公路改擴建工程路線設計分析

宋鳳林

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

公路改擴建路線設計相較于新建公路路線設計具有顯著差異。新建公路路線設計主要受限于工程實際地質、地形環(huán)境等因素，其中公路工程隧道、橋梁、路基、沿線設施等構造物建設以滿足路線總體布局為準，新建項目的路線設計靈活度較高；改擴建公路路線設計則需要全面分析新舊路銜接、構造物利用、公路加寬等技術要求進行設計。

尤其在山區(qū)等復雜環(huán)境中，考慮到地形、地質變化幅度大、橋隧數(shù)量多、走廊狹窄等特點，改擴建公路路線設計綜合難度明顯偏高。公路改擴建路線設計不僅需要滿足交通流量需求，其技術經濟等關鍵指標的實施也要滿足區(qū)域路網規(guī)劃?，F(xiàn)以廣東省某公路改擴建項目為例，進行路線設計、鐵路交叉分析及方案比選工作。

1 改擴建路線設計原則

公路改擴建路線設計需要測量老路路線，擬合老路路線平縱面，并且依據路基路面情況、路線橫斷面加寬條件、隧道橋涵等構筑物結構、老路路線利用程度等，對既有公路路線進行平縱優(yōu)化設計。改擴建公路路線設計需要考慮以下幾個原則：

其一，改擴建路線平面、縱面、橫斷面設計需要依據沿線構筑物進行嚴格控制，重點分析構筑物的高程及位置，路線線形擬合需要和實際保持一致。

其二，構筑物的使用情況、布置結構形式也需要進行考慮，老路往往存在較多數(shù)量的構筑物，設計單位要依據其使用狀況及可利用程度優(yōu)化改擴建路線的合理性、可行性。

其三，老路兩側大范圍預留土地也要充分考慮于路線設計中，這有助于減少拆遷量，實現(xiàn)土地資源的高效利用。

其四，改擴建過程中需要盡可能結合既有工程，在滿足技術標準基礎上，使老路的利用及銜接有助于完善改擴建項目的整體合理性。

其五，拓寬方案的確定則要結合自然環(huán)境和用地條件，老路兩側拓寬用地需要避免占據耕地、破壞周圍生態(tài)。

其六，要盡可能減少施工過程的交通堵塞情況，現(xiàn)場需能夠布置必要的交通組織設施。

其七，特殊地質路段采取分離路基形式進行改擴建設計，要依據主線分岔合流技術標準進行開展，確保交通安全穩(wěn)定[1]。

2 工程概況

廣東省內某省級干線公路是銜接廣州市和周圍縣市的重要交通通道，對周圍縣市城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，提升區(qū)域經濟產業(yè)建設具有重要社會經濟意義。該公路主線設計起點為K100+800，設計終點K135+500，起點順接于縣城規(guī)劃邊界（舊高速公路K2450+500處），設計路線全長34.7km，設計車速60km/h，路面設計寬度24m，雙向6 車道。其中，臨近城鎮(zhèn)存在支線順 接 主 線（ 起 終 點ZK0+500—ZK2+900），長 度2.4km。主線存在以下主要控制點：變電所、農場、園藝場，主線經過較多河流、城鎮(zhèn)、公路、鐵路。經地質勘查資料可知，主線范圍地層巖性由上至下分布有：人工堆積土層，主要為既有路段填筑土、工業(yè)垃圾、建筑生活垃圾等，大范圍分布在主線路基兩側，厚度1～3m，呈不均勻分布；粉質黏土，厚度8～15m，砂粒含量較多，含水量偏高；紅色碎屑巖，內部存在顆粒較粗的礫巖、較細泥巖。

3 路線方案設計

3.1 平面設計

路段K100+800—K135+500（原省道）擬采取舊路改擴建處理，該路段起點銜接于高速公路，以一級公路設計標準進行改造。路段沿線受到路基兩側樹木制約，且該地區(qū)降雨量少，氣候較為干燥，綠化成活率偏低，項目設計以環(huán)保為基本原則，盡可能對原有行道樹進行保存；路段沿線也分布有數(shù)量較多的廠房、民房、加油站等構筑物，路線改擴建過程中需要盡可能繞開重要構筑物，充分結合既有路線進行加寬處理[2]。

路段局部K110+600—K123+600 為城市過境區(qū)域，重點對其中的路線交叉口、鐵路專運線等位置進行適當優(yōu)化調整，其余路線則主要沿著城鎮(zhèn)規(guī)劃紅線進行設計。K123+600—K135+500 路段則依照一級公路標準進行改造，路段沿線受限因素主要為鐵路、水利總干渠等，改擴建設計中需要避開重要結構進行改造。

3.2 縱斷面設計

路線縱斷面設計需要依據地形地質、溝道防洪要求、取棄土情況、交叉結構凈空等進行多方面考慮，要與平面設計相互協(xié)調。項目路線大多采取老路加寬改造方案，且經過較多的村鎮(zhèn)，填土高度則要合理設計，為周圍居民出行提供便利。路線交叉方式和交叉口數(shù)量則要合理優(yōu)化，交叉口設計縱坡需要平緩銜接于主線，且要符合交叉結構凈空、設計水位等基本要求，盡量降低橋涵結構填土高度及橋涵構造物數(shù)量、規(guī)模[3]。

3.3 路線平縱組合設計

路線平縱組合設計需要實現(xiàn)景觀、地形、視覺的相互適應，以便達到行車舒適、安全的效果。平縱面線形需要流暢、平順，空間上的線形則要合理組合搭配，確保良好的行車視距感受。

一級公路改擴建斷面設計中的分離式路基設計，超高旋轉軸需要位于行車方向左側相應位置，整體式路基平面設計線需要處于路基中心，超高旋轉軸、設計高程需要處于中央分隔帶邊緣；穿越城鎮(zhèn)路線斷面的設計高程、平面設計線、超高旋轉軸也要處于路基中心。其中，土路肩橫坡設計為3%，路拱橫坡設計為2%，超高最大值設計為6%。

3.4 路線總體走向

改擴建路線起點和舊高速公路路線進行銜接，繼而沿原省道布線與新建高速公路通過互通立交進行銜接，后途經村鎮(zhèn)以城市道路進行布線，途經數(shù)量較多的加油站、廠房、民房等構筑物，最后達到項目設計終點（某橋頭位置）。該改擴建路線整體呈現(xiàn)東西走向，設計中需要充分分析項目地形環(huán)境，對路線平縱技術指標進行必要優(yōu)化。技術指標在不同路線段的運用有明顯差異，具體指標如表1 所示[4]。

表1 改擴建路線平縱技術指標

4 方案論證比選

該項目改擴建設計路段K123+600—K135+500 處途經較多的村鎮(zhèn)及建筑構筑物，且穿越運輸鐵路，設計單位擬對K123+600—K135+500 路段進行不同方案比選分析。

4.1 路線比選

A 設計方案起點位于村鎮(zhèn)1，沿現(xiàn)有省道加寬布線至加油站位置，繼而進行一級公路新建（途經村鎮(zhèn)2、村鎮(zhèn)3、村鎮(zhèn)4、村鎮(zhèn)5），上跨運輸鐵路和省道順接，直至橋頭位置，路線全長為6km。A 方案符合該區(qū)域發(fā)展規(guī)劃，能夠促進區(qū)域經濟、交通需求。其中，A 方案新建有公路出口，有助于區(qū)域防災安全及沿線周圍村鎮(zhèn)的土地開發(fā)；新建路線整體里程較小，相較于省道舊路加寬改建處理里程減少了5.9km，但是新建公路的整體占地量、拆遷量較多，工程造價偏高。B 方案主要沿既有省道進行加寬改造，由起點村鎮(zhèn)A 經省道加寬布線，途經村鎮(zhèn)6、村鎮(zhèn)7 下穿運輸鐵路，直至橋頭，路線全長11.9km。方案A、B 路線布設示意圖如圖1 所示。經過技術經濟指標的綜合分析可知：A方案運營里程偏少，且較為符合區(qū)域規(guī)劃，能夠為周圍較多的村鎮(zhèn)提供發(fā)展渠道；B 方案由于既有地形限制，需要下穿運輸鐵路，存在安全風險，最終選取A 方案為設計路線最終方案。

圖1 路線布設示意圖

4.2 鐵路交叉分析

方案A 路段存在與運輸鐵路相交處，依據交叉口通行方式不同，設計單位提出以下兩個設計方案進行比選。方案1：運輸鐵路路段處進行橋梁上跨建設處理，以便充分提升行車安全，這導致新建公路成本增大。方案2 采取運輸鐵路下穿通行方式，這會使得現(xiàn)場施工技術要求增大，即便前期投資方案較低，但是后續(xù)公路運行所需要的維修養(yǎng)護成本會擴增。方案1上跨路線方案于里程K133+050 處穿過通道橋后結合地形環(huán)境上行，并且設計10～20m 鋼筋混凝土預應力混凝土連續(xù)箱梁橋進行運輸鐵路上跨，繼而銜接于省道線，其中箱梁橋長度為1.5km。方案2 下穿通行需要新建5～15m 跨架橋之后銜接于省道，跨架橋長度20m。鐵路交叉位置比選方案工程量及技術指標具體如表2 所示[5]。

表2 運輸鐵路交叉口工程量及設計指標

設計單位經過綜合分析，方案2 具備較為嚴格的路線縱面設計技術指標，工程量偏低，但是建設完成后的下穿設計標高要小于既有防排洪標準，防排洪問題難以得到相關部門認同，行車安全隱患較為明顯；而上跨運輸鐵路方式則具備較好的防排洪要求，后續(xù)運營穩(wěn)定性高?；诖?，設計單位擬推薦方案1 上跨通行方式進行建設。

5 結語

公路改擴建工程相較于新建工程，具備工程投資成本可控、施工快速等優(yōu)點。作為一項綜合性工程，公路改擴建項目需要充分發(fā)揮既有老路的功能，依據實際建設環(huán)境、施工條件，對改擴建項目平面、縱斷面、平縱組合、橫斷面、橋涵、路基、綠化等多方面進行優(yōu)化設計。該項目著重對其中關鍵路段的路線設計、鐵路交叉口設計進行技術經濟指標的比選分析，在老路加寬改造基礎上，優(yōu)化了建設經濟投入及行車安全需求，促進了區(qū)域經濟可持續(xù)發(fā)展，能夠為類似改擴建項目提供理論參考。