唐津高速公路（天津段）擴(kuò)建工程的線形設(shè)計(jì)

□文/王 蕊 熊文勝

唐津高速公路的出行車(chē)輛以大型車(chē)輛為主，載重率高、通行速度慢造成路面破損嚴(yán)重，道路使用性能逐年下降，為恢復(fù)唐津高速公路的使用功能、提升整體服務(wù)水平、提高其通行能力急需進(jìn)行拓寬改建。

1 總體思路

1）唐津高速公路天津段原路線平、縱面線形均采用了較高的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，原來(lái)不滿(mǎn)足現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)予以改建，現(xiàn)有技術(shù)指標(biāo)不宜降低。

2）為節(jié)約土地，減少拆遷量，拓寬盡量控制在現(xiàn)有道路征地線內(nèi)實(shí)施。

3）充分利用現(xiàn)有工程，降低工程造價(jià)。

4）合理運(yùn)用規(guī)范、靈活掌握技術(shù)指標(biāo)的原則。

2 路線線形設(shè)計(jì)

2.1 總體設(shè)計(jì)

唐津高速公路（天津段）原設(shè)計(jì)車(chē)速為120 km/h，河北豐南界—塘承高速段現(xiàn)狀為雙向6車(chē)道，路基寬度33 m，塘承高速—榮烏高速段為雙向4車(chē)道，路基寬度26～28 m，經(jīng)交通量分析論證，確定擴(kuò)建為全部雙向6車(chē)道。

2.2 平面線形設(shè)計(jì)

唐津高速公路擴(kuò)建工程中兩側(cè)拼接路段通過(guò)擬合設(shè)計(jì)，基本保持原路設(shè)計(jì)的平面線形不變并以明式構(gòu)造物等為主要控制要素，盡量減小拼接設(shè)計(jì)難度和工程規(guī)模。

平面擬合設(shè)計(jì)由直線、圓曲線、緩和曲線3要素組成。對(duì)于長(zhǎng)度較大的圓曲線，設(shè)計(jì)中采用兩圓或多圓復(fù)曲線擬合法，減小擬合誤差。平面線形擬合對(duì)于明式構(gòu)造物等主要控制要素偏差宜控制在10 cm以?xún)?nèi)，一般路基路段宜控制在10～20 cm。

多圓復(fù)曲線擬合法是將擬合誤差較大的單個(gè)圓曲線分割成幾段半徑不等、但可徑相銜接的圓曲線，從而提高擬合精度，如原為R=3300 m圓曲線分別由緩和曲線與圓曲線及直線相接，若維持原設(shè)計(jì)參數(shù)，擬合中線與現(xiàn)狀差值較大，故使用多圓復(fù)曲線法，由R為3300、3150、3500、3000 m4個(gè)圓曲線徑向相接后與直線及圓曲線相連，擬合后中線位置偏差＜0.2 m。通過(guò)擬合設(shè)計(jì)，全線絕大部分路段已能滿(mǎn)足要求，特殊路段無(wú)法滿(mǎn)足擬合偏差要求時(shí)，擬合設(shè)計(jì)線僅做參考。

由于是擴(kuò)建工程測(cè)量、放線環(huán)節(jié)難免有誤差，所以在施工前施工單位對(duì)現(xiàn)狀中線，特別是現(xiàn)狀構(gòu)筑物中線等需要進(jìn)行復(fù)測(cè)，通過(guò)與測(cè)量核對(duì)、比較，對(duì)于不符合的路段及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)，重新進(jìn)行擬合，適當(dāng)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，以確定最終的合理線型。

2.3 縱面線形設(shè)計(jì)

為不過(guò)多增加工程量，重新設(shè)計(jì)的縱面線形盡量與原有線形保持一致，以現(xiàn)有橋梁和通道為主要控制點(diǎn)，同時(shí)滿(mǎn)足現(xiàn)狀橋下凈空，除受凈空以及構(gòu)造物限制的路段外，一般路段遵循寧填勿挖的改造原則。

通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，不同段落有不同程度的沉降差，如本工程北段一期（河北省界—永定新河北）于1998年建成通車(chē)，由于軟土路基較多，土基模量較低且建成時(shí)間長(zhǎng)，在重載交通作用下路基沉降大、橋頭沉降嚴(yán)重，此范圍內(nèi)路面標(biāo)高需抬高較多才能與現(xiàn)有橋梁高程接順。

而南段（津塘公路—榮烏高速）于2003年建成通車(chē)，建成后分別對(duì)路面車(chē)轍、路面破損和改善平整度進(jìn)行挖補(bǔ)，對(duì)橋頭跳車(chē)進(jìn)行過(guò)襯補(bǔ)，對(duì)路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足、路面破損及車(chē)轍分別進(jìn)行了基層補(bǔ)強(qiáng)、雙層挖補(bǔ)及熱再生處理，所以目前南段的路面整體強(qiáng)度較高，故本次拓寬改建此范圍舊路面以補(bǔ)強(qiáng)為主，局部路段全部挖除重建，路面標(biāo)高基本維持不變。所以說(shuō)縱斷面設(shè)計(jì)不僅要考慮現(xiàn)狀明式構(gòu)筑物，還需與路基處理相結(jié)合，最終確定設(shè)計(jì)高程。

為最大程度利用現(xiàn)有構(gòu)筑物，對(duì)明式構(gòu)造物的擬合誤差盡量控制在3 m以?xún)?nèi)并需滿(mǎn)足構(gòu)造物的結(jié)構(gòu)安全需要。由于原設(shè)計(jì)與現(xiàn)有規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)已有變化且橋頭有不同程度沉降，如考慮路面結(jié)構(gòu)處理方案同時(shí)需兼顧構(gòu)造物處的擬合高差。有部分?jǐn)M合凸形豎曲線不能滿(mǎn)足最小半徑一般值的要求；若增大豎曲線數(shù)值，構(gòu)筑物標(biāo)高也需要提高，這樣橋梁或通道結(jié)構(gòu)就需要重新施做，增加工程量。為利用現(xiàn)有的橋梁和通道結(jié)構(gòu)，豎曲線在不受限的條件下滿(mǎn)足一般值的要求，局部路段滿(mǎn)足極限值的要求。通過(guò)合理、靈活的運(yùn)用規(guī)范達(dá)到了充分利用現(xiàn)有工程的效果，降低了工程造價(jià)。

2.4 互通式立交的線形設(shè)計(jì)

1）盡量利用原有工程，僅對(duì)由于主線加寬需要調(diào)整的匝道出入口作局部改造。

2）喇叭立交中主線加寬后有A匝道橋梁墩柱進(jìn)入到主線范圍的情況，設(shè)計(jì)提出多方案比選。拆A匝道橋或調(diào)整B匝道線形使其下穿A匝道，考慮行車(chē)安全性，最終選擇調(diào)整B匝道線形，但開(kāi)口要盡可能遠(yuǎn)離橋梁墩柱位置，使行車(chē)視線更好，見(jiàn)圖1。

圖1 拆A匝道橋

圖2 調(diào)整B匝道線形

3）立交中原個(gè)別匝道縱坡＞4%，設(shè)計(jì)考慮到天津?qū)儆诜e雪地區(qū)及行車(chē)的安全性，對(duì)立交中縱坡過(guò)大的匝道進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整。

4）葛沽互通式立交中津晉高速往來(lái)天津市區(qū)的2個(gè)匝道現(xiàn)狀為設(shè)置輔助車(chē)道的雙車(chē)道。通過(guò)交通量預(yù)測(cè)分析，該匝道為單車(chē)道出入口即可滿(mǎn)足使用要求，故取消輔助車(chē)道，利用原輔助車(chē)道寬度作為新加寬的車(chē)道，從而避免了主線下穿津晉高速處橋梁拆改的工程量。

2.5 安全性評(píng)價(jià)及建議

設(shè)計(jì)結(jié)合路線平、縱面擬合初步成果以及橫斷面布置，對(duì)平面半徑、超高設(shè)置、豎曲線、視距設(shè)置等進(jìn)行了檢驗(yàn)?？紤]新設(shè)計(jì)規(guī)范與原標(biāo)準(zhǔn)已有變化，按照行車(chē)舒適度及安全性重新計(jì)算出合理的超高值，路基段均按新標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，而綜合橋梁結(jié)構(gòu)處理及施工等因素，大橋、特大橋段按竣工資料維持原超高設(shè)計(jì)。

另外對(duì)視距設(shè)置也進(jìn)行了相應(yīng)的檢驗(yàn)，如互通式立交中原主線豎曲線半徑為17 000 m，不能滿(mǎn)足互通式立交范圍內(nèi)主線豎曲線一般值R≥23 000 m要求，規(guī)范中要求互通式立交在主線分流鼻之前應(yīng)保證判斷出口所需的識(shí)別視距，條件受限時(shí)，識(shí)別視距應(yīng)＞1.25倍的主線停車(chē)視距。由于不能滿(mǎn)足主線豎曲線一般值的要求，所以對(duì)此處豎曲線半徑進(jìn)行了視距驗(yàn)算。主線V=120 km/h的停車(chē)視距為210 m，故判斷出口所需的識(shí)別視距為 1.25×210=262.5（m），司機(jī)視線高h(yuǎn)按 1.2 m計(jì)，分流點(diǎn)處物高為0 m，h=，推導(dǎo)出X=202 m，故不能滿(mǎn)足識(shí)別視距的要求。調(diào)整此處豎曲線前主要考慮了以下因素：

1）該路段不屬于事故多發(fā)路段；

2）此處若要調(diào)整豎曲線對(duì)主線上跨京津高速公路的主線橋及北環(huán)鐵路橋橋梁結(jié)構(gòu)影響較大。

綜合這些因素最終確定維持現(xiàn)狀豎曲線設(shè)計(jì)參數(shù)。但出于安全性考慮在主線分流鼻前設(shè)置了相應(yīng)的限速交通標(biāo)志牌，經(jīng)驗(yàn)算，豎曲線半徑為17 000 m時(shí)，可以滿(mǎn)足要求，在立交分流鼻之前增加了100 km/h的限速標(biāo)志牌。

3 結(jié)語(yǔ)

由于交通量不斷持續(xù)增長(zhǎng)，部分高速公路逐漸飽和，服務(wù)水平明顯下降，迫切需要進(jìn)行改擴(kuò)建。線形設(shè)計(jì)是擴(kuò)建工程中尤為關(guān)鍵的部分，合理的設(shè)計(jì)能改善原有線形的不足，提高原有公路的通行能力，設(shè)計(jì)人員需結(jié)合本項(xiàng)目的自身特點(diǎn)、舊路的技術(shù)指標(biāo)、沿線的地形、地物、等各種控制因素的影響，靈活運(yùn)用規(guī)范、掌握技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)行綜合論證，使項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)合理。