旧路改造纵断面设计研究

陈建宗

(广东省冶金建筑设计研究院，广东广州510180)

0 引言

随着区域经济发展，由于道路交通量增长、旧路面老化、高度城市化难于选择新线路方案等诸多原因，通过扩宽升级改造旧路是提高区域之间通道通行能力的经济、快速、合理和有效方法。然而，改造旧路与新建道路存在诸多差异，其中纵断面设计和路面加铺厚度直接相关，其优化程度直接影响工程规模和造价。依据工程实践经验和技术理论，本文将对旧路改造项目纵断面设计之要点和方法进行研究。

1 影响因素和设计原则

1.1 影响因素分析

旧路改造的纵断面设计主要影响因素包括两个方面，一是旧路条件，二是改造要求。其中旧路条件主要包括以下影响因素：

（1）旧路纵地面线、横地面线

旧路纵地面线基本决定了纵断面设计线，但由于旧路路面未必平整，所以需要结合横地面线进行设计，特别是当改造中心线偏移旧中心线较远时，即旧路设计高程与改造设计高程位置偏差较大时，则必须更加重视横地面线和旧路横坡。此外，在工程实践中，常遇到旧路纵坡小于0.3%的情形，为了控制路面加铺工程量，通常基本拟合旧路纵坡执行，只是必须适当增强横向排水，将雨水口设密。

（2）旧路超高

通常旧路等级和设计速度都较低，某些路段的平面线形指标也较低，圆曲线半径较小，但相对于旧路是不需设超高的，而对于采用相同圆曲线半径的升级后道路则需要设置超高，这将对被交路顺接和沿线两侧建筑物造成影响。另一种情况是旧路原以公路标准设计，某些路段超高设置过大，而道路位于已明显城市化区域，则根据城市道路设计规范，改造后道路可能需要调小最大超高。

（3）平纵线形组合

对行驶者而言，与平面线形相比，纵面线形是否平顺，在视觉上往往是影响线形质量好坏的主要因素。使人感到纵面线形不太好的主要原因是插入了小半径的竖曲线或插入了过多的竖曲线，应予以避免。一个平曲线内包含两个多个竖曲线时，会使驾驶者感到紧张，但是如果视野不是特别开阔，驾驶者正常的视野范围不会出现多个竖曲线。实践表明，在一般情况下，一个平曲线包含多个竖曲线与车辆运行无大妨碍。

其中改造要求主要包括以下影响因素：

（1）改造后道路等级和设计速度

通常旧路改造为同一等级但道路设计速度提高，或者为升一个道路等级，或者为公路改造为城市道路或公路兼有城市道路功能，对于不同道路设计标准对应不同的纵断面设计指标要求。

（2）路拱坡度和超高

旧路改造升级一般会增加行车道，如改造后道路为高速公路和一级公路，由于路面较宽，迅速排除路面降水尤为重要，当旧路路拱横坡较小时，为了满足路面排水要求，需适当取大路拱横坡，特别是当道路处于降水强度较大的地区时应采用较高的路拱坡度。由于路拱横坡的增大，纵断面设计需根据“最不利点”来推算加铺厚度。所谓“最不利点”是指逐桩横断面上控制最小加铺厚度的点。根据该点的旧路面标高加上最小加铺厚度，再通过设计横坡推算设计高程位置的设计高程，将这些设计高程点逐桩相连，则可以作为纵断面设计的一条纵向参考线。

（3）沿线结构物限制

沿线结构物对道路改造主要是满足净空要求，其中包括被交路跨线桥、隧道和跨河涌桥。通常对于现有被交路跨线桥桥下的路面则采用拟合现在路面标高，不要降低现状道路净空标准；为了满足下沉式隧道有效净空要求、避免深挖和协调开口段纵坡，可能要抬高被交路设计标高；对于跨河涌桥或箱涵，则需要满足水利规划设计标高要求。

1.2 设计原则

（1）尽量满足设计规范要求，不违反强条要求。

（2）沥青罩面厚度不宜小于10 cm，并根据路面结构计算结果为依据确定最小加铺厚度，尽量控制路面工程数量，但对于早期欠强的混凝土路面结构调平层应适当加厚。同时考虑桥梁、交叉口等控制条件。

（3）在跨线桥、隧道等节点合理采用坡率、坡长，力求指标均衡、视觉顺适，凸、凹竖曲线指标应在满足线型设计规范的基础上，还应尽量满足视觉要求。

（4）对于纵坡小于0.3%路段，从节约造价角度考虑，加铺后道路纵坡也小于0.3%，此时道路排水主要依靠道路横坡排水，需注意加强路侧排水设施。

2 不同路段纵断面设计的要点

按道路沿线不同路段或节点处的特点，在纵断面设计上具有各自的注意要点。

2.1 一般路段纵断面设计

对于一个旧路改造工程，首先须根据旧路面特征确定路面结构设计方案，得到加铺层厚度，依规范要求不小于10 cm。接着，就是寻找加铺“最不利线”，其过程一般是在确定确定超高等横坡后，对横断面的测量结果进行分析，判断横断面上各点与横坡的关系，寻找设计高程线上对应的最高旧路面高程点。根据这些高程点，直接进行拟合纵断面的纵坡以及竖曲线，这样即可保证同一断面上沥青的最小加铺厚度满足强度要求，减少返工的过程，该过程可采用如CARD/1路线设计软件等辅助设计软件完成。

在拟合纵断面时，应尽量照顾平纵线形组合要求。平竖曲线一一对应、平包竖是比较理想的组合状态，当平、纵面指标较低、坡度反向且坡差较大时，应强调平纵组合设计；当平面线大于不设超高最小半径时，平纵组合从宽掌握。

旧路改造项目建议不要为了满足0.3%要求，使坡长较短，路面起伏频繁，对行车和路容都有不良影响，而且人为增加坡差，势必增加路面工程数量，增加造价。对于小纵坡段，依靠横坡排水，并加强路侧排水，使雨水尽快排除。

2.2 平交口处纵断面设计

平交口处纵断面设计即立面设计，主要目的是保证行车顺适、排水通畅，并与周边地面标高相协调。平交口处通常尽量不调整主线纵坡，但当被交路纵坡太小使得不利排水时，可适当抬高交叉口中心位置标高，避免过分调整主线横坡；当被交路纵坡较大，通过调整主线也达不到0.3%～2%，这时只好延长被交路设计范围，以尽量减少主路加铺对被交路纵断面的影响；当中小桥、涵洞等结构物设于交叉口范围内时，立面设计应尽可能地迁就结构设计。此外，应尽量避免将交叉口的高程低点设在人行横道线处。

当被交路进口位于超高段平曲线外侧时，若被交路纵坡与主线横坡为反坡且坡差较大，为了被交路车辆等候停车后便于起动，则可在被交路与主线之间设置一段缓坡段。

2.3 超高段纵断面设计

旧路改造，多是对旧道路拓宽、升级，或者公路城市化，有时现有旧路的超高较大，根据规范应该进行调整。如深圳宝安区松白路某段，现有旧路最大超高值为6%，而随着该段路区域城市化，则应该套用城市道路设计规范，应将最大超高调整为小于等于4%。最大超高6%调至4%，有两种调整方法，一是上行半幅和下行半幅同平面整体调整，二是上行半幅与下行半幅采用类似分离式路基的方式进行调整，前提是中央分隔带较宽（大于3 m），后者比前者能减少很大工程量，所以松白路工程选择了后种调整方法，而上下行纵断面则需根据加铺厚度分别拉坡。

2.4 跨线桥和下沉式道路纵断面设计

旧路改造工程项目，旧路两侧一般已具有一定规模的开发度，为了避免过多征用土地和避免拆迁，多采用简易菱形立交，此时主路或被交路的主线则采用跨线桥或下沉式道路的形式。跨线桥和下沉式道路的纵坡坡度不超过4%，且需考虑道路净空要求，当位于半径小于不设超高的圆曲线处时，则辅道在与主线衔接处，应做好超高过渡，以确保路面平整和行车顺畅。

下沉式道路两端应设置半径较大的凸形竖曲线，以避免下沉式道路两端的路面的雨水灌入隧道。对于隧道闭口段范围处，若圆曲线半径小于250 m，则应对道路进行加宽处理，而为了避免造成隧道设计过于复杂，如果闭口段处有缓和曲线，可考虑与圆曲线按相同比例进行加宽处理，相应的超高渐变段从闭口段之外开始。即整个闭口段采用加宽后的宽度值，但超高渐变段则严格按照缓和曲线范围进行设计。

4 结论与展望

本文系对旧路改造工程实践中纵断面设计的研究总结，就旧路改造纵断面设计提出了主要影响因素和设计原则，并针对不同路段和情形提出相应的设计思路和要点。此外，为了减少旧路改造工程规模，有些专家提出等厚加铺方式，依据是旧路平纵标准基本与现有规范要求相当，从把路线分成微段入手充分拟合旧路纵断线形，最终形成的纵断线形就是这些微段径相连接的折线，而相邻这些之间的坡差能满足规范要求即可，该方式在深圳的一些旧路改造项目中被采用。但由于在旧路改造项目中，旧路等级存在差异，未必都满足等厚加铺方式前提，且最后的纵断面折线线形难于套用现有规范，因此该方式尚须进一步探讨其合理性。

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