山區(qū)低等級(jí)改擴(kuò)建公路線形設(shè)計(jì)探究

吳高南

(重慶交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，重慶 400074)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，汽車總量不斷增加，交通供給與人民日益增長(zhǎng)的交通需求的矛盾越來(lái)越突出，現(xiàn)有相當(dāng)一部分低等級(jí)公路在通行能力和技術(shù)等級(jí)上難以滿足發(fā)展要求，將來(lái)一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)于低等級(jí)公路的改擴(kuò)建將是我國(guó)公路建設(shè)的重點(diǎn)。由于山區(qū)地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，地貌變化大，線形設(shè)計(jì)制約因素多，對(duì)其線形設(shè)計(jì)的研究具有一定的實(shí)際意義。

1 存在的問(wèn)題

1.1 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)缺失

改擴(kuò)建是指在原有道路的基礎(chǔ)之上，對(duì)原有公路進(jìn)行改造升級(jí)的過(guò)程。當(dāng)前，對(duì)于公路線形設(shè)計(jì)的研究主要集中于新建公路，很少涉及改擴(kuò)建公路，且對(duì)于改擴(kuò)建公路線形設(shè)計(jì)的研究也主要集中于高等級(jí)公路，極少涉及山區(qū)低等級(jí)公路，對(duì)于改擴(kuò)建公路也沒(méi)有形成較為統(tǒng)一的設(shè)計(jì)指南，設(shè)計(jì)者們更多的是按照新建道路的設(shè)計(jì)思路去指導(dǎo)改擴(kuò)建公路的線形設(shè)計(jì)，這必然存在諸多不適。

1.2 勘測(cè)深度不足

對(duì)于公路設(shè)計(jì)，勘測(cè)不僅僅是線形設(shè)計(jì)前的勘察測(cè)繪，還應(yīng)包括線形設(shè)計(jì)后的現(xiàn)場(chǎng)踏勘核實(shí)。當(dāng)前，勘察設(shè)計(jì)更多的是按照新建道路的思路去實(shí)施，缺乏對(duì)原有道路細(xì)部元素的調(diào)查分析。對(duì)于改擴(kuò)建工程，勘測(cè)的重點(diǎn)不僅僅局限于路域范圍內(nèi)的水文地質(zhì)勘察，還應(yīng)做好原有道路的調(diào)查，摸清原有道路的使用、養(yǎng)護(hù)情況及存在的病害，比如原路的現(xiàn)狀、路基損壞機(jī)理、橋涵結(jié)構(gòu)承載能力等，以期對(duì)設(shè)計(jì)狀態(tài)有全面系統(tǒng)的把握，提出合理的設(shè)計(jì)方案，從而保證線形設(shè)計(jì)的合理性和工程質(zhì)量。

1.3 利用與改造的結(jié)合度問(wèn)題

舊路的存在制約了平面線形的自由發(fā)展，也限制了設(shè)計(jì)人員的想象力和創(chuàng)造力。如何把握好利用與改造的這個(gè)度，一直是改擴(kuò)建公路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。由于我國(guó)的公路改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)尚處于萌芽階段，沒(méi)有形成較為系統(tǒng)、完備的認(rèn)識(shí)，利用與改造的結(jié)合度問(wèn)題將長(zhǎng)期存在。

1.4 缺乏整體思想

由于舊路的存在，當(dāng)前的改擴(kuò)建線形設(shè)計(jì)更多的是集中于對(duì)局部不良路段的考慮，以局部路段控制整體線形設(shè)計(jì)，各路段的銜接過(guò)于生硬，難以保證線形的連續(xù)性，形成典型的合法不合理線形。線形是公路的基礎(chǔ)，我國(guó)的線形設(shè)計(jì)也并沒(méi)有融入于公路建設(shè)的各個(gè)階段，更多的是作為一個(gè)單獨(dú)部分進(jìn)行考慮。同時(shí)，并沒(méi)有形成考慮交通、生態(tài)、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、社會(huì)影響等綜合效益的擴(kuò)建模式，線形設(shè)計(jì)更多的是決定于工程設(shè)計(jì)人員，缺乏相關(guān)專業(yè)之間的協(xié)同作業(yè)，專業(yè)協(xié)調(diào)性差，并沒(méi)有從單目標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為多目標(biāo)綜合尋優(yōu)問(wèn)題。

2 選線原則

舊路的取舍是改擴(kuò)建工程的難點(diǎn)，關(guān)系著各方面的利益。利用與改造的結(jié)合度把握得好，不但能減少征地拆遷數(shù)量、減少路基土石方數(shù)量，而且還可以節(jié)省征地、動(dòng)遷費(fèi)用。改擴(kuò)建時(shí)應(yīng)遵循的原則是:路線應(yīng)在滿足使用任務(wù)和性質(zhì)要求的前提下，妥善處理近期與遠(yuǎn)期、整體與局部的關(guān)系，綜合考慮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、自然條件、工程造價(jià)、施工組織等因素，做好方案設(shè)計(jì)。當(dāng)工程量增加不大卻能顯著提高技術(shù)指標(biāo)時(shí)，應(yīng)以改造為主;當(dāng)改造提高技術(shù)指標(biāo)有限又會(huì)顯著增加工程量時(shí)，應(yīng)以利用為主，當(dāng)沿舊路無(wú)法達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)或即使達(dá)到但指標(biāo)較低且工程量較大時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際地形、地質(zhì)、地物等條件選擇新建線。在改擴(kuò)建線形設(shè)計(jì)中，既要避免片面追求過(guò)高標(biāo)準(zhǔn)，又要防止忽視標(biāo)準(zhǔn)過(guò)分遷就現(xiàn)有公路，同時(shí)也要考慮施工期的交通組織，應(yīng)綜合衡量，合理運(yùn)用線形指標(biāo)，保證線形的連續(xù)、均衡，經(jīng)濟(jì)合理，環(huán)境友好。

3 平面線形設(shè)計(jì)

公路平面線形是由直線、圓曲線及緩和曲線組成的，平面線形應(yīng)連續(xù)，并與地形相適宜，與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。因此，平面線形設(shè)計(jì)應(yīng)在地形、地質(zhì)、原有道路線形等各種具體條件基礎(chǔ)之上，靈活應(yīng)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，合理組合直線、圓曲線、緩和曲線等線形要素。對(duì)于考慮利用舊路時(shí)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件合理選擇加寬方式，一般選擇單側(cè)加寬即切除內(nèi)側(cè)邊坡或加寬外側(cè)擋墻，按設(shè)計(jì)要求、原來(lái)的路基及構(gòu)造物定出控制點(diǎn)，結(jié)合地形、地質(zhì)條件，運(yùn)用曲線定線法，合理選擇圓曲線半徑和緩和曲線參數(shù)。對(duì)于新建線，由于山區(qū)地形條件復(fù)雜，在線形設(shè)計(jì)中宜采用以曲線為主、直線為輔的設(shè)計(jì)原則?？傊?，平曲線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持曲線為主的路線設(shè)計(jì)思想，做到路線與地形、地物、景觀的相互協(xié)調(diào)，曲線半徑以不小于極限最小半徑3倍為宜，使其超高控制在4%以內(nèi)，只有在自然條件特殊困難地段方可考慮采用極限最小半徑。處理好各線形元素之間的組合與過(guò)渡，保證線形的連續(xù)性。

4 縱面線形設(shè)計(jì)

道路縱斷面設(shè)計(jì)包括縱坡設(shè)計(jì)和豎曲線設(shè)計(jì)，主要解決道路線形在縱面上的位置、形狀和尺寸問(wèn)題。設(shè)計(jì)要根據(jù)道路的性質(zhì)、等級(jí)和地形、地質(zhì)條件以及原路的縱面線形，綜合考慮路基的穩(wěn)定、排水及工程量等方面的要求，對(duì)縱坡大小、長(zhǎng)短，豎曲線半徑、長(zhǎng)短等進(jìn)行設(shè)計(jì)，得到縱坡合理、舒順圓滑的優(yōu)美線形，達(dá)到行車安全、迅速、舒適和工程造價(jià)節(jié)省、運(yùn)費(fèi)較少的目的。對(duì)于改擴(kuò)建工程縱面線形設(shè)計(jì)應(yīng)該做好以下幾點(diǎn):

1)做好與相交道路線形、建筑物的出入口平順銜接，以保證公路兩側(cè)及路面排水暢通;

2)要為已知各種地下管線的埋設(shè)創(chuàng)造條件，保證其最小覆土厚度;

3)對(duì)老路利用段，特別是原有橋梁及原有擋墻利用路段，要嚴(yán)格控制縱面高程;

4)應(yīng)考慮填挖平衡，盡量利用挖方作為就近路段的填方，減少?gòu)U方和借方量，將對(duì)環(huán)境的影響降至最低;

5)一般路段應(yīng)最大限度地調(diào)整縱坡貼近舊路補(bǔ)強(qiáng)厚度，穿村、鎮(zhèn)路段應(yīng)以兩側(cè)建筑物標(biāo)高進(jìn)行控制。

5 平、縱組合設(shè)計(jì)

平、縱組合線形設(shè)計(jì)，應(yīng)綜合考慮安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和協(xié)調(diào)性，保證立體線形的連續(xù)、順適、圓滑、美觀，以達(dá)到改造升級(jí)的目的。組合設(shè)計(jì)做好以下幾個(gè)方面:

1)使道路線形成為在視覺(jué)上自然地誘導(dǎo)駕駛員視線的線形，保證行車視覺(jué);

2)保證平、縱線形要素大小均衡，減少工程造價(jià)，保證線形的均衡連續(xù);

3)在使其成為不妨礙路面排水的線形的同時(shí)，選擇不會(huì)形成過(guò)大合成縱坡的平縱線形組合，如條件可能，最好使合成縱坡不大于8%，以保證行車安全;

4)應(yīng)使豎曲線包含于平曲線之中，且平曲線應(yīng)稍長(zhǎng)于豎曲線;

5)要避免豎曲線的頂、底部插入小半徑的平曲線，也要避免在一個(gè)平曲線內(nèi)縱斷面線形的反復(fù)凹凸。

6 靈活設(shè)計(jì)

每一個(gè)公路建設(shè)項(xiàng)目都是獨(dú)一無(wú)二的，其相應(yīng)的地理位置、環(huán)境特征、社區(qū)價(jià)值和使用要求等都具有唯一性，沒(méi)有統(tǒng)一的解決模式。因此，對(duì)于新建或改擴(kuò)建公路設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，主要的任務(wù)就是:尋找一種在滿足安全和需求的同時(shí)，要與周圍自然條件、人文環(huán)境相和諧的解決方案。為做到這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)中需要融合靈活性。靈活設(shè)計(jì)是建立在充分掌握和理解現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范本質(zhì)基礎(chǔ)之上的，在不降低安全性的前提下，通過(guò)合理選擇標(biāo)準(zhǔn)、靈活運(yùn)用技術(shù)指標(biāo)，尋求達(dá)到更符合公路沿線可持續(xù)發(fā)展的需要和利益的目的。靈活設(shè)計(jì)最為主要的就是強(qiáng)調(diào)線形與環(huán)境的協(xié)調(diào)，把對(duì)環(huán)境的影響降至最低。

7 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)低等級(jí)公路的改擴(kuò)建，應(yīng)做好前期調(diào)查工作，從符合地區(qū)實(shí)際出發(fā)，靈活運(yùn)用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，保證線形連續(xù)、均衡、合理，與地形環(huán)境相協(xié)調(diào)。切忌盲目選擇技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，否則會(huì)造成投資浪費(fèi)，達(dá)不到改擴(kuò)建目的。因此，對(duì)山區(qū)改擴(kuò)建工程的探究，對(duì)于提高工程質(zhì)量、降低工程造價(jià)具有積極的指導(dǎo)意義。

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