山區普通國道改擴建路線設計思路

摘 "要：該文基于某山區二級公路改擴建項目，總結山區二級公路改擴建項目的設計原則，討論既有舊路測量與平縱面擬合中存在的問題及注意事項，對既有舊路的路線平縱面線形、路基路面及橋梁評價指標進行闡述，分析設計速度與路基寬度選擇對改擴建工程規模的影響，對舊橋利用路段、縱坡超標路段及新建方案路段的方案選擇進行詳細論述，以期供類似工程參考。

關鍵詞：山區普通國道；改擴建項目；路線設計；普通國道升級改造；公路建設形式

中圖分類號：U418.8 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2023）20-0109-04

Abstract： Based on the secondary highway reconstruction and expansion project in a mountain area， this paper summarizes the design principles of the secondary highway reconstruction and expansion project in the mountain area， and discusses the problems and matters needing attention in the survey and fitting of the horizontal and longitudinal plane of the existing road. this paper expounds the alignment of the horizontal and longitudinal plane of the existing road， the evaluation index of roadbed， pavement and bridge， and analyzes the influence of design speed and roadbed width on the scale of the reconstruction and expansion project. This paper discusses in detail the scheme selection of the road section of the old bridge， the section of the longitudinal slope exceeding the standard and the new scheme section， in order to provide reference for similar projects.

Keywords： general national highway in mountain area; reconstruction and expansion project; route design; upgrading of national highways; forms of highway construction

山區普通國道技術標準較低[1]，沿線地形地貌復雜，不良地質發育，存在路面破損、路基下沉、防排水設施缺失及涵洞淤塞等病害，嚴重影響行車安全與沿線村民的生產生活。因此，普通國道的升級改造將是今后一個時期內主要的公路建設形式。

改擴建項目與新建項目的不同之處主要體現在改擴建項目的考慮因素更多[2-3]，不僅要考慮新建工程本身，還要考慮到對既有工程的利用、新建工程對既有工程的影響、對既有交通的影響，這也是改擴建工程的難點所在。改擴建項目需根據既有舊路的平縱面情況、村鎮分布與發展規劃及基本農田等生態紅線范圍，合理采用路線設計標準，確保項目順利落地實施。

本文以某黃土山區普通國道改擴建為二級公路為工程背景，總結路線方案設計思路以供類似工程參考。

1 "工程背景

G309線祁漢段起點位于祁家南山（寧甘界），經大溝鎮、甘溝驛鎮，止于終點漢家岔鎮。該路于20世紀70年代按照三級公路技術標準建設，設計速度40 km/h（受限路段30 km/h），路基寬度7.5～8.5 m，路面寬度6.5～7.0 m。舊路整體路況較差，路面主要病害為路面翻漿、龜網裂、坑槽等，局部路段路基沉陷，排水設施損壞嚴重，涵洞淤塞。本項目起終點所接道路均已完成改造，因此，本項目急需升級改造以打通瓶頸路段。

2 "改擴建設計原則

2.1 "充分利用舊路走廊

走廊資源是不可再生資源，改擴建路線設計在滿足技術指標的前提下，能夠充分利用舊路走廊空間[4-7]，不僅可以充分利用既有道路的構造物以降低工程造價，也可以利用既有道路的穩定路基以降低路基處治費用。

2.2 "資源節約與環境保護

黃土山區國道改擴建設計應通過平縱面優化設計、設置擋墻及以橋代路等方式，盡量減少占用耕地，繞避礦產及生態資源。設計中應注重公路與沿線環境的融合，避免大規模開挖邊坡，造成水土流失，破壞沿線生態環境。

2.3 "服務沿線產業發展

山區普通國道兩側基本已形成一定的產業體系，房屋依路而建，村民傍路而居，普通國道改擴建應盡可能靠近沿線產業聚集區，服務鄉村經濟產業發展，方便沿線村民出行，積極推動鄉村振興戰略落地。

3 "路線設計思路

3.1 "舊路利用分析

3.3.1 "舊路平縱面測量與擬合

既有山區普通國道技術標準較低，上下山路段較多，局部路段坡陡彎急，經過長時間運營，存在路基下沉現象，采用GPS及RTK數字化測量技術并結合無人機與BIM技術，對既有道路的平縱面進行準確測量，是山區普通國道改擴建的重點工作，測量精度、深度與詳盡程度是設計方案選擇的重要依據。

1）舊路測量。沿既有道路前進方向，對直線路段，以50 m為測量間距；對一般彎曲路段，以20 m為測量間距；對回頭曲線路段，以5 m為測量間距；遇舊路縱面起伏較大、村莊路段、文物范圍、水源保護地、路基寬度變化、既有橋梁涵洞及路基擋墻段落，應加密測點，準確測量既有舊路平縱面線形與構造物位置。

2）舊路平縱面擬合。為從宏觀上準確把握既有道路的平縱面現狀，根據舊路測量結果，對舊路的平面及縱面線形進行擬合，初步擬定出既有道路的平面與縱面，統計出偏差較大的路段，并分析產生的原因，適當進行數據補測。對于山區普通國道，尤其應掌握其縱面情況。

3.3.2 "道路綜合評價

1）平縱面線形評價。根據平縱面線形擬合結果，以改擴建擬采用技術標準為依據，對既有道路的平面及縱面線形進行評價，統計不滿足改擴建技術指標的路段，對上述路段進行深入分析，初步擬定路線調整方案。

2）路基路面評價。對既有舊路沿線的路基路面病害進行調查，路基病害調查內容包括：路肩損壞、邊坡坍塌、水毀沖溝、路基構造物損壞、路基沉降、排水系統淤塞及路緣石缺損等。路面病害調查內容包括：龜裂、縱橫向裂縫、坑槽、松散、沉陷、車轍、波浪擁包及泛油等。對路面狀況進行檢測，檢測內容包括：路面損壞、路面平整度、路面車轍、結構強度及路面抗滑性等。根據調查數據及檢測結果，對既有舊路的路基路面進行評定，路基病害較少且路面較好的路段，路線設計中應盡可能利用。

3）橋梁評價。對沿線既有橋梁進行詳細調查，基于調查數據對既有橋梁承載力進行評價，對滿足現行規范要求的橋梁應盡可能利用，對承載力不滿足要求的橋梁應考慮原址重建或重選橋位新建。

3.2 "設計速度及路基寬度

基于設計速度的路線設計方法已廣泛應用于我國公路設計中，設計速度是最基本的參數，關系到后續諸多設計參數的選取。因此，根據既有道路的綜合評價，山區普通國道改擴建科學合理選擇設計速度，不僅能降低工程造價，更能保護路側生態環境。

本項目全線采用二級公路技術標準建設，本著靈活運用設計指標，充分利用既有舊路走廊空間、充分利用舊路沿線地形、降低長陡下坡路段平均縱坡、預留鄉鎮發展空間的原則，K1849+550～K1894+600段采用設計速度40 km/h、路基寬度8.5 m的技術標準；K1894+600～K1907+600段采用60 km/h、路基寬度12 m的技術標準；K1907+600～K1918+890段采用設計速度60 km/h、路基寬度10 m的技術標準。

3.3 "路線方案選擇

3.3.1 "舊橋利用

本項目K1851+160～K1851+800段為3個同向曲線路段，曲線間最短直線75 m，平面線形較差，加之路線左側山體較高，行車視野較差。但K1851+630處已建成1～20 m橋梁，經檢測該橋滿足規范要求。因此，提出K、A這2個方案進行比選（圖1）。

A方案改善既有舊路平面線形，但需新建3×20 m橋梁，新增占地較多，對左側山體開挖較大，工程投資較高，環境影響較大；K方案雖平面線形較差，但可以利用既有橋梁與舊路走廊，降低工程投資，減少新增占地，可通過交安設施加強行車引導，開挖視距臺保證行車視距。因此，選擇K方案作為推薦方案。

3.3.2 "坡頂下挖

本項目K1862+560～K1863+700為下山路段，該段既有舊路坡頂坡底相對高差72.7 m，平均縱坡6.27%，存在一處半徑48 m不滿足規范要求，坡頂路段無限制因素，坡底為村鎮，舊路穿鎮而過，坡底舊路右側為基本農田，無法占用，展線困難。因此，本段選擇坡底路段（K1863+060～K1863+700）維持既有舊路平縱面線形及標高以減小對周邊村民的影響，在坡頂路段下挖15～20 m以滿足縱坡要求（圖2）。

圖2 "坡頂下挖方案

3.3.3 "坡底展線

本項目K1867+450～K1870+600為下山路段，該段既有舊路坡頂坡底相對高差144 m，平均縱坡5.76%，路線平面半徑均滿足40 km/h設計速度要求，坡頂路段左側山體較平緩，右側較陡；坡中路段左側臨溝，右側傍山，展線困難；坡底為平地，無限制因素。考慮坡中路段受限因素較多，需在坡頂與坡底路段減小縱坡，因此，該段坡中路段（K1867+860～K1869+800）利用既有舊路平縱面線形以減小工程規模，坡頂下挖5～10 m，坡底展線約400 m以滿足縱坡要求（圖3）。

3.3.4 "新建方案

本項目K1893+720～K1908+120采用新建方案，對應既有舊路為越嶺線，存在5.9 km長陡下坡，平均縱坡5.5%，18處平面半徑小于60 m，基本滿足30 km/h技術標準，既有舊路穿鎮而過，局部路段進入鎮區飲用水源保護地范圍，采用設計速度60 km/h對既有舊路進行升級改造較困難。該鄉鎮已建成田坪倉谷旅游示范村，擁有古驛站遺址，考慮為該鄉鎮發展鄉村旅游提供支撐，結合擬定設計速度，經同等深度比選，本段采用新建方案，該方案較既有舊路短約3.93 km，長下坡路段平均縱坡降為3.64%，減小了建設里程，降低長陡下坡路段平均縱坡，提高了行車安全性（圖4）。

3.3.5 "高填方與橋梁方案選擇

為繞避一級水源地保護區、與城鎮規劃相符合及提高行車的安全性，本項目范坪至南坪段需跨越既有溝道，該溝道溝頂與溝底最大高差約60 m，設計中采用高填方與橋梁方案進行對比。

橋梁方案（A方案）：在保證引道縱坡滿足規范要求及橋臺岸坡穩定的前提下，需設置7～40 m大橋跨越溝道，溝中最大墩高58 m，由詳細的地質勘察報告可知，該處濕陷性黃土覆蓋層較厚，需采用群樁基礎，樁長約80 m，施工難度較大，工程投資較高。

高填方案（K方案）：為降低工程投資、有效利用填方消耗路基前后挖余方、避免增設棄土場及減少臨時用地，設計中對前后線位進行了優化，通過展線增長路線，降低填方高度，本次高填處填方高度約40 m，減小了高填方的工程規模。

經比選，K方案工程投資較A方案低約700萬元，且K方案能夠有效利用道路前后挖余方，避免新增棄土場，因此設計中采用K方案為推薦方案（圖5）。

3.3.6 "平交與立交方案選擇

在甘溝驛北側1.6 km處，本項目G309線與既有G247線相交，G247線采用設計速度60 km/h、路基寬度12 m的二級公路技術標準建設，是靖遠至會寧的交通運輸大通道，經實地調查及交通量預測，G247線交通量較大，且大貨車比例較多，G309線甘溝驛服務區也設置在交叉附近，加之該交叉處北側470 m處為S35景禮高速白銀段規劃的甘溝驛出口立交，后期交通組織難度較大，因此，設計中提出2種交叉方案進行比選。

平交方案：G247線采用平交方案，該方案總體工程投資較低，實施難度較小，但該方案平交口處交通沖突點較多，行車安全性較低；平交口至祖厲河段長度2.1 km，該段縱坡組合較差，基本為極限坡+緩坡的臺階式組合；高填方繞避靖會渠難度較大，需設置240 m大橋跨越溝道；且祖厲河大橋也需增長150 m。

簡易立交方案：該方案為G309主線下穿G247線，采用4個匝道組成的簡易立交方案與G247線相接，雖總體工程投資較高，實施難度較大，但該方案平縱線形指標較高，能夠保證主交通流的行車安全性；平交口至祖厲河大橋段縱坡組合較好，縱坡較小，安全性較高；跨越溝道無需設橋，能夠繞避靖會渠。經比選，設計中采用簡易立交方案為推薦方案（圖6）。

3.3.7 "新建路段平均縱坡取值

山區普通國道改擴建設計中，對于新建的長陡下坡路段的平均縱坡選擇，是路線設計中的關鍵的問題，該指標合理與否，直接關系到工程規模及運營期的行車安全性。

本項目甘溝驛至花兒岔段為11 km連續下坡路段，設計中利用山體展線，合理采用平縱面設計指標，避免采用高指標及宜彎則彎、宜直則直等措施，將該連續下坡路段平均縱坡將至3.64%，滿足規范要求，提高了運營期的行車安全性。

4 "結論

山區普通國道改擴建路線設計是一項多專業協同的綜合性任務，需緊抓充分利用舊路走廊空間的總原則，因地制宜、科學合理地選擇設計指標，在滿足現行規范地前提下，最大限度地降低工程投資。本文就山區普通國道改擴建路線設計總體流程及特征工點路線設計思路進行闡述，以期為類似項目提供參考。

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