贵州山区普通公路改扩建工程的路线拟合设计探讨

杜广伟

摘要 路线平面拟合设计作为公路项目建设的关键环节，对提升公路线形设计合理性，尽量利用老路、节约成本和资源、保证行车安全性、高效性具有重要作用。尤其对于山区公路改扩建工程，加强路线平面拟合设计，能提高新老道路之间的协调性，节省工程投资、节约土地资源、降低对生态环境的影响、确保公路建设质量，提高行车安全。鉴于此，文章针对改扩建公路项目路线平面线形拟合设计进行综合探究，介绍了路线平面设计中常用组合形式、老路平面线形信息采集方式及路线平面拟合基本原则，分析了路线平面拟合设计中最小二乘法使用程序，指出了路线平面拟合设计指标评估的作用，并提出了道路平面线形设计注意事项，旨在为同行提供参考、借鉴。

关键词 公路改扩建项目；路线平面拟合；线形设计分析

中图分类号 U418.8文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）08-0065-03

0 引言

公路改扩建工程勘察设计环节，基于道路沿线地形、地质条件，工程地质、水文地质、气象条件、自然灾害、筑路材料、生态环境、自然景观及老路技术指标等相关因素，对拟建项目路线平面进行线形拟合设计，通过各种常见线形的组合运用，将道路中线上的各点集成连接起来，形成平顺、连续曲线，使道路平面线形更加均衡，从而有效提升行车的安全性、舒适性，保证项目整体建设质量。因此，该文系统分析了贵州山区普通公路改扩建公路工程路线平面拟合设计的基本组合形式、设计流程、原则及注意事项，对提高山区公路整体建设质量具有十分重要的意义。

1 公路路线平面线形设计常用组合形式

公路项目一般为带状构造物，路线较长，实际施工过程中路线沿线地质、地形地貌特征及老路技术指标存在显著变化，并且各路段平面线形组合方式及道路纵断面起伏变化，路基横向坡度差异较大。采用道路平面线形拟合系统，对拟建项目路线进行平面拟合设计，能精准有效地确定道路平面线形，提高路线设计合理性，确保公路建设顺利实施[1]。山区公路改扩建工程路线平面拟合设计环节，其路线平面线形组合形式通常包括以下几种：

（1）简单型：当一个弯道有直线和圆曲线组合时，线形组合按直线—圆曲线—直线的顺序组合。

（2）基本型：当一个弯道有直线、回旋线、圆曲线组合时，线形组合形式按直线—回旋线—圆曲线—回旋线—直线的顺序组合，详细图示如图1所示。

（3）S形曲线：通过两个反向回旋线将两圆曲线连接在一起形成的线形，详细图示，如图2所示。

（4）凸形曲线：由两个同向回旋线不插入圆曲线而径向相连接组合的线形，详细图示如图3所示。

（5）回头形曲线：该路线组合形式较为复杂，详细图示如图4所示。

（6）其他曲线组合（复合型曲线）：C形、组合型、双重曲线形等。

2 公路改扩建工程老路线形数据采集

公路改扩建工程路线平面设计前，应全面进行现场勘测，详细调查并收集统计老路数据和相关技术指标，为拟建道路路线平面拟合设计提供技术支持。但因老路运营时间较长，原设计的大部分控制点无法找到，因此实际勘测前，应对老路重新布置控制点进行测量。

（1）按照控制点布置位置的差异，将其划分为路基内、路基外两种形式。

（2）按照控制点实际作用，将其分成坐标控制点和高程控制点两种类型：①在对路线进行坐标和高程测量时，通过GPS对称测量道路左右两边路基边线的点位坐标，并采用数据处理系统对坐标进行汇总，进而拟合出道路中线；结合道路沿线地形地貌、工程地质、水文地质、现有构造物及老路技术状况等，对拟合的道路路线平面进行优化；平面坐标控制点设置距离结合项目实际情况确定，在桥梁、涵洞、隧道构造物等设施应在两端均布置控制点。②道路路线平面优化完成后，通过测量放样采集的道路中线地面高程，进行纵断面方案设计[2]。

3 山区普通公路改扩建工程路线拟合主要原则

山区普通公路改扩建工程为合理节约资源、降低工程造价，应根据新、老路路线走向，合理优化设计方案，在确保道路平面线形满足公路路线设计规范及相关标准的前提下，最大限度地提高老路利用率。在进行路线线形拟合设计时，应遵循以下原则：

（1）减小工程难度、保证项目施工安全。公路线形设计时，应根据拟建区域内地形、地物条件，工程地质、水文地质、筑路材料、生态环境、自然景观及老路技术指标等科学选择合理的技术标准。

（2）节约土地资源，降低工程造价。山区公路改扩建工程路线设计时，应考虑结合老路实际情况，充分利用老路走廊带现状资源，合理进行扩建公路路线平面选线，科学处理新老道路之间的关系，提高两者协调性、统一性。在确保各项指标满足相关要求的基础上，尽量少占土地资源，最大限度提高老路使用率，节省工程投资。

（3）提高拟建道路与老路沿线周边设施的协调性，在确保公路路线大致走廊带不变的基础上，结合老路现有构造物以及沿线基础设施分布情况，对路线进行优化调整。

（4）与公路沿线城镇规划相协调，并注重与周边既有路网的联通衔接，提高区域交通水平，带动山区对外交流，促进公路沿线经济发展。

（5）注重保护生态环境，与沿线自然景观相协调，通过合理的路线敷设、选择适合的技术标准、综合利用老路现有资源等相关措施保护沿线的自然生态环境，使道路与自然生态环境相协调[3]。

4 最小二乘法平曲线拟合基本内容

山区普通公路改扩建项目路线平面拟合时，通过最小二乘法进行计算，能有效简化计算过程，减小线形拟合难度。

4.1 控制点布置及测量频率

山区普通公路改扩建外业勘测时，将测控点设置在道路左右两侧路肩外缘，以有效降低对现状交通的影响。同时，为确保左右侧测控点准确性，应合理增大联合测量次数，测量频率应保持在3 km/次，从而提高测控点准确性。

4.2 路线平面自动拟合中线流程

由于公路勘察设计行业整体专业技术水平不断提高，在公路行业中大部分公路路线设计系统，大部分采用最小二乘法拟合设计模块。如纬地三维道路系统，包含系统中平面拟合、中平面智能布设设计功能，能够自动完成对直线、曲线间的路线平面拟合，满足路线平面线形设计要求。又如card/1系统，具备智能化设计功能，可自行完成对路线平面线形的拟合计算，基本流程如图5所示。

5 公路路线线形拟合设计指标评价作用

公路工程设计阶段、实施阶段及交工验收阶段，应严格按照相关技术标准对路线进行拟合，对设计技术指标进行综合评估，具体作用：

（1）设计阶段。公路工程设计时，依据相关技术标准及规范对拟合线路线形指标进行综合评估，能及时发现设计错误及缺陷，以便对设计进行补充完善，保证公路设计质量。

（2）工程实施阶段。根据公路实施现场实际情况，对拟合路线指标实施评估，复核施工现场与设计文件的一致程度，能够确定较为合适的技术指标，为工程的实施提供可靠的数据分析，确保项目顺利实施。

（3）工程验收阶段。根据工程实体完成情况，检验已完工的工程实体施工质量状况，对设计文件的实施执行情况等实施全方位评估，能积累实际工程经验，提高设计服务水平，同时，为交工验收设计符合性报告提供依据。

6 公路路线拟合设计注意事项

6.1 对拟建公路路线设计指标实施运行速率检测及评价

按照公路工程相关技术标准及规范，对于设计时速和行驶速度之间的差值大于20 km/h的道路，不仅需对行驶速率安全性实施评估，还需通过行驶速率对设计指标进行验证，以有效确保道路使用安全。

6.2 直线段设计原则

公路线形设计时，对于直线段路段应遵循如下设计原则：

（1）公路项目路线设计过程中，应严格按照道路沿线地形、地质条件，合理设置平曲线要素组合设计，最大限度提高路线设计合理性，保证行车安全。应根据道路沿线周边环境，合理确定直线段长度，受地形条件或其他特殊限制而采用长直线段时，应结合沿线具体情况采用相应的技术措施。

（2）当现状路线直线段较长时，应结合实际情况，合理设置竖向曲线，使道路略有起伏，优化驾乘人员视觉效果，防止视觉疲劳，提高行车安全性。

（3）对于现状道路直线段较长路段，可结合该路段事故率，综合确定是否需对其路线平面线形实施优化；如果该路段事故率较低或未出现安全事故，则无须调整线形，可合理增设交安设施，提高道路安全性能；如果该路段安全事故率较高，且事故由直线段较长导致，则应对道路平面线形实施优化，并加强交通安全设施相关设计，确保行车安全。

（4）通过上述分析可知，为最大限度确保路线设计中直线段交通安全，应充分结合道路沿线周边地形、地物条件，工程地质、景观设施、视距条件及事故率等条件，科学合理确定道路路线平面线形、纵断面设计优化方案。

6.3 规避小偏角曲线

根据《公路路线设计规范》（JTG D20—2017）要求，当公路的转角小于或等于7°时即为小偏角曲线，车辆运行在该路段时，容易因驾驶人员视觉偏差产生误判，从而引发交通事故。因此，为避免小偏角平曲线段产生行车安全事故，路线平面设计时，应避免出现小偏角，同时，对现状道路已存在的小偏角路段路线进行优化设计，应设置较长的平曲线，以提高道路整体行车安全。

6.4 合理增大圆曲线半径

为最大限度提高交通安全，公路路线设计时，对于采用圆曲路的线段，在相应条件允许前提下，应尽可能采用圆曲线半径较大值；而对于现有路线圆曲路线段，当半径较小时，应根据道路现场实际情况，并结合工程地质、工程造价等相关因素，对圆曲线半径较小路段进行合理优化改造；当受位置空间及投资限制，难以进行优化改造时，需对线形进行适当调整，避免采用圆曲线半径极限值。现状道路存在下列情况时，应合理增大圆曲线半径：

（1）现有路线平面曲线半径较小，不满足路线设计规范要求。

（2）现有路线平面曲线半径较小，缓和曲线段长度不足，应适当增加缓和曲线半径，确保其与圆曲线连接平顺。

（3）现有路线纵断面技术指标较低，应对其实施合理优化，以有效满足道路线形设计要求。

（4）增大圆曲线曲线半径，对工程建设成本及施工进度影响较小。

（5）现有路线局部路段由于圆曲线采用较小设计指标，而频繁发生交通安全事故。

（6）现有路线弯道部分路线连续性较差，应适当增大平面平曲线半径，提高线形协调性、平顺性及均衡性。

7 结论

综上所述，路线平面拟合设计是公路改扩建工程建设最重要的环节，对保证公路建设质量及交通安全具有十分重要的作用。因此，公路项目建设时，应根据道路沿线地形、地物条件，工程地质、水文地质、筑路材料、生态环境、自然景观、气候条件及老路技术指标等相关因素，对拟建路线实施平面拟合设计，以有效提高新老道路之间的协调性，并有效控制项目建设成本。另外，沿线地形受限、小偏角、曲线半径小的路段，应选择合理的平面路线线形优化调整，从而有效提升道路使用性能，保证行车安全性、舒适性。

参考文献

[1]张恒锐. 改扩建公路项目的路线平面拟合设计分析[J]. 江西建材， 2023（3）： 181-182+185.

[2]李大为. 一级公路改扩建工程路线设计及安全技术研究[J]. 交通世界， 2021（18）： 122-123+145.

[3]袁大伟. 浅析既有高速公路平面线形拟合设计[J]. 筑路机械与施工机械化， 2020（10）： 1-3.