改扩建道路路线设计研究

2020-01-13张丽丽

黑龙江交通科技 2020年9期

张丽丽

(山东中咨公路咨询设计有限公司，山东东营 257091)

1 改扩建设计基本原则

(1)道路改扩建的总体方案目前有很多种不同的形式，如单侧拼接方案、单侧分离方案、两侧拼接方案与混合加宽方案。在平原微丘区当中，通常以两侧拼接方案与局部分离方案为主；在山岭重丘区当中，为了保证路基开挖的安全性与适应桥隧工程要求，通常以单侧加宽方案为主。

(2)以总体布局方案为依据，基于对旧路的调查与分析，应严格按照最大限度利用旧路这一基本原则，对各项技术指标实施综合设计。

(3)实际的改扩建工作中，应对公路安全性进行优先考虑，做好安全性评价，制定扩建对策，以此保证交通安全。

(4)在隧道段，通常以局部分离方案为主；在有大型构造物分布的段落，需根据现有大型构造物实际情况确定路线扩建方案，同时对不同的方案实施论证对比。完成对旧路的扩建以后，其各项技术指标都要满足现行规范提出的要求。

(5)旧路上绕行较远、技术标准低、和城镇发展规划有很大冲突、容易产生交通事故的特殊段落，应考虑另辟新线，并和旧路改建方案实施论证比选，以此选择出最佳的方案。

2 改扩建路线设计

2.1 前期准备工作

在改扩建工程的路线设计中，应先做好准备工作，其中最重要的就是路线勘察。对于改扩建工程，在对新建工程进行勘测的基础上，还要做好对旧路各项设计数据的获取，包括平面数据、纵面数据、横面数据和不同构造物对应的三维数据。旧路的测量需要分成左右两幅进行，具体的纵向间隔距离，应以曲线半径为依据确定，一般在10～25 m范围内；另外，还要对旧路上的既有构造物和重要工点实施准确的测量。在设计工作中引入数字化技术，能有效加快设计效率，保证设计精度。

2.2 安全性评价

安全性评价内容为对旧路线形设计相关指标进行符合性、交通事故多发易发段及运行速度的分析评价。对于符合性评价，其重点在于对技术指标能否达到扩建完成后技术标准要求进行检验；交通事故多发易发段评价需通过数理统计完成，对旧路运营安全进行综合评价，确定事故多发易发主要原因，并制定有效对策措施；而对运行速度进行的评价，重点是要确定设计速度和相关技术指标是否适应与协调。

在对行车安全有很大影响的段落，必须加以严格的控制，从根本上进行改善，同时根据货车停车视距来检验这些特殊段落。在连续长大纵坡段进行改扩建的过程中应做好运行速度评价，以此从根本上保证运营安全。在方案设计中，应充分利用旧路，将其作为上行线，然后另辟新线，将其作为下行线，与此同时，对应急避险与爬坡等特殊的车道做分析研究，通过比选，确定最佳的方案。在超高超过6%的段落，根据货车运行速度评价结果，对路段的最大超高值进行适当调整，以此在保证运行舒适性的基础上，提高交通运行安全性。

以某改扩建工程为例，其旧路上的K30～K31段、K50～K51段、K66～K67段都处在安全等级较低的交通事故多发易发段中。在这种情况下，若直接利用旧路实施改扩建，则无法从根本上消除各类缺陷，应重点考虑局部新建线路。另外，在其它段落，因旧路为了适应实际的地形，并尽可能的绕开城镇，路线采用了较低的技术标准，绕行很远。若能最大限度对旧路走廊带进行利用，则完成扩建以后的公路，其绕行距离依然很长，影响沿线范围内城镇发展规划，使旧路保通压力大幅增加，对此，应考虑截弯取直措施。

2.3 横断面设计

在设计超高方案时，可将明式构造物对应的横坡作为主要控制点，使旧路构造物达到安全可靠，在减少工程量的基础上，保证扩建完成后的交通运行安全性。若拼接段直接利用部分旧路路面，则要做好对路面横坡的检查。如果旧路横坡和新路之间相差小于±0.5%，则应使旧路横坡保持不变，若必须改变，需要对超高设计进行适当的调整。在分离路段中，应对其断面形式和旧路断面之间的过渡与衔接进行处理，以保证平滑，避免产生突变。

2.4 拟合设计

(1)平面拟合

①拟合基本原则

以旧路左右两幅现有资料为依据，在拟合设计过程中主要考虑明示构造物与隧道两种控制要素，同时要做好误差分析。在两侧拼接段，经拟合设计能使平面线形保持圆状；在大、长圆曲线段，实际的设计过程中可通过多圆复曲线来有效减小拟合设计误差；完成拟合后，平面线形需要满足现行规范提出的要求。对于多圆复曲线，它是指把误差相对较大的各圆曲线均分为多个半径尽可能一直，且能实现迳相衔接处理的圆曲线，以此保证拟合设计精度。

在复曲线当中，不同圆曲线实际长度与半径以桩号和曲率的实际分布情况为依据通过分析和对比确定，这一方法即为串珠法，在此基础上，不同复曲线实际长度需要满足现行规范提出的要求。对于桩号和曲率的实际分布情况，可通过对spline的应用进行测点资料的绘制，确定各段实际长度和曲率，最后以测点和路线桩号之间的关系为依据完成绘制。

②拟合精度评定

对于明式构造物这一主要控制因素，其拟合精度理论上不能超过10 cm，而普通路基段需按照10～20 cm范围控制。具体的误差指标应根据旧路技术标准来调整。以工程扩建工程为例，因旧路受到多种因素影响，使扩建后的平面线形拟合难以达到标准和规范的要求。而通过对多圆复曲线合理应用，可以使拟合偏差不超过10 cm。在对A段进行平面拟合设计的过程中(该段起讫里程为AK0+000～AK30+900)，1 000对各个实测点位98.8%的实际拟合误差不超过10 cm，取得了良好的效果。

(2)纵面拟合

在纵面拟合设计过程中，需要充分考虑和桥梁、路线交叉、路面路基之间的协调性，使工程方法达到经济合理；在软基段，应尽量保持现有路基实际高程；而在特殊困难段，则应通过多方案对比来选择最佳方案。

在实际的纵面拟合设计中应严格遵循下列基本原则：以路面扩建方案为依据，将明式构造物与隧道作为主要控制点，完成分幅与分段的纵面拟合设计，同时做好误差分析工作，其误差分析方法和平面拟合设计基本相同。在普通路段，对旧路而言，应严格遵循宁填勿挖这一基本改造原则，完成拟合后，线路的纵面线形必须满足现行技术规范提出的要求。在受到净空和构造物等因素限制的段落，虽然不用对最短坡长指标进行控制，但对竖曲线而言，其最小长度必须达到3 s的行程。

对于明式构造物，其拟合误差应根据它的应力储备确定，一般按-3～+3 cm范围严格控制，同时要满足结构安全性要求。具体的误差指标可以根据旧路技术标准进行调整。为保证施工控制精度，提高行车舒适性，需在路面施工开始前，对旧路纵坡实施二次分幅调坡。在调坡中，需将施工技术方案等作为主要控制指标。需要注意的是，为有效避免桥头跳车现象，需在桥头段进行过渡段的设置。

以某扩建工程为例，其起讫桩号为CK70+900～CK117+500，以现有的实测资料为依据构建地面模型，同时将明式构造物作为主要控制点实施纵面拟合，拟合结果符合设计要求。在此基础上，根据地面产生的不均匀沉降等实际情况，对以下3个路段实施纵面调整：①CK80+200～CK80+800段，该段总长为600 m，在原基础上对路基设计标高进行抬高，抬高的幅度按0～0.30 m控制；②CK100+800～CK102+800段，该段总长为2000 m，对大桥进行拆除重建，在原基础上抬高0～1.80 m；③CK117+200～CK117+500段，该段总长为300 m，在原基础上对路基设计标高进行抬高，抬高的幅度按0～0.50 m控制。

2.5 线形设计

以安全性评价后给出的建议为依据，结合旧路当前平纵组合实际情况，调整旧路各线形指标。在旧路上线形组合较差或交通事故多发易发段，必须制定有效补救措施。在凹形竖曲线底难以保证排水畅通的段落，需要对它的纵断面与横坡设计实施综合调整，缩短排水不畅段落总长；在S形曲线与同向曲线中，应增设有效的诱导标志；在长直下坡段，应增设有效的限速标志和警告标志；在长直转弯段，应增设有效的警告标志与诱导标志。在新线上，需要合理应用不同的技术指标，使新线和旧路的线形标准达到顺捷、连续与均衡，同时和沿线良好适应。