高速公路路線的優(yōu)化設(shè)計

王 旻

鄭州市交通規(guī)劃勘察設(shè)計研究院，河南鄭州 450016

1 項目優(yōu)化背景

鄭州至民權(quán)高速公路鄭州境段是河南省高速公路網(wǎng)規(guī)劃中鄭州至民權(quán)高速公路的一段。該高速公路的修建，旨在加快區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展步伐，溝通與開封、商丘等區(qū)域的經(jīng)濟聯(lián)系，推動沿線資源開發(fā)利用及經(jīng)濟建設(shè)的大力發(fā)展，尤其促進我省民航事業(yè)的發(fā)展。鄭州至民權(quán)高速公路鄭州境段是河南省繼連霍高速公路和鄭州至開封城市快速通道之后打開的又一條東西連接通道，該項目的實施，既起到了加密區(qū)域內(nèi)通道的作用，又能更好地發(fā)揮河南省高速公路的經(jīng)濟效益、構(gòu)造更合理的路網(wǎng)格局。本項目起點位于中牟縣九龍鎮(zhèn)黃商附近，京港澳高速公路與鄭州西南繞城高速公路交匯處；終點位于中牟縣店李口村附近，鄭州市和開封市交界處，路線全長32.746km。

根據(jù)交通運輸部和省交通運輸廳關(guān)于建設(shè)“環(huán)保與節(jié)約型高速公路”的要求，緊密結(jié)合全省高速公路工作會議上的講話精神（設(shè)計單位要將勘察、設(shè)計工作做細、做實，保證設(shè)計質(zhì)量；同時要通過優(yōu)化設(shè)計方案、合理選用設(shè)計標準等多種措施，有效降低工程造價）及項目建設(shè)單位全力爭創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程的核心理念，俯下身去，積極對項目進行設(shè)計優(yōu)化。

2 項目優(yōu)化目標

設(shè)計單位對項目路線縱面、路基路面、結(jié)構(gòu)物的跨徑、凈空、角度、結(jié)構(gòu)及交叉形式、互通、地基處理等方案進行了設(shè)計優(yōu)化，并制定了具體的優(yōu)化目標：

1）優(yōu)化局部路段縱斷面，降低路基填土高度，減少土方量，節(jié)約公路永久占地和取土用地；

3）根據(jù)被交道路現(xiàn)有交通狀況并結(jié)合遠期規(guī)劃優(yōu)化部分分離式立交結(jié)構(gòu)形式；根據(jù)沿線溝渠斷面及使用功能優(yōu)化部分大、中橋結(jié)構(gòu)形式，以達到降低工程造價的目的；

4）充分論證天橋方案，降低了天橋建筑高度及橋長，減少了用地，節(jié)約了土方，降低造價；

5）根據(jù)沿線地質(zhì)情況，對每座橋、涵進行詳細驗算，在保證公路安全性和提高舒適性的前提下，盡可能采用經(jīng)濟適用的方案，達到項目創(chuàng)優(yōu)的目的。

3 項目優(yōu)化內(nèi)容

針對以上優(yōu)化目標，結(jié)合現(xiàn)場踏勘紀要，對鄭民高速鄭州段施工圖設(shè)計進行了整體優(yōu)化，主要優(yōu)化內(nèi)容如下：

1）根據(jù)現(xiàn)場地形、結(jié)構(gòu)物的調(diào)整，優(yōu)化縱斷面，降低路基填土高度，節(jié)約土方，緩解平原區(qū)取土壓力；

2）優(yōu)化通道、分離式立交設(shè)計的位置、凈空、跨徑，在滿足使用功能的前提下，降低結(jié)構(gòu)物的控制標高，縮減橋長，以減少投資；

3）優(yōu)化特殊路基處理，在保證公路安全性和提高舒適性的前提下，盡可能采用經(jīng)濟適用的方案，以減少投資；

采用SPSS19.0軟件進行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計與分析，計量資料數(shù)據(jù)用（± s）表示，作t檢驗；計數(shù)資料以n（%）表示，用χ2檢驗；P＜0.05表明數(shù)據(jù)對比差異具有統(tǒng)計學意義。

4）優(yōu)化天橋方案，比較分析天橋在主線中央分隔帶設(shè)墩的可能性，縮減天橋主跨跨徑，以降低橋梁上部結(jié)構(gòu)高度，縮短天橋引道長度，減少路基土方，降低造價；

5）祥云寺互通優(yōu)化：我院通過調(diào)整匝道縱坡和合理確定、控制起橋高度和橋臺高度，以充分利用現(xiàn)有匝道橋梁并結(jié)合實地地形來減少橋長，并根據(jù)該原則對互通的平面線形進行了優(yōu)化、調(diào)整。

4 路線設(shè)計優(yōu)化

平面線形和縱斷面：

本項目位于平原微丘區(qū)，村莊密集，設(shè)計時采用曲線繞避村莊，并采用較高的平縱指標，路線線形設(shè)計不僅要滿足長度、寬度、高度等幾何要求，還要使路線線形盡量與沿線地形、地物、周圍環(huán)境和自然景觀相協(xié)調(diào)。本項目與地方道路、鄉(xiāng)村道、機耕道縱橫交織，設(shè)計標高控制點較多，在滿足高程控制點、行車要求和設(shè)計規(guī)范的同時，按照《高速公路設(shè)計技術(shù)要求》的精神，盡量降低路基填土高度，以達到減少占地的目的。

本次縱坡優(yōu)化的幾個主要段落如下：

1）在現(xiàn)場排查時還發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計一些通道的位置，被交道路現(xiàn)已為斷頭路，主線一側(cè)有路，另一側(cè)沒有路，針對這種情況，并結(jié)合當?shù)芈肪W(wǎng)規(guī)劃，在本次優(yōu)化時將這些通道取消，有效降低了該區(qū)域的設(shè)計標高；

2）項目沿線原設(shè)計有太鄭路分離式立交橋一座，原設(shè)計太鄭路分離式立交為3m～20m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，但在本次現(xiàn)場排查時發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)狀太鄭路為3m寬的一條土路，且附近全為沙崗，通過當?shù)匾?guī)劃部門了解，該處也并無遠期規(guī)劃道路，在該處修建一座3m～20m分離式立交過于浪費，且嚴重影響了該交叉處兩側(cè)路基的填土高度，因此鑒于此情況，本次優(yōu)化將該處3m～20m預(yù)應(yīng)力分離式立交改為1-6×3.5m的蓋板通道，這樣既保證了當?shù)卮迕竦耐ㄐ?，又降低了路基的填土高度和占地，既?jié)省了造價，又解決了沿線取土困難的問題；

3）項目在K10+485處原設(shè)計有蔣沖堤灌渠橋梁一座，原設(shè)計為3 m～13m預(yù)應(yīng)力混凝土空心板，但在本次現(xiàn)場排查時發(fā)現(xiàn)，該渠位于沙崗上，現(xiàn)狀為一小土溝，溝兩頭已中斷，兩頭溝底已與兩側(cè)地形齊平，經(jīng)通過當?shù)卮迕窳私?，該渠原為排一味精廠的污水，但該廠早已搬遷，附近又無自然水體，溝內(nèi)常年干涸無水，沿路線方向2km范圍內(nèi)該渠的控制標高位于最高處，嚴重影響了附近結(jié)構(gòu)物的標高及路基高度，鑒于以上情況，本次優(yōu)化將蔣沖堤灌渠分離式立交取消，使沿線附近結(jié)構(gòu)物的控制標高都得到了相應(yīng)的下調(diào)，有效的降低了路基的填土高度，節(jié)省了工程造價。

近些年，隨著國家拉動內(nèi)需，全面進行基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以來，國家對土地的使用也提出了嚴格的要求，建設(shè)單位對項目土地使用方面非常重視，在項目開始前就安排業(yè)務(wù)科室會同設(shè)計單位對沿線的土地資源進行了詳細調(diào)查和登記，并結(jié)合當?shù)赝恋匾?guī)劃，選擇適宜的路線位置，以節(jié)約用地，本次優(yōu)化，結(jié)合國家節(jié)約占地的原則和精神，采取了相關(guān)措施具體如下：

1）根據(jù)省交通運輸廳關(guān)于盡可能降低路基填土高度、少占地少取土的要求，在沿線結(jié)構(gòu)物較多的前提下，盡量降低路基填土高度，以節(jié)約占地，減少填方量。路基填筑用土主要利用沿線兩側(cè)沙崗、土丘，并結(jié)合路基邊溝開挖、河道整治等合理取土，做到了既合理取土又開荒造田；

2）通過壓縮護坡道寬度、減少擋水埝尺寸及取消沿線集水坑來節(jié)約占地寬度。項目處于平原區(qū)，排水較為困難，因沿線土質(zhì)為粉砂土，滲水性能較好，結(jié)合專家意見，部分路段通過加大邊溝尺寸，采取自然滲透、蒸發(fā)的方式來解決沿線排水困難的問題，通過合理的邊溝拉坡，取消沿線的集水坑，并在加大邊溝尺寸段落采用混凝土預(yù)制塊代替擋水埝的方式來壓縮擋水埝的寬度，以達到節(jié)約占地的目的；

3）設(shè)計過程中對全線三個互通多次進行優(yōu)化設(shè)計，做到了線形合理，行車順適，選擇形式緊湊的方案，最大限度壓縮了占地規(guī)模，并將中牟西及中牟東互通的管養(yǎng)中心都放置在互通立交占地線以內(nèi)，避免了多占用土地；

4）臨時占地選擇荒地，不占基本農(nóng)田以節(jié)約占地；

5）施工便道盡量在高速用地范圍內(nèi)設(shè)置，以達到節(jié)約用地的目的；

6）通過標志、標線劃分提示，取消了沿線的停車島，亦達到節(jié)約占地的目的；

7）路基填筑取土主要利用沿線兩側(cè)現(xiàn)有沙崗、沙丘和廢地，盡可能通過多取廢土多造農(nóng)田；并結(jié)合路基邊溝開挖、河道整治和沿線魚塘開挖合理取土；

8）跨河橋在滿足設(shè)計水位及保證兩側(cè)大堤凈空的前提下，盡量降低橋面標高，從而使橋頭引線填方高度下調(diào)，以節(jié)約占地；

9）在滿足地方百姓基本要求的前提下，變部分設(shè)計天橋為路下通道，以節(jié)約用地。

5 結(jié)論

本次優(yōu)化，路線部分通過現(xiàn)場排查的情況，并結(jié)合原設(shè)計資料，在滿足結(jié)構(gòu)物標高、沿線排水及地方需求的前提下，合理調(diào)整路線縱坡，在保證路基穩(wěn)定的前提下，盡量降低路基填土高度，以達到節(jié)約占地、減少取土、節(jié)省造價的目的。

[1]張雨化.道路勘測設(shè)計[M].北京：人民交通出版社，1998.

[2]孫家駟.道路設(shè)計資料集[M].北京：人民交通出版社，2001.

[3]公路路線設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社.