公路改扩建工程总体路线设计

公路改扩建工程总体路线设计

张吉祥

中交路桥建设有限公司

【摘要】随着我国社会经济的发展，机动车保有量不断增长，使多年前建成的公路交通压力越来越大：国省道干线公路交通混行现象突出，尤其是城镇路段混行现象异常严重，碰到节假日时段，时常有严重堵车的现象，极大地影响了群众的出行体验。另一方面，一些旧路修建时间较长，公路平面、纵断面指标较低。道路通行能力和服务水平已不能很好地满足群众需求和国家发展的需要。所以很有必要对一些服务能力达不到要求，制约当地经济社会发展的公路进行合理地改扩建。一般而言，总体路线设计处于公路改扩建工程前期，很大程度上决定了公路改扩建后的总体社会经济效益。本文对公路改扩建的总体路线设计进行了简要分析，并结合本人近年参加的改扩建工程项目，就一些实际问题进行探讨。

【关键词】总体选线，安全性，公路平面，纵向断面设计，横断面设计。

一、公路改扩建平面路线设计

公路建成后，对沿线地区经济发展、土地利用、居民生活、工农业生产、自然景观等方面影响较大。公路平面路线设计的合理与否，对区域规划、未来发展的影响不容忽视。由于改扩建公路的限制，路线设计并非在原有公路的基础上完成：既不能与原公路完全脱离，也不能在设计时完全依赖于原公路。而是要结合实际情况，对线路设计方案进行认真研究，制定经济合理的方案。

一般的，改扩建公路选线前，应根据项目前期工作文件：地质条件、地形地物、规划条件、环境保护、土地利用、施工条件、老路技术指标和工程经济效益等，结合项目地方政府主管单位和规划部门等相关意见，提出拟扩建公路的设计技术指标，以保证改建路线的选线适应区域远期发展，满足改扩建后公路的服务水平等，然后就要进行平面线形设计。

结合扩建后公路设计技术指标，根据踏勘调查结果，最大限度地发挥有利地形、地势的作用，选择关键控制点：如旧路既有桥涵、隧道构造物，居民房屋建筑物、厂区规划避让或联通、古文物保护等。要避开不利地带，这样才能保证后面选线的合理性、连贯性和各专业的正常推进，避免反复工作。部分项目，由于路线走向与老路路基本一致，因此，老路是单侧拓宽还是两侧拓宽，还要根据实测地形图、老路两侧地面物体，结合实际情况确定。

采用适当的技术标准，从安全、舒适、经济多角度出发，深入研究地形、地物、路线之间的相互配合，充分考虑路线的“平纵横”要求，从而保证公路的畅通。另外、在公路改扩选线时，也要注意构造物与路线的结合，不能只考虑线位线形要求，而忽视构造物和工程施工的难度。

改扩建公路总体路线设计要综合考虑各方面因素，既要符合规范、指标，又要把“以人为本”的理念贯穿于设计中，使公路真正做到安全、环保、舒适、美观。是一个不断重复、优化，平面线形与纵断面、横断面不断调整组合的过程。

二、公路改扩建纵断面设计

公路纵断面设计是研究道路竖向高度和坡度变化情况的过程。根据公路沿线的自然地理环境、公路等级、汽车的动力性能、工程经济性等进行设计，以达到经济合理、行车安全、驾乘舒适的目的，从而实现项目投资效益最大化的需要。

相对于新建公路项目，纵断面设计，对于改扩建公路来说是一个相对复杂的过程，要考虑到方方面面的因素。原有公路的纵坡和走向已经基本确定，改造后的道路一般会按照原有道路的纵断面坡度走向设计，而原来道路在多年的运营过程中可能或多或少地产生了沉降，路面标高与以往的设计资料会有部分出入，导致老路部分路段纵断面指标差，坡度不连续、不均衡。

另外一方面，原来公路的桥涵、隧道构造物，在纵断面设计时必须加以考虑，将其作为纵断面设计控制点，保证原公路的构造物能得到最大程度的利用，以节省项目投资。另外，最小加铺厚度是根据新建路面结构的设计厚度确定的，对于旧路下穿桥梁处，净空是否达到要求也要有充分的考虑，这样在设计纵断面时才能算出控制标高的最小值。公路改扩建时的纵断面设计主要分为利用旧路的拟合段设计和新建改线段的纵断面设计，本文主要是探讨老路改扩建的问题，所以下面主要对老路的拟合段设计进行阐述：

1、纵断面要分段拟合，如果旧路的纵断面符合改建后所需的设计标准，那么在确定最小加铺厚度后，除了尽量保持与原公路纵断面一致的线形外，纵断面设计还要从经济和线形两个方面来确定路面的标高，不能一味地追求纵断面线形的完美，对老路过多加铺或者铣刨挖除。在拟合纵断面时，一般要保证误差平均值低于5厘米，才能将其精度控制在合理范围内。

2、对利用的构造物，应以原构造物为控制点，保证构造物在纵断面拟合设计时的安全性，以最大限度地利用原构造物，提高项目经济性。

3、充分考虑路面的加铺或铣刨挖除的厚度，在旧路下穿桥梁时，一定要满足垂直净空的要求，超高路段还应考虑公路横坡的影响。并考虑桥底路段排水问题，避免出现雨天积水的不良现象。如不受净空要求限制，可尽量在原路面高程以上合理设置新的设计高程，以免挖开老旧路面。

4、原路面纵坡小于0.3%时，改造后的纵断面在满足加铺或者铣刨挖除的厚度前提下，纵坡也应尽量匹配，以节约施工成本。

5、公路的使用对象为沿线群众、厂房单位等，因此，老路沿线房屋，厂区等建筑物密集时，在满足设计规范要求的前提下，还应充分考虑纵断面设计标高是否满足上述路段的顺接要求，尽可能地方便群众生活、生产，减少对其影响。尤其在设置超高的路段，不能简单地以道路中心线标高控制，进行老路的加铺或者铣刨，还应考虑超高横坡对场坪标高的影响。本人负责的巴马北互通至凤山旅游道路（巴马北互通至甲篆段）改扩建工程项目设计中，就突出了这个问题的重要性。

该项目是连接巴马县城中心和西北部旅游景点的主要道路，同时是东兰、巴马、凤山革命老区的交通大动脉。巴马北互通至凤山旅游道路共四个标段，巴马北互通至甲篆段是其第一段：起点接巴马北互通连接线平面交叉口，由国道243向北，途经坡纳村、拉高村，终点接国道243甲篆街道已完成老路改造处，全长约7.1公里。经查阅公路管理处档案资料，项目老路于2003年7月28日完成设计工作，竣工于2005年10月31日。其设计标准为：二级公路标准、设计时速60km/h、公路总宽度8.5m、双向两车道、路面总厚度52cm、沥青混凝土路面。该项目于2022年初进行改扩建设计施工，采用标准为：设计速度40km/h，双向两车道，道路总宽13m，路面总厚度66cm，城市次干路标准。主要建设内容为：照明工程、交通工程、桥梁工程和道路工程。

其中老路K2+080~K2+140段南侧为巴马腾达水利发电有限公司，北侧临近盘阳河。经项目前期沟通，水利发电有限公司围墙不能侵占，厂区进出道路需要保持和路面平缓顺接，避免出现高差，以便于厂区道路正常出入。该段道路北侧临近盘阳河，拓宽空间较为紧凑。按照以上原则，以不能侵占南侧电厂围墙为前提，进行道路中心线设计，设有半径R=209.35平曲线一处，考虑到该处圆曲线半径小于250m，两侧还各需要加宽0.4m，最终该段道路南侧需拓宽0.3~1.8m（含路侧排水设施），北侧需拓宽3~4m，如图1所示：

图1道路平面设计图

巴马腾达水利发电厂位于圆曲线外侧。根据老路横断面实测数据，该处老路圆曲线超高值为7%。本项目改扩建时采用城市次干路、设计速度40km/h的市政道路标准，根据《城市道路工程设计规范》（CJJ37-2012）要求，该段圆曲线超高值为2%。

本项目旧路路面结构层总厚度为51cm，具体如下：5cm沥青混凝土+封层+28cm水泥稳定碎石+18cm级配碎石。根据路面专业计算要求，改扩建后路面结构层总厚度为66cm，具体如下：4cm橡胶沥青混凝土(AR-AC-13)+6cm中粒式沥青混凝土(AC-20C)+沥青下封层+36cm水泥稳定碎石+20cm等级配碎石。

老路加铺挖除方案如下：针对现有老路弯沉不足，加铺方面考虑全线铣刨旧路沥青面层。铣刨后，再加铺18cm水泥稳定碎石+10cm沥青混凝土，以达到其弯沉要求。纵断面抬高大于50cm的填方路段，采用新建路面结构层方案；抬高大于23cm小于50cm之间填方路段，采用加铺18cm水稳碎石+局部水稳碎石调平+10cm沥青混凝土方案；抬高小于23cm段落采用挖除老路路面，新建路面结构层方案。PCI（路面状况指数）在C等级采用中修或局部大修，D等级采用大修或改扩建，原则上利用其老路基层；在局部PCI等级差、老路基层破坏严重路段，采用老路基层全部挖除，并重新浇筑C30混凝土方案；在老路拓宽方面，采用10cm沥青混凝土+36cm水泥稳定碎石+20cm级配碎石新建路面结构层方案。挖方段则全部挖除新建。

根据老路检测报告，该段老路PCI等级为D，应采用大修方案，老路路面应予挖除。纵断面按贴合老路标高设计。建立道路横断面模型（选取典型断面，桩号K2+100，为发电厂进出道路路口）如图2所示：

图2横断面设计图（优化前）

南侧发电厂道路路口和路面边缘存在0.42m的高差，不利于车辆进出。为了抵消由于圆曲线超高差值造成的场地高差，纵断面对该段标高适当抬高0.4m左右，调整标高后的横断面如图3所示，南侧发电厂道路路口和路面边缘高差降低到0.08m左右，纵断面在考虑圆曲线超高横坡对路侧场坪标高的影响后，较好地解决了这个问题。如图3

图3横断面设计图（优化后）

三、公路改扩建横断面设计

横断面设计前，需根据改扩建公路技术标准，公路现状，在满足其交通服务水平前提下，合理地设计道路横断面。提出几个比选方案，然后，现场实地调查，深入了解项目周边情况：建筑物分布，老路两侧各种杆线分布、生态环境、有无保护用地等；部分项目由于景观的要求，还需在项目两侧留出一定的宽度，进行绿化带的合理设置。改扩建道路在设置非机动车、人行道和绿化带时，如遇到局部位置杆线拆除等问题，协调难度大时，可遵循主要因素优先、次要因素适当考虑调整的原则，对非机动车、人行道和绿化带进行局部缩小、绕道避让等处理措施，以保证机动车道线形状畅通。

结语：

随着经济的快速发展，汽车保有量不断增加，广大人民群众对出行条件改善的日益期望。公路在规划设计时所预测的交通量增长情况，有时比实际的交通增长量要小，部分公路难以适应不断增长的交通量的需要，导致道路的通行能力降低，交通拥挤现象严重，行车的便捷、舒适都无法满足。因此，在我国现阶段交通公路工程建设过程中，公路改扩建是现代城镇发展过程中极其重要的一项工作，能为各行各业的进一步发展创造良好的条件，对国家经济增长和社会发展具有极其重要的价值。

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