非洲地區公路項目前期設計簡析

李朝平，杜艷峰

（中國水利水電第十四工程局有限公司非洲事業部，云南 昆明 650041）

1 概況

喀麥隆第15號國道第四標段公路位于喀麥隆中央大區，工程位于北緯5°、東經13°，屬于赤道熱帶雨林氣候。本標段采用雙向兩車道二級公路標準建設，行車道寬7.5m，雙表處路肩寬各1.25m，5cm瀝青混凝土行車層， 20cm級配碎石基層，30cm紅土礫石料底基層；回填區域形成層增加30cm紅土礫石料層，本文就該標段公路，詳細介紹了從控制網建立到圖紙出圖的全部過程。

2 控制網的建立

2.1 收集公路沿線國家控制網信息

1）聯系業主、監理，到當地測繪部門索要項目范圍內國家控制網坐標點，一般3個或3個以上。

2）收集初設資料中控制點坐標信息及尋找沿線的初設控制點。

3）用GPS或全站儀對國家控制點及初設控制點進行復核，如果滿足公路施工要求（每公里變形不超過2.5cm），將控制網起算點坐標提交監理組確認、簽字。

2.2 測量控制網的建立

1）在項目路線范圍內做用GPS靜態的方法每5km范圍做一對控制點（保證通視）；然后用RTK或全站儀進行控制點加密,保證每2個點之間互相通視，在每5km的靜態控制點之間進行導線點平差，如果導線測量閉合差大于規范限差，將對靜態控制點進行檢查或者嚴格按照大地測量的程序重新使用全站儀進行測量，（本項目按四等導線測量控制，導線全長相對閉合差為1/40000，方位角閉合差為

2）對所有的控制點進行高程控制測量，每5km往返測量，其閉合差滿足四等水準測量要求，（國家四等水準測量山區環線閉合差為

3）測量控制點平面坐標及高程沒審核無誤后提交監理組確認、簽字形成紀要。

3 初期地形測量

1）為盡量避免路線經過溝坎及居民區等對增加施工難度的區域，因此在設計初期，以初設圖紙為參照，對老路中線及相關的建筑物、溝坎、管網、農作物等需要征地、遷移、避讓活動的項目進行測量；

2）對測量采集完成的數據采用CASS軟件進行處理，畫出影響路線設計的地物，包括老路線路、初設線路及上述與設計相關的特征點線。

4 道路中線定線

4.1 道路等級及設計要求的確定

根據合同技術條款及初設地質、水文報告規定，確定路線設計的等級，本標段為國家二級道路，設計時速為80km/h，最小轉彎半徑為240m；縱曲線的最小坡長為250m，凸曲線最小半徑為3 000m，凹曲線最小半徑為2 200m；

4.2 道路中線的確定

1）在初步測量的地形圖中利用CAD進行中線定線，在確定中線時，應以初設為參照，首先滿足設計規范，然后盡量避開溝坎、地質條件不好的地區、居民區等影響施工的區域；設計完成后向監理提交中線定線圖紙，與監理意見達成一致；最后將設計好的交點和坐標、圓曲線半徑、緩和曲線編輯成海地交點線文件。

2）將編輯好的交點線文件利用海地道路優化系生成出逐樁坐標表（一般5km一段，Excel版），測量隊根據文件進行中樁放樣，完成后技術部及監理工程師進行實地踏勘，察看中線是否合理，是否能夠進行優化；如需要修改，將回到CAD中線設計中對路線進行偏移或半徑更改等，再次重復上述步驟；如無問題，將正式出圖和逐樁坐標表一起提交給監理組，監理組出紀要批復。

5 道路設計

5.1 橫斷面測量

在中線確認后，測量隊進行橫斷面測量，根據合同要求進行范圍界定，一般左、右兩側測量范圍不少于20m；如特殊地形，大挖方區、大填方區進行加寬測量；RTK信號不好的地區，利用全站儀配合測量采集數據。

初步定義構造物（即結構物或橋梁位置），整理成海地軟件識別的構造物文件格式。

5.2 DTM模型的建立

橫斷面數據采集完成后，對數據進行處理，剔除高程異常的測量點；然后將整理好的橫斷面測量數據保存成.XYZ格式的數據文件，將數據文件導入海地優化設計系統，生成DTM模型，輸出DTM模型。

5.2.1 道路縱斷面設計

將交點線文件導入海地優化設計系統，由DTM切橫縱斷面值生成地面高和地面線文件。利用地面高文件進行縱斷面設計，按照規范進行拉坡處理，得出縱坡表、縱斷面圖。

5.2.2 橫斷面設計

在縱斷面設計完成之后進行橫斷面設計。輸入主線路的基本信息進行橫斷面定義，在海地道路優化系統中定義帽子只需要對水溝和邊坡的定義，設計定制完后保存定制的標準帽子*.MDZ文件。 由于在非洲法語區域，海地生成的橫斷面與監理業主要求相差太多，所以橫斷面將使用法國piste軟件進行橫斷面的出圖。

5.3 平面圖及縱斷面圖出圖

完成上述操作之后，利用海地道路優化系統可以生成平面圖和縱斷面圖，將圖紙上的標注及圖例改成當地施工圖常用的表達方式。

6 利用PISTE軟件進行橫斷面出圖

6.1 軟件安裝

法國Piste軟件可在XP或win7系統的環境中運行，在安裝軟件之前將電腦的區域語言更改為法語，然后進行軟件安裝，重新啟動后進行運行。

6.2 數據文件編輯

利用法國piste軟件出橫斷面圖需要3個數據文件：地面測量點文件*.xyz（即現場測量的橫斷面數據）、平曲線文件*.dap；縱曲線文件*.cpl。從海地道路優化設計軟件中提取這3種類型文件，按照piste數據格式進行編輯。

6.3 DTM數據模型的建立

1）建立一個文件夾，將編輯好的地面線測量點文件*.xyz、平曲線文件*.dap、縱曲線*.cpl復制到文件夾里面，開始運行Piste軟件。（注意：在Piste軟件運行的文件路徑中不能出現漢語及字符，否則軟件將不能運行）。

2）從開始命令菜單中選擇fond de planTPL（.seg）新建一個等高線文件，進行命名、保存，然后從編輯好的文件夾中選擇*.XYZ地形數據文件，讀入后選進行高程異常點的計算，建立DTM模型后生成等高線，最后關閉窗口。

6.4 道路中線計算

從命令菜單中選擇新建Conception plan（.dap），在從命令菜單中打開fond de plan讀入地形圖；選擇工具命令欄中工具-讀取-選擇文件夾中*.dap文件；再從工具欄中選擇元素——中線——在命令欄中對中線進行命名（例如A1）；在工具欄中選擇點——選擇道路中線起點——點擊工具欄中自動計算到終點命令。然后定義道路起點樁號、定義橫斷面間隔（本標段橫斷面間隔采用20m），最后進行利用軟件由DTM模型切橫縱斷面；操作完成之后關閉窗口。

6.5 超高及橫斷面計算

1）在開始菜單中打開.PIS選項，根據道路的設計時速進行超高計算，在工具欄中打開超計算選項選擇DEVERS，其中有法標相應的等級公路的計算方式（本標段選擇R80 2 voies ）。最后進行自動計算之后保存計算結果。

2）計算橫斷面地面線。在工具欄中讀取地面線模型，對起始樁號、左右邊距、每一個斷面需要取地面點數量進行設置，最后點擊OK，保存計算結果。

6.6 道路縱斷面計算

在開始命令菜單里面選擇Conception longitudinale（*.dpl）新建縱斷面文件，在工具欄中選擇讀取文件列表選項讀取編輯好的縱斷面數據；然后選擇點（選擇道路中線起點）——點擊自動計算到終點命令，完成之后保存縱斷面文件。

到此，我們就已經完成平面中線和縱斷面設計工作，接下來我們就要設計典型斷面（海地里說的帽子定制），典型斷面設計好后，再把它讀入就行了。

6.7 典型斷面的建立

在開始菜單里點擊Profils Type(.typ)新建典型斷面，根據合同及初設圖紙對典型斷面進行設計，包括：平臺設計、挖方典型設計、填方典型設計、結構層設計、底基層設計、基層設計及水溝設計，各個參數設計完成之后保存典型斷面圖。

6.8 打開典型斷面（相當于海地中打開帽子）

在開始菜單中點擊打開選項，選擇“ConceptionT-ransversale(.pis )”，然后點擊“OK”，打開已經建立好的典型斷面，點擊Calcul（計算）＞Projet（設計），對各個路段所對應的斷面進行賦值（相當于海地軟件中的戴帽子），完成之后利用軟件對所有的橫斷面進行計算，到這里，我們就完成了橫斷面的設計（相當于海地軟件里面的戴帽子結束）。

7 出圖設計

7.1 紙張和繪圖顏色設計

出圖之前我們先行進紙張、線性等的設置，操作步驟：

1） 點 擊 Qutile（ 工 具 ）＞ Configuration des traceurs（繪圖配置）選擇dxfbinaire繪圖儀器；

2）打開對話框點擊Configurer（配置）＞Formats usuels＞paysage（紙張）＞ Plumes（畫筆），在出現的畫筆界面中選擇所需要的畫筆數量以及畫筆顏色。設置完后點擊“OK”按鈕，最后點擊“Fermer”關閉，這樣我們就設置完了各種線的特性，接下來就可以出圖了。

7.2 生成橫斷面圖

點擊 Sorties(輸出 ) ＞Dessin（制圖）＞Profilsen Travers (輸出橫斷面)，在輸出設置里邊選擇需要的結構層，選擇之后將會輸出相應的結構層的設計高程，選擇工具欄中打印機按鈕就可以將橫斷面圖保存成為CAD格式的圖紙。如果輸出的橫斷面圖不符合要求還可以重復以上步驟再做修改。

7.3 設計成果

設計完成之后，需要提交監理整套的設計成果，包括：道路平面圖、道路縱斷面圖、道路橫斷面圖、工程量清單及施工數據表，如果需要，piste軟件都能導出所有的數據。

8 結語

基于法國規范道路設計與中國規范大致相同，設計人員應熟知當地的法律法規及相關的合同，在設計圖紙時綜合考慮各個方面的因素，以最小的施工成本獲得最大的利潤，同時還能滿足合同的技術條件。本文結合喀麥隆RN15-LOT4公路項目為例，淺析項目初期控制網的建立到施工圖紙設計的流程，希望可以提供一些具有價值的參考意見。