CARD/1在京港澳高速公路改擴建中的應用

張軍偉 徐會杰

（河南省交通規(guī)劃勘察設計院有限責任公司，河南 鄭州 450000）

1 前言

京港澳高速公路駐馬店至信陽（豫鄂省界）段是國家高速公路網(wǎng)及河南省公路網(wǎng)主骨架的重要組成部分。自2003年建成運營以來，交通量以較快的速度遞增，交通量總體規(guī)模保持在較高的水平，公路服務水平逐漸下降。

CARD/1是德國公路勘測設計一體化軟件，具有強大的功能和充分的開放性，不依靠其他軟件能獨立進行平、縱、橫斷面設計及圖表處理等工作，利用CARD對高速公路改擴建進行擬合設計[1]。

2 以京港澳高速公路駐馬店至信陽段（豫鄂省界）為例

2.1 CARD/1對改擴建平面擬合設計

駐信高速公路擴建八車道，整體式雙側(cè)加寬段是在原有四車道基礎上兩側(cè)各加寬兩個車道，設計中線為全幅路基設計中心線，與現(xiàn)有路基中線相同，設計高程為中央分隔帶邊緣高程。

為使擴建后的平面及縱斷面盡可能與現(xiàn)有路保持一致，實測了現(xiàn)有中央分隔帶外側(cè)邊緣路面標高，同時量測中樁點位對應的硬路肩路緣石內(nèi)側(cè)點位、土路肩、坡腳、邊溝、隔離柵處的點位。各點位均為三維坐標，中央分隔帶外側(cè)邊緣及硬路肩路緣石內(nèi)側(cè)采用水準量測標高、GPS-RTK測量平面坐標，其他點位采用GPS-RTK結(jié)合全站儀測量三維坐標。

2.1.1 整理測量點。測量的中央分隔帶離散點進行中分，將相對應點組進行平均，剔除明顯分散點，并將整理好數(shù)據(jù)導入CARD/1。

2.1.2 通過CARD/1擬合平面。首先恢復原京港澳高速公路駐馬店至信陽段竣工圖的平面線位，并輸入CARD/1，擬合平面線位時參照原平面線位，對原線位一個單元附近的點進行分析，將拆分成單元進行擬合，最后用各單元相互連接，保證線形順暢。若采用CARD/1自帶的“軸線擬合”功能，將會生成很多瑣碎單元，不利于設計。統(tǒng)計結(jié)果表明：實測點位有86.8%的點位誤差絕對值在0.05m以內(nèi)，點位誤差絕對值大于0.10m的有23對，僅占3.6%，從擬合誤差分布圖上可以看出，正負誤差在中線兩側(cè)基本呈現(xiàn)正態(tài)分布，表明平面擬合狀況良好。

2.2 縱斷面設計

由于現(xiàn)有高速公路路面可能修正過或加鋪過，所有用CARD/1擬合縱斷面時，要利用現(xiàn)有測量點進行分析，而且受路線方案、互通立交式交叉等因素影響，設計中應綜合考慮。京港澳高速公路駐馬店至信陽段改擴建項目擬合縱斷面時，主要是先對現(xiàn)有采集點進行擬合，然后根據(jù)路面加鋪厚度進行抬升，對局部段落進行微調(diào)，盡量滿足現(xiàn)有規(guī)范值。

2.2.1 分析測量點。利用CARD/1擬合平面線位后，根據(jù)點位計算出各點的樁號，然后樁號對應據(jù)四等水準實測點高程，地面線數(shù)據(jù)可以利用此結(jié)果。

2.2.2 分析縱斷面。參照原竣工圖路線坡度、坡長進行擬合，根據(jù)實測每對點的平均值，用CARD/1擬合縱斷面時，先恢復原竣工圖豎曲線，選取變坡點保持不變，用“優(yōu)化計算”功能進行回歸分析，設置路線指標時，盡可能采用滿足現(xiàn)有規(guī)范要求，也應參照原豎曲線指標，分析出結(jié)果。

圖1 擬合縱斷面圖

統(tǒng)計結(jié)果表明：實測點位有90%的點位誤差絕對值在0.05m以內(nèi)，點位誤差絕對值大于0.10m的有19對，僅占3%，從擬合誤差分布圖上可以看出，正負誤差在中線兩側(cè)基本呈現(xiàn)正態(tài)分布，表明縱面擬合狀況良好。

2.3 橫斷面設計

高速公路改擴建工程橫斷面設計應根據(jù)設計要求，修改橫斷面設計程序，對于局部段落的特殊設計應修改相應指標。

京港澳高速公路駐馬店至信陽段改擴建項目新老路基搭接采用挖臺階方式，清表之后對填方邊坡進行挖臺階，2m＜設計高＜4m采用1m護坡道等，根據(jù)橫斷面設計參數(shù)可參照下圖，CARD/1設計橫斷面時定義相對應結(jié)構(gòu)層寬度和厚度進行設計，而且改擴建工程施工圖設計時，應采用左右側(cè)縱斷面數(shù)據(jù)進行戴帽子操縱，能更精準地與老路結(jié)合。

2.4 結(jié)構(gòu)物段落設計

高速公路改擴建工程結(jié)構(gòu)物拼寬設計應單獨進行擬合設計，根據(jù)橋梁上的測量點，進行平面及縱斷面設計，能更好符合改擴建工程中結(jié)構(gòu)物的情況，縱斷面設計應根據(jù)現(xiàn)場測量點的高程向外側(cè)拼寬段計算設計高，不應用總體路線擬合出的縱斷面數(shù)據(jù)，橋梁設計中考慮了加強新、老橋之間的橫向聯(lián)系，保證二者變形接近，共同受力。

3 總結(jié)

CARD/1對于高速公路改擴建工程的設計應靈活掌握設計指標，平面設計應根據(jù)竣工圖線位拆分為單個設計單元進行擬合；縱斷面設計應采用優(yōu)化計算的方式進行設計，還應根據(jù)路面加鋪厚度進行抬升確定；橫斷面設計應根據(jù)CARD/1二次開發(fā)修改編寫相應數(shù)據(jù)進行戴帽子；CARD/1能更好地應用與高速公路改擴建工程中。

[1] 吳夯,張穎.道路勘測設計 CARD/1應用教程[M].蘭州:蘭州大學出版社,2000.

[2] 于風河等.道路改擴建工程設計與施工[M].北京：人民交通出版社,2004.