山區低等級改擴建公路線形設計探究

吳高南

(重慶交通大學土木建筑學院，重慶 400074)

0 引言

隨著我國經濟社會的發展，汽車總量不斷增加，交通供給與人民日益增長的交通需求的矛盾越來越突出，現有相當一部分低等級公路在通行能力和技術等級上難以滿足發展要求，將來一段時間內，對于低等級公路的改擴建將是我國公路建設的重點。由于山區地形、地質條件復雜，地貌變化大，線形設計制約因素多，對其線形設計的研究具有一定的實際意義。

1 存在的問題

1.1 設計標準缺失

改擴建是指在原有道路的基礎之上，對原有公路進行改造升級的過程。當前，對于公路線形設計的研究主要集中于新建公路，很少涉及改擴建公路，且對于改擴建公路線形設計的研究也主要集中于高等級公路，極少涉及山區低等級公路，對于改擴建公路也沒有形成較為統一的設計指南，設計者們更多的是按照新建道路的設計思路去指導改擴建公路的線形設計，這必然存在諸多不適。

1.2 勘測深度不足

對于公路設計，勘測不僅僅是線形設計前的勘察測繪，還應包括線形設計后的現場踏勘核實。當前，勘察設計更多的是按照新建道路的思路去實施，缺乏對原有道路細部元素的調查分析。對于改擴建工程，勘測的重點不僅僅局限于路域范圍內的水文地質勘察，還應做好原有道路的調查，摸清原有道路的使用、養護情況及存在的病害，比如原路的現狀、路基損壞機理、橋涵結構承載能力等，以期對設計狀態有全面系統的把握，提出合理的設計方案，從而保證線形設計的合理性和工程質量。

1.3 利用與改造的結合度問題

舊路的存在制約了平面線形的自由發展，也限制了設計人員的想象力和創造力。如何把握好利用與改造的這個度，一直是改擴建公路設計的難點。由于我國的公路改擴建工程設計尚處于萌芽階段，沒有形成較為系統、完備的認識，利用與改造的結合度問題將長期存在。

1.4 缺乏整體思想

由于舊路的存在，當前的改擴建線形設計更多的是集中于對局部不良路段的考慮，以局部路段控制整體線形設計，各路段的銜接過于生硬，難以保證線形的連續性，形成典型的合法不合理線形。線形是公路的基礎，我國的線形設計也并沒有融入于公路建設的各個階段，更多的是作為一個單獨部分進行考慮。同時，并沒有形成考慮交通、生態、環境、經濟、技術、社會影響等綜合效益的擴建模式，線形設計更多的是決定于工程設計人員，缺乏相關專業之間的協同作業，專業協調性差，并沒有從單目標問題轉化為多目標綜合尋優問題。

2 選線原則

舊路的取舍是改擴建工程的難點，關系著各方面的利益。利用與改造的結合度把握得好，不但能減少征地拆遷數量、減少路基土石方數量，而且還可以節省征地、動遷費用。改擴建時應遵循的原則是:路線應在滿足使用任務和性質要求的前提下，妥善處理近期與遠期、整體與局部的關系，綜合考慮技術標準、自然條件、工程造價、施工組織等因素，做好方案設計。當工程量增加不大卻能顯著提高技術指標時，應以改造為主;當改造提高技術指標有限又會顯著增加工程量時，應以利用為主，當沿舊路無法達到技術標準要求時或即使達到但指標較低且工程量較大時，應根據實際地形、地質、地物等條件選擇新建線。在改擴建線形設計中，既要避免片面追求過高標準，又要防止忽視標準過分遷就現有公路，同時也要考慮施工期的交通組織，應綜合衡量，合理運用線形指標，保證線形的連續、均衡，經濟合理，環境友好。

3 平面線形設計

公路平面線形是由直線、圓曲線及緩和曲線組成的，平面線形應連續，并與地形相適宜，與周圍環境相協調。因此，平面線形設計應在地形、地質、原有道路線形等各種具體條件基礎之上，靈活應用技術標準，合理組合直線、圓曲線、緩和曲線等線形要素。對于考慮利用舊路時，應結合現場條件合理選擇加寬方式，一般選擇單側加寬即切除內側邊坡或加寬外側擋墻，按設計要求、原來的路基及構造物定出控制點，結合地形、地質條件，運用曲線定線法，合理選擇圓曲線半徑和緩和曲線參數。對于新建線，由于山區地形條件復雜，在線形設計中宜采用以曲線為主、直線為輔的設計原則?？傊?，平曲線設計時，應堅持曲線為主的路線設計思想，做到路線與地形、地物、景觀的相互協調，曲線半徑以不小于極限最小半徑3倍為宜，使其超高控制在4%以內，只有在自然條件特殊困難地段方可考慮采用極限最小半徑。處理好各線形元素之間的組合與過渡，保證線形的連續性。

4 縱面線形設計

道路縱斷面設計包括縱坡設計和豎曲線設計，主要解決道路線形在縱面上的位置、形狀和尺寸問題。設計要根據道路的性質、等級和地形、地質條件以及原路的縱面線形，綜合考慮路基的穩定、排水及工程量等方面的要求，對縱坡大小、長短，豎曲線半徑、長短等進行設計，得到縱坡合理、舒順圓滑的優美線形，達到行車安全、迅速、舒適和工程造價節省、運費較少的目的。對于改擴建工程縱面線形設計應該做好以下幾點:

1)做好與相交道路線形、建筑物的出入口平順銜接，以保證公路兩側及路面排水暢通;

2)要為已知各種地下管線的埋設創造條件，保證其最小覆土厚度;

3)對老路利用段，特別是原有橋梁及原有擋墻利用路段，要嚴格控制縱面高程;

4)應考慮填挖平衡，盡量利用挖方作為就近路段的填方，減少廢方和借方量，將對環境的影響降至最低;

5)一般路段應最大限度地調整縱坡貼近舊路補強厚度，穿村、鎮路段應以兩側建筑物標高進行控制。

5 平、縱組合設計

平、縱組合線形設計，應綜合考慮安全性、舒適性、經濟性和協調性，保證立體線形的連續、順適、圓滑、美觀，以達到改造升級的目的。組合設計做好以下幾個方面:

1)使道路線形成為在視覺上自然地誘導駕駛員視線的線形，保證行車視覺;

2)保證平、縱線形要素大小均衡，減少工程造價，保證線形的均衡連續;

3)在使其成為不妨礙路面排水的線形的同時，選擇不會形成過大合成縱坡的平縱線形組合，如條件可能，最好使合成縱坡不大于8%，以保證行車安全;

4)應使豎曲線包含于平曲線之中，且平曲線應稍長于豎曲線;

5)要避免豎曲線的頂、底部插入小半徑的平曲線，也要避免在一個平曲線內縱斷面線形的反復凹凸。

6 靈活設計

每一個公路建設項目都是獨一無二的，其相應的地理位置、環境特征、社區價值和使用要求等都具有唯一性，沒有統一的解決模式。因此，對于新建或改擴建公路設計來說，主要的任務就是:尋找一種在滿足安全和需求的同時，要與周圍自然條件、人文環境相和諧的解決方案。為做到這一點，設計中需要融合靈活性。靈活設計是建立在充分掌握和理解現有標準、規范本質基礎之上的，在不降低安全性的前提下，通過合理選擇標準、靈活運用技術指標，尋求達到更符合公路沿線可持續發展的需要和利益的目的。靈活設計最為主要的就是強調線形與環境的協調，把對環境的影響降至最低。

7 結語

山區低等級公路的改擴建，應做好前期調查工作，從符合地區實際出發，靈活運用技術標準，保證線形連續、均衡、合理，與地形環境相協調。切忌盲目選擇技術標準，否則會造成投資浪費，達不到改擴建目的。因此，對山區改擴建工程的探究，對于提高工程質量、降低工程造價具有積極的指導意義。

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