談路網(wǎng)改建項(xiàng)目中老路利用段的路線縱面設(shè)計(jì)

易 昕 孫洪德

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，安徽合肥 230088)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通量增加迅速，許多國(guó)省道干線公路無法滿足功能需求，需要進(jìn)行改造升級(jí)。

本著盡量利用原有道路的原則，路網(wǎng)改建項(xiàng)目中老路利用段的縱面設(shè)計(jì)，盡量擬合原有道路縱面(見圖1)。以往擬合老路縱面時(shí)，各樁號(hào)處的最小縱面高程往往根據(jù)老路中心高程、路面加鋪厚度和路拱調(diào)整需要確定，見式(1)，當(dāng)h取該項(xiàng)目的計(jì)算加鋪厚度時(shí)，Hs則為該樁號(hào)處的最小控制高程Hsmin。

圖1 縱面設(shè)計(jì)示意圖

其中，Hs為設(shè)計(jì)高程;Hs1為老路中心高程;L為新老路設(shè)計(jì)中線距離;h為路面加鋪厚度;B為中分帶寬度;i%為設(shè)計(jì)橫坡。

該控制方法是基于老路橫坡與設(shè)計(jì)橫坡一致的情況。而有些情況下，老路橫坡i2%并不與設(shè)計(jì)橫坡i%一致。如部分路段老路原施工質(zhì)量控制不好或后期變形造成橫坡不標(biāo)準(zhǔn)(見圖2a));道路升級(jí)后設(shè)計(jì)速度提高，同一半徑彎道處設(shè)計(jì)橫坡(設(shè)計(jì)超高值)相對(duì)老路橫坡(原超高值)增大(見圖2b))。由此，造成老路路面邊部加鋪厚度偏薄，不滿足最小施工厚度要求。施工中遇到該類情況，若采用挖除新建處理，往往造成工程量增加較多(包括增加原路面挖除和原路基處理等)，且會(huì)造成施工工期增加，所以一般會(huì)采用調(diào)整縱坡的處理方式，帶來設(shè)計(jì)變更。

圖2 橫坡設(shè)計(jì)示意圖

1 多點(diǎn)高程控制設(shè)計(jì)方法

為解決這一問題，提出多點(diǎn)控制的縱斷面設(shè)計(jì)方法，增加老路路面邊緣處的控制高程，即在同一斷面處采用老路中心和路面邊緣共三個(gè)點(diǎn)作為高程控制(見圖3)，逐斷面確定最低設(shè)計(jì)高程，以減少施工期間由于局部加鋪厚度不足而造成的縱坡變更。

具體方法為根據(jù)式(2)～式(4)分別計(jì)算出老路中心和路面左右邊緣控制的最低設(shè)計(jì)高程，再選取其中的最大值作為該斷面的最低設(shè)計(jì)高程控制值，見式(5)。

其中，Hs2為老路左邊緣高程;Hs3為老路右邊緣高程;Hsa為根據(jù)老路中心高程確定的最小設(shè)計(jì)高程;Hsb為根據(jù)老路左邊緣高程確定的最小設(shè)計(jì)高程;Hsc為根據(jù)老路右邊緣高程確定的最小設(shè)計(jì)高程;Hsmin為該斷面的最低設(shè)計(jì)高程控制值;B2為老路路面寬度;其他定義同前。

圖3 高程控制設(shè)計(jì)圖

2 具體設(shè)計(jì)步驟

多點(diǎn)高程控制設(shè)計(jì)方法的原理較為簡(jiǎn)單，但要實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)，測(cè)量到設(shè)計(jì)的各個(gè)步驟均須按照該設(shè)計(jì)方法要求進(jìn)行，包括外業(yè)測(cè)量、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)批量處理以及縱面擬合。

2.1 外業(yè)測(cè)量

公路項(xiàng)目的施工圖外業(yè)測(cè)量(即定測(cè))一般主要包括中線敷設(shè)、中樁高程測(cè)量和橫斷面測(cè)量。根據(jù)相關(guān)規(guī)范規(guī)定，中樁測(cè)量的精度要求較高，讀數(shù)取至0.01 m，橫斷面測(cè)量精度要求相對(duì)較低，讀數(shù)僅須取至0.1 m。

雖然中樁測(cè)量的精度較高，但每個(gè)樁號(hào)斷面處的中樁僅一個(gè)點(diǎn)，無法滿足多點(diǎn)控制的數(shù)量需要。而橫斷面測(cè)量點(diǎn)雖然數(shù)量較多，但精度偏低。因此須根據(jù)老路改建項(xiàng)目的特點(diǎn)，對(duì)外業(yè)測(cè)量中的橫斷面測(cè)量提出進(jìn)一步要求:1)每個(gè)橫斷面上的測(cè)量點(diǎn)必須包括老路左路面邊緣、老路中心和老路右路面邊緣。2)上述三個(gè)測(cè)量點(diǎn)平面及高程測(cè)量精度應(yīng)達(dá)到中線敷設(shè)和中樁高程測(cè)量的精度要求。3)上述三個(gè)測(cè)量點(diǎn)須在測(cè)量存取后導(dǎo)入CAD文件中，以便于下一步的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理。

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理主要包括測(cè)量數(shù)據(jù)輸入和相關(guān)參數(shù)輸入。

測(cè)量數(shù)據(jù)的輸入，主要包括設(shè)計(jì)樁號(hào)STA、老路左路面邊緣高程Hs2、老路中心Hs1和老路右路面邊緣Hs3以及新老路設(shè)計(jì)中線距離L，可根據(jù)CAD文件中的測(cè)量點(diǎn)讀取數(shù)據(jù);相關(guān)參數(shù)的輸入主要包括改建后道路中分帶寬度B，老路路寬B2，計(jì)算加鋪厚度h和設(shè)計(jì)橫坡i%。

考慮到下一步數(shù)據(jù)批量處理的需要，以上數(shù)據(jù)均按樁號(hào)輸入至EXCEL表格中，見表1。

測(cè)量數(shù)據(jù)須逐個(gè)輸入，工作量較大，可在橫斷面數(shù)據(jù)輸入時(shí)同步進(jìn)行，盡量減少重復(fù)工作。相關(guān)參數(shù)中的B，B2，h一般為常數(shù)，可批量輸入;相關(guān)參數(shù)中的設(shè)計(jì)橫坡i%可利用緯地或Card/1等道路設(shè)計(jì)軟件根據(jù)樁號(hào)表批量生成后導(dǎo)入至EXCEL表中。

表1 測(cè)量數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)表

2.3 數(shù)據(jù)批量處理

數(shù)據(jù)批量處理主要為各樁號(hào)最低控制高程的確定:在測(cè)量數(shù)據(jù)與相關(guān)參數(shù)整理完成后，可利用式(2)～式(4)計(jì)算出老路中心和老路面邊緣加鋪所需的最小高程，再選取其中的最大值作為該樁號(hào)的縱面最低控制高程，見表2。

表2 縱面最低控制高程表

2.4 縱面擬合

確定了各樁號(hào)的縱面最低控制高程后，可將該高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為地面線(中樁高程)文件，導(dǎo)入至相關(guān)設(shè)計(jì)軟件(如Card/1，緯地等)中，進(jìn)行縱面擬合。縱面擬合可采用常規(guī)的擬合方法，根據(jù)路網(wǎng)項(xiàng)目的特點(diǎn)，建議主要遵循以下原則:1)按最小控制高程擬合老路，以減少路面調(diào)平的工程量，個(gè)別離散點(diǎn)可剔除，不予考慮。2)縱面指標(biāo)均應(yīng)滿足規(guī)范要求，一般情況下，應(yīng)盡量采取合理的平縱組合。但對(duì)于平面指標(biāo)均較高的路段，滿足平縱組合可能造成路面調(diào)平的工程量增加較多時(shí)，可適當(dāng)突破平縱組合。3)不可片面追求高指標(biāo)，特別對(duì)于縱坡坡度和坡差較小的路段，在不影響行車安全和舒適性的前提下，可在規(guī)范允許范圍內(nèi)通過增加變坡點(diǎn)，采用較小的縱坡長(zhǎng)度和豎曲線長(zhǎng)度，以實(shí)現(xiàn)盡量擬合現(xiàn)有道路的縱面。

3 結(jié)語

1)以往僅根據(jù)老路中心控制高程擬合現(xiàn)有道路的方法可能造成部分路段老路邊部加鋪厚度不足而難以施工，須重新變更縱坡。多點(diǎn)高程控制設(shè)計(jì)方法可較好解決該類問題，減少后期該類變更的可能性。

2)采用多點(diǎn)高程控制設(shè)計(jì)方法，須對(duì)以往的定測(cè)要求進(jìn)行改進(jìn)，提高橫斷面測(cè)量中老路路面邊緣點(diǎn)和中心點(diǎn)的測(cè)量精度。

3)利用EXCEL和緯地、Card/1等專業(yè)軟件可較好地實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的批量輸入和各樁號(hào)最低控制高程的計(jì)算確定。但測(cè)量數(shù)據(jù)的輸入仍然需要逐個(gè)進(jìn)行，工作量較大，后續(xù)的工作中須加強(qiáng)測(cè)量?jī)x器所存數(shù)據(jù)與所需格式數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步提高基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理的效率。

［1］中華人民共和國(guó)交通部，公路勘測(cè)細(xì)則［S］.

［2］中華人民共和國(guó)交通部，公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］安徽省路網(wǎng)項(xiàng)目精細(xì)化管理與關(guān)鍵技術(shù)施工指南［M］.合肥:合肥工業(yè)大學(xué)出版社，2009.