公路改擴(kuò)建路線的設(shè)計(jì)方法

李亞璠

（云南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，昆明 650031）

1 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，道路車流量不斷增加，通行車輛的重載化趨勢明顯，在此背景下，部分現(xiàn)狀公路不堪重負(fù)，難以滿足日益增長的交通出行要求，存在通行效率低、安全隱患多等問題。針對既有公路進(jìn)行改擴(kuò)建是提高公路通行服務(wù)能力的重要舉措[1]，在其設(shè)計(jì)工作中，路線的設(shè)計(jì)屬于重點(diǎn)內(nèi)容，因此有必要探討公路改擴(kuò)建路線的設(shè)計(jì)方法，經(jīng)過科學(xué)的路線設(shè)計(jì)后，保障建成的公路有良好的應(yīng)用效果。

2 普通公路改擴(kuò)建路線設(shè)計(jì)原則

2.1 路線走向的設(shè)計(jì)原則

1）遵循因地制宜的原則，明確當(dāng)?shù)氐牡匦?、地質(zhì)、水文、氣候等自然條件，調(diào)查區(qū)域內(nèi)既有道路的建成情況及通車運(yùn)營情況，合理規(guī)劃改擴(kuò)建路線走向，協(xié)調(diào)新舊路線。

2）遵循經(jīng)濟(jì)發(fā)展原則，關(guān)注沿線城鎮(zhèn)總體規(guī)劃，設(shè)計(jì)公路改擴(kuò)建路線，利用公路方便居民出行、促進(jìn)地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

3）遵循資源利用價值最大化的原則，即充分利用老路，減少改擴(kuò)建占用的土地資源以及工程建設(shè)資源，降低工程成本。

4）遵循靈活性原則，根據(jù)既有公路的使用現(xiàn)狀以及改擴(kuò)建項(xiàng)目的功能選擇合適的公路技術(shù)指標(biāo)，以滿足短期公路通行要求。

2.2 路線設(shè)計(jì)的關(guān)鍵要素

公路改擴(kuò)建工程的重點(diǎn)體現(xiàn)在如下兩部分：一是改線新建工程，設(shè)計(jì)人員應(yīng)做好平面、縱斷面、橫斷面三大要素的設(shè)計(jì)工作；二是沿原有道路擴(kuò)建工程，在包含三大要素的同時還存在諸多區(qū)別于新建工程的側(cè)重點(diǎn)，設(shè)計(jì)的復(fù)雜度高，難度大。盡可能擬合平縱面設(shè)計(jì)，并深入優(yōu)化各項(xiàng)指標(biāo)，以突破原有道路條件對改擴(kuò)建路線的制約，橫斷面設(shè)計(jì)則將加寬作為重點(diǎn)內(nèi)容。

3 項(xiàng)目概況

國道G219 線云南綠春（大興）至金平（金河）段改擴(kuò)建工程，原路線有多處曲線半徑小于30 m，行車視距和停車視距不良，平均縱坡超過限值，回頭彎較多，車輛通行條件較差，存在車輛通行速度慢、行車安全隱患多等問題。同時，道路兩側(cè)街道化嚴(yán)重，橫向干擾系數(shù)大，進(jìn)一步影響道路車輛的正常行駛。尤其是在社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展之下，現(xiàn)狀道路的通行服務(wù)能力無法滿足日益增長的交通運(yùn)輸量對道路的要求，針對道路進(jìn)行改擴(kuò)建是改善公路現(xiàn)狀的重要舉措。

4 公路改擴(kuò)建路線設(shè)計(jì)的考慮因素

4.1 自然因素

1）項(xiàng)目區(qū)域地勢西北高、東南低，最低處海拔僅為76.4 m，最高處達(dá)到3 074.3 m，項(xiàng)目區(qū)域?qū)偕綆X區(qū)，地形多變，復(fù)雜度高，如何有效改擴(kuò)建以及保障建成后公路的安全運(yùn)營均屬于重難點(diǎn)內(nèi)容。在改擴(kuò)建路線設(shè)計(jì)中，應(yīng)根據(jù)山區(qū)公路對平均縱坡的要求設(shè)計(jì)路線長度，規(guī)劃充足的空間，以消化特殊地形條件導(dǎo)致的高差，但沿線地形復(fù)雜，可用作道路走廊帶的空間不足，導(dǎo)致路線設(shè)計(jì)難度增加。同時，山體的側(cè)溝、斜坡坡率等均具有特殊性，限制了路線指標(biāo)的選取。部分路段陡坡、彎急，展線空間有限，挖方量大，公路施工的擾動性強(qiáng)，易引起生態(tài)環(huán)境問題，并且由于地質(zhì)條件特殊，若路基土方開挖等施工活動缺乏安全防控措施，可能引起安全事故。

2）項(xiàng)目沿線的可利用走廊帶有限，同時地質(zhì)、地形等自然條件錯綜復(fù)雜，綜合考慮到生態(tài)環(huán)境防護(hù)、征地拆遷量減少、成本控制等要求，提出基于既有道路的改擴(kuò)建方案。在路線設(shè)計(jì)中，考慮舊路的等級、平縱線形等既有道路條件，設(shè)計(jì)平面線形、縱斷面填挖量等。若局部路段的平面線形良好，采取對既有路面加寬改造的方法；部分既有道路的平縱線形未達(dá)到要求時，以實(shí)際情況為準(zhǔn)，進(jìn)行局部改線、優(yōu)化線形；還有部分路段的路面缺乏可行性，且經(jīng)過局部改線后無法滿足工程要求時，則開啟新的道路路線。

3）部分路段經(jīng)過鄉(xiāng)鎮(zhèn)，為減弱路線對鄉(xiāng)鎮(zhèn)空間的分割作用以及減小對鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民日?；顒拥挠绊懀扇≡卩l(xiāng)鎮(zhèn)外側(cè)繞行的方法。

4.2 城鎮(zhèn)規(guī)劃因素

項(xiàng)目沿線連接綠春縣城、俄扎鄉(xiāng)、老勐鄉(xiāng)、銅廠鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，全線位于綠春縣、元陽縣、金平縣境內(nèi)，在進(jìn)行路線走向的規(guī)劃時，需要考慮到城鎮(zhèn)的分布位置，合理優(yōu)化路線，以便連接兩縣及城鎮(zhèn)。同時，需考慮到沿線各縣市的發(fā)展規(guī)劃，注重公路對相關(guān)縣、市交通基礎(chǔ)設(shè)施的配套作用，使公路與其他設(shè)施相輔相成，促進(jìn)地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

4.3 其他因素

1）老路利用、沿線生態(tài)保護(hù)紅線、基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)等均是本公路改擴(kuò)建路線設(shè)計(jì)中需考慮的因素，盡可能權(quán)衡好各項(xiàng)因素的關(guān)系，發(fā)揮出路線在經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境防護(hù)等方面的作用。

2）在路線走向選擇中，需要重點(diǎn)考慮公路等級及路線總方向，兼顧運(yùn)輸條件、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、經(jīng)濟(jì)規(guī)劃、地區(qū)資源開發(fā)、周邊生態(tài)環(huán)境防護(hù)等條件，經(jīng)過周全的考慮后，確定合適的路線方案。

3）在工程量增加不多的前提下，盡量采用較高的技術(shù)指標(biāo)。路線應(yīng)與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，減少拆遷量、農(nóng)田占用量。對于沿線的農(nóng)田保護(hù)區(qū)及生態(tài)保護(hù)紅線均要得到防護(hù)[2-3]，不可由于公路建設(shè)而穿越此類區(qū)域。沿線地形條件復(fù)雜，為克服地形等自然條件產(chǎn)生的不良影響，需建設(shè)橋梁和隧道，因此，設(shè)計(jì)中還需協(xié)調(diào)好道路、橋梁和隧道的關(guān)系。

4）建設(shè)于不良地質(zhì)區(qū)的公路缺乏穩(wěn)定性、耐久性，在路線設(shè)計(jì)中還需考慮到主動規(guī)避特殊地質(zhì)區(qū)，在源頭上增強(qiáng)安全防護(hù)效果。若必須穿越不良地質(zhì)段，則需加強(qiáng)勘察，掌握地質(zhì)特性，采取安全防護(hù)措施，確保建設(shè)在不良地質(zhì)段的公路具有穩(wěn)定性。

5 走廊帶的對比分析與選擇

5.1 G219 規(guī)劃及控制點(diǎn)

本項(xiàng)目為“綠春—金平”段，大走廊帶為“綠春—金平”走廊帶，根據(jù)云南省中長期普通國省道公路規(guī)劃圖做進(jìn)一步的分析，確定本段國道G219 控制點(diǎn)為“綠春—老勐—金平”走廊帶。在本項(xiàng)目中，從公路建設(shè)、地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面進(jìn)行綜合分析，結(jié)合地方政府意見，進(jìn)行走廊帶的對比、分析與選擇，最終確定“綠春—老勐—銅廠—金平”走廊帶。

5.2 備選走廊

本段路線綠春至老勐至南板河段，走廊方案有限，從可行性的角度來看，主要沿烏拉河及勐拉河沿岸展線，無其他更優(yōu)的走廊方案。南板河至金平段，路線高程隨著路線的延伸發(fā)生變化，例如，從南板河的445 m 到達(dá)銅廠鄉(xiāng)周邊的1 785 m，經(jīng)過多次變化后，再次爬坡至高程約為1 165 m 的終點(diǎn)，即金平縣城。在整個路線走向中，路段以展線爬坡、降坡居多。根據(jù)路線情況進(jìn)行走廊帶的比選，提出G 線走廊帶和K 線走廊帶。

K 線走廊帶：起點(diǎn)在南板河與勐拉河交界部位，路線走向?yàn)槟婺习搴佣希罧85 附近設(shè)回頭彎展線爬坡，延伸至銅廠鄉(xiāng)，然后展線下坡，到達(dá)三家村后，爬坡展線至金平縣，全長88.826 km。

G 線走廊帶：起點(diǎn)在南板河與勐拉河交界處，跨越河流采用橋梁的形式，然后沿那蘭水電站水庫展線北側(cè)展線，直至到達(dá)勐拉鎮(zhèn)，遇三家河，以橋梁跨越的方式通過，到達(dá)GK113+300 后，遇金平河，以建設(shè)橋梁的方式跨越，后續(xù)沿蔓耗至金水河二級路至金平，全長38.96 km。

根據(jù)不同的公路網(wǎng)規(guī)劃方案進(jìn)行控制點(diǎn)的分析，從國家公路網(wǎng)規(guī)劃可知，G219 綠春至金平段的控制點(diǎn)為綠春縣、金平縣；根據(jù)云南省中長期公路規(guī)劃可知，國道G219 控制點(diǎn)為綠春、老勐、金平，G 線方案走廊帶規(guī)劃有省道S327；紅河州相關(guān)規(guī)劃中，控制點(diǎn)為綠春、老勐、金平。無論云南省還是紅河州的國省道路網(wǎng)相關(guān)規(guī)劃，均未途經(jīng)G 線走廊帶的勐拉鎮(zhèn)。由此看來，在云南省及紅河州區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃中，以K 線走廊帶較為合適。

為進(jìn)一步驗(yàn)證K 線走廊帶的可行性，從如下幾個角度進(jìn)行分析。

1）從區(qū)域路網(wǎng)均衡的角度來看：綠春至金水河高速、省道S327 經(jīng)過G 線走廊帶，此方案具有路網(wǎng)分布較為密集的特點(diǎn)。與之有所不同的是，K 線走廊帶內(nèi)無高等級道路，部分路段的路面為土路，其穩(wěn)定性欠佳，尤其是遇到連續(xù)降雨天氣時，在水的侵蝕作用下，土路的穩(wěn)定性明顯下降，有異常狀況出現(xiàn)。綠春縣的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)無高等級公路通過，在進(jìn)行本項(xiàng)目的建設(shè)時，主要影響區(qū)為金河鎮(zhèn)、老勐鄉(xiāng)、營盤鄉(xiāng)、老集寨鄉(xiāng)、銅廠鄉(xiāng)，項(xiàng)目影響到約一半人口的出行，為兼顧路線路網(wǎng)功能和路網(wǎng)均衡需求，建議采用K 線走廊帶方案，其具有更突出的路網(wǎng)均衡特性。

2）從交通量的角度來看：金蔓耗至金水河二級路金水河段當(dāng)量日平均交通量為6 550 輛（根據(jù)云南省2018 年站點(diǎn)公路交通調(diào)查結(jié)果得知），且隨著當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，道路交通量具有增加的變化趨勢，同時新增道路具有誘增交通量的作用?；陧?xiàng)目建設(shè)階段的數(shù)據(jù)以及對未來的預(yù)估，認(rèn)為蔓金二級路金平過境段在本項(xiàng)目建成時預(yù)測平均交通量為13 270 輛，結(jié)合道路交通狀況進(jìn)行分析，可知其存在機(jī)非混行干擾的情況，現(xiàn)有二級路交通量將有所增加，并且超出二級路可承受的最大交通量。

3）從社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來看：K 線走廊帶沿線經(jīng)過3 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，人口約為8.77 萬人，G 線走廊帶僅經(jīng)過勐拉鎮(zhèn)，人口約2.49 萬人，相比K 線走廊帶而言，G 線走廊帶經(jīng)過區(qū)域的人口更少，受益面較窄，且已經(jīng)存在蔓金二級路可供區(qū)域內(nèi)的居民通往縣城。由此看來，在人口輻射、經(jīng)濟(jì)帶動、資源利用等方面，新建G 線走廊帶均缺乏足夠的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

經(jīng)過多個維度的對比、分析后，得出如下結(jié)論：建設(shè)里程方面，G 線走廊帶比K 線走廊帶長50 km 左右；運(yùn)營里程方面，K 線走廊帶、G 線走廊帶基本相當(dāng)；工程規(guī)模方面，G 線走廊帶較大、K 線走廊帶較小。從國道網(wǎng)、省路網(wǎng)、紅河州路網(wǎng)規(guī)劃多個角度來看，K 線走廊帶更符合路線規(guī)劃，具有發(fā)展前景，同時考慮到交通量、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益、區(qū)域路網(wǎng)均衡性等多方面的要求，經(jīng)過對比、分析，最終認(rèn)為K 線走廊帶具有更加突出的綜合應(yīng)用價值。在進(jìn)行理論分析的基礎(chǔ)上，還參考地方政府意見和本路線路網(wǎng)功能，均認(rèn)為K 線的綜合應(yīng)用價值更加可觀，因此，推薦采用K 線走廊帶。

6 結(jié)語

綜上所述，改擴(kuò)建是提高既有公路通行服務(wù)能力的重要措施，能夠充分發(fā)揮出既有道路的利用價值，以較少的成本投入改善道路條件，為區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和居民的便捷出行創(chuàng)設(shè)良好的基礎(chǔ)條件。在公路改擴(kuò)建路線的設(shè)計(jì)中，需要兼顧安全、質(zhì)量、成本控制、生態(tài)環(huán)境防護(hù)等多項(xiàng)要求，以較少的資源投入建造高質(zhì)量的公路，促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的良好發(fā)展。經(jīng)本文分析后，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)環(huán)境多類因素，提出路線設(shè)計(jì)方案，并進(jìn)行對比、分析和選擇，可為今后其他改擴(kuò)建工程提供參考。