公路改扩建项目路线总体设计思路研究

2022-06-25夏颖林吴徐华何安生

水电站设计 2022年2期

夏颖林，吴徐华，何安生

（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，湖南长沙 410014）

0 前言

根据交通运输部统计数据显示，截至2020年末，全国公路总里程达到519.81万km，其中二级及以上公路里程为70.24万km，占比仅为13.5%，四级公路里程为378.42万km，占比最大，达到公路总里程的72.8%。尽管全国公路总里程已经位居世界前列，但高等级公路占比较少，主要以四级路为主。随着“十三五”期间经济的进一步发展，低等级公路的服务水平能力难以与日益增长的交通量相匹配，公路改扩建项目已成为我国公路建设的重要任务之一。交通运输部于2014年颁布了JTG／TL11—2014《高速公路改扩建设计细则》用于指导高速公路改扩建项目，各省、自治区也针对当地需求习惯陆续出台了地方标准。但受技术标准、老路使用状况、气候分区、地形地质、环境敏感点、交通量分布及地方习惯等因素的影响，不同公路改扩建项目之间差异较大，工程实践中经常因设计不当而造成现场实施困难，频繁设计变更。2020年全国公路里程分技术等级构成见图1。

图1 2020年全国公路里程分技术等级构成

国内外对于公路改扩建项目路线总体设计思路已有一定研究，但普遍侧重于高等级公路路线线形研究。赵文明等依托一级公路工程实践，探讨了公路改扩建的现状问题，提出了公路改扩建设计思路［1］。长安大学的王楠系统对比了改扩建高速公路与新建高速公路的区别，表述了高速公路改扩建标准化设计的理念［2］。侯锋等将山区公路划分成数个标准段，并用运行速度检查平纵指标［3］。何宇道等通过对典型公路改扩建项目进行总结研究，探讨路线总体在公路改扩建项目中的设计思路［4］。李世纬从某高速公路改扩建项目出发，系统提出了路基路面评价、改扩建基本原则［5］。

综上，公路改扩建项目的研究已成为行业热点。本文依托工程实践，针对山区典型二级公路改扩建项目进行剖析研究，对路线总体设计思路进行探讨。

1 项目概况

某项目位于广西崇左市境内，该项目将某瀑布景区与邻近高速、口岸等有机联系起来，是游客进出景区和沿线居民出行的重要交通走廊。作为直接服务于景区及沿线居民出行的旅游公路，其建设对加强区域对外交流、改善沿线居民出行条件和促进旅游资源开发利用具有迫切的现实意义和长远的战略意义。

作为典型公路改扩建项目，既有道路公路等级为三级公路，路基宽度约7.5m，路面宽约6.5m，为沥青混凝土路面。经现场实地调查，大部分路基整体稳定，未出现明显失稳现象。经多年运营使用，地基沉降几近完成，全线路基基本可以利用。

2 公路改扩建路线总体设计思路

（1）因地制宜，合理采用技术标准。游客中心是项目景区的前沿站，外来游客车辆需在游客中心停车，乘坐景区大巴前往景区。故根据项目需求划分为不同路段，分段采用不同技术标准。本项目各路段交通量预测结果见表1。

表1 各路段交通量预测结果单位：pcu／d

根据项目的功能定位、路网规划、沿线地形、地质、交通量预测结果、通行能力分析和服务水平评价结果，并充分考虑项目所在地区的综合运输体系和远期发展等，结合现状因地制宜，灵活设计，避免大填大挖，减少对环境的破坏。

（2）灵活选用平纵指标，采用运行速度检验行车安全。为节约土地资源，公路改扩建项目路线布设时应尽量采用利用老路的原则。但通常公路改扩建项目原有老路线形指标难以满足改扩建后的技术标准，如何协调路线平纵指标与工程造价间的矛盾成为公路改扩建项目的重点。

由于项目位于中越边境附近，沿线环境敏感因素多，局部路段加宽难度大。盲目追求高平纵指标，势必造成工程实施困难、拆迁规模增大、工程造价提升等一系列问题。为解决上述问题，受地形、地质等条件限制的特殊困难路段，在满足技术标准的前提下，应尽可能拟合老路，采用较低的平纵指标，与地形相适应，与周围环境相协调。同时采用运行速度方法，对平纵线形组合设计、技术指标的协调性和一致性、视距以及路线视觉连续性等进行检验，依此优化线形设计、调整技术指标、完善交通工程与安全设施。

（3）强调路面结构设计方案对纵断面的指导作用。公路改扩建项目中，采用何种路面加铺方案对纵断面设计有重要影响。

以本项目为例，改扩建后原有的路面承载能力已不能完全适应后续增长的交通量水平，需对本项目改建路面结构进行验算。采用检测报告中各路段旧路顶面综合回弹模量作为旧路顶面加铺基层厚度的计算依据。通过计算分析，保证与新建路面结构的协调统一，将加铺厚度统一定为30cm。在加铺前对老路路面病害进行处治，处治后方可加铺。对标高不足的部位采用水泥稳定碎石或级配碎石进行调平。由于面层厚度11cm，故纵断面设计时，原则上按照保证不低于原旧路标高30＋11＝41cm进行控制。本项目纵断面设计如图2所示，纵断面设计高程严格高于地面高程41cm以上，即“宁填勿挖”的纵断面设计思路，确保项目路面加铺方案稳定实施。

图2 纵断面设计

此外，对于设计标高受沿线构造物、排水、净空、房屋建筑等因素控制，不能抬高41cm的路段，应结合工程实际和平纵设计指标进行纵断面设计，确保纵断面设计方案切实可行。

（4）结合项目实际需要，加宽方案选择。对公路改扩建项目，通常加宽方式有分离式加宽和沿老路加宽2种方式。

分离式加宽，即采用分离式路基方案新建通道。该加宽方式受老路路基影响较小，设计灵活，适用于走廊带比较宽松、受地形地貌影响较小的高等级公路改扩建项目。

沿老路加宽即在老路的基础上进行加宽，可分为两侧加宽、单侧加宽、混合加宽等加宽方式。两侧加宽即在老路线形基本维持不变的前提下，对道路两侧进行加宽。该加宽方式可以保留老路的中央分隔带等设施，对两侧用地干扰较少，适用于道路两侧房屋较为密集且有富余加宽空间的城镇路段。但该加宽方式通常需拆除原有结构物，对旧构造物利用率低，新旧路基之间存在两处纵向搭接，易产生纵向裂缝，且工作面小，施工难度较大，同时不利于保通方案设计。

单侧加宽方式，即维持一侧路基边线不变，仅对路基单侧进行加宽。该加宽方式可以保留一侧的构造物及附属设施，旧构造物利用率高，工作面小，施工难度较小，对保通方案设计有利，适用于公路一侧加宽受限而另外一侧加宽空间较富余的道路。但单侧加宽需调整中央分隔带位置，改迁绿化带管线及排水等设施，在桥梁隧道路段单侧加宽施工难度大，不利于路线拟合。

混合加宽方式即结合单侧加宽和两侧加宽方式，灵活调整平面线位对老路进行拟合设计。

项目为二级公路改扩建项目，不设置中央分隔带，老路的现状构造物使用状况良好，为减少施工难度，降低对现状交通的干扰，故采用单侧加宽的方式。

（5）做好保通设计，减少对原有交通的干扰。对于未完全控制出入的等级公路改扩建项目，保通设计尤为重要。项目地处交通繁忙的景区至镇区的道路上，故在施工过程中要保证旅游车辆通车顺畅。路基施工考虑半幅通车、半幅封闭施工的方式进行，同时文明施工以满足环境要求。

由于工程施工沿线通行车辆及行人较多，施工方应做专项施工组织设计和保通设计，并注意采取必要的安全防护措施，设置安全标识，确保来往车辆和行人安全，必要时应请有关方采取交通管制措施以确保安全。

（6）加强旧路调查，合理利用沿线现状构造物。改扩建路基设计应对既有路基进行充分调查、合理评价，保证改扩建公路路基的强度和稳定性，并满足使用功能。

对既有支挡结构物应少扰动，并充分利用。无明显损害、且强度及稳定性满足改建要求时，宜全部利用；部分损坏或不能满足改建要求时，宜加固利用、改建或拆除重建。对既有支挡结构物加固利用时，应确保新老混凝土或砌体紧密连接，形成整体，并进行支挡结构物稳定性计算，以满足现行规范的要求。