互通式立體交叉的布置原則。如果在高速公路經過城鎮路段時，為了實現交通流量的相互轉換，需要考慮設置互通式立體交叉。首先根據交通流量預測的結果，選擇合適的互通類型，對互通匝道進行布置，并做好連接線、收費站的設計。各匝道的主線和互通線路設計應統籌考慮，確保線形協調，符合規范。通過設置加、減車道，匝道與主干道順適銜接。設在高速公路左右兩側的停車區、服務區，還應注意與主線的銜接關系，確保線形流暢，行車舒適。

（10）路線設計應注意高速公路主線和沿線相交道路的上跨和下穿關系，保證縱面凈寬要求以及主線和被交叉道路的交角符合規范要求值，開通后互不干擾。

（11）路線設計應考慮確保整段路基土石方開挖平衡，避免大量借方或大量棄方。

（12）要做好長大縱坡段的路線設計，山區高速公路的平均縱坡一般都比較大，要按照國家規范，避免設置連續長下坡和大縱坡，要合理設置緩坡段。

（13）應進行行車速度檢查，相鄰路段的行車速度差應小于20 km/h，同一路段的設計速度和行車速度的差值應小于20 km/h，作為行車路線設計的依據。

6 結語

總之，在高速公路改擴建過程中，應采取合理有效的路線設計方法，嚴格遵循路線設計原則，把握影響公路改擴建的各種因素，以保證公路改擴建的順利進行，促進交通事業的發展。

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TU7

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1007-6344（2021）01-0291-02