宋鳳林

（中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

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

尤其在山區(qū)等復(fù)雜環(huán)境中，考慮到地形、地質(zhì)變化幅度大、橋隧數(shù)量多、走廊狹窄等特點(diǎn)，改擴(kuò)建公路路線設(shè)計綜合難度明顯偏高。公路改擴(kuò)建路線設(shè)計不僅需要滿足交通流量需求，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)等關(guān)鍵指標(biāo)的實(shí)施也要滿足區(qū)域路網(wǎng)規(guī)劃?，F(xiàn)以廣東省某公路改擴(kuò)建項(xiàng)目為例，進(jìn)行路線設(shè)計、鐵路交叉分析及方案比選工作。

1 改擴(kuò)建路線設(shè)計原則

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

其一，改擴(kuò)建路線平面、縱面、橫斷面設(shè)計需要依據(jù)沿線構(gòu)筑物進(jìn)行嚴(yán)格控制，重點(diǎn)分析構(gòu)筑物的高程及位置，路線線形擬合需要和實(shí)際保持一致。

其二，構(gòu)筑物的使用情況、布置結(jié)構(gòu)形式也需要進(jìn)行考慮，老路往往存在較多數(shù)量的構(gòu)筑物，設(shè)計單位要依據(jù)其使用狀況及可利用程度優(yōu)化改擴(kuò)建路線的合理性、可行性。

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

其四，改擴(kuò)建過程中需要盡可能結(jié)合既有工程，在滿足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，使老路的利用及銜接有助于完善改擴(kuò)建項(xiàng)目的整體合理性。

其五，拓寬方案的確定則要結(jié)合自然環(huán)境和用地條件，老路兩側(cè)拓寬用地需要避免占據(jù)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(shè)施。

其七，特殊地質(zhì)路段采取分離路基形式進(jìn)行改擴(kuò)建設(shè)計，要依據(jù)主線分岔合流技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開展，確保交通安全穩(wěn)定[1]。

2 工程概況

廣東省內(nèi)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(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)建設(shè)具有重要社會經(jīng)濟(jì)意義。該公路主線設(shè)計起點(diǎn)為K100+800，設(shè)計終點(diǎn)K135+500，起點(diǎn)順接于縣城規(guī)劃邊界（舊高速公路K2450+500處），設(shè)計路線全長34.7km，設(shè)計車速60km/h，路面設(shè)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(diǎn)ZK0+500—ZK2+900），長 度2.4km。主線存在以下主要控制點(diǎn)：變電所、農(nóng)場、園藝場，主線經(jīng)過較多河流、城鎮(zhèn)、公路、鐵路。經(jīng)地質(zhì)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(cè)，厚度1～3m，呈不均勻分布；粉質(zhì)黏土，厚度8～15m，砂粒含量較多，含水量偏高；紅色碎屑巖，內(nèi)部存在顆粒較粗的礫巖、較細(xì)泥巖。

3 路線方案設(shè)計

3.1 平面設(shè)計

路段K100+800—K135+500（原省道）擬采取舊路改擴(kuò)建處理，該路段起點(diǎn)銜接于高速公路，以一級公路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造。路段沿線受到路基兩側(cè)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(xiàng)目設(shè)計以環(huán)保為基本原則，盡可能對原有行道樹進(jìn)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(gòu)筑物，路線改擴(kuò)建過程中需要盡可能繞開重要構(gòu)筑物，充分結(jié)合既有路線進(jìn)行加寬處理[2]。

路段局部K110+600—K123+600 為城市過境區(qū)域，重點(diǎn)對其中的路線交叉口、鐵路專運(yùn)線等位置進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化調(diào)整，其余路線則主要沿著城鎮(zhèn)規(guī)劃紅線進(jìn)行設(shè)計。K123+600—K135+500 路段則依照一級公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，路段沿線受限因素主要為鐵路、水利總干渠等，改擴(kuò)建設(shè)計中需要避開重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造。

3.2 縱斷面設(shè)計

路線縱斷面設(shè)計需要依據(jù)地形地質(zhì)、溝道防洪要求、取棄土情況、交叉結(jié)構(gòu)凈空等進(jìn)行多方面考慮，要與平面設(shè)計相互協(xié)調(diào)。項(xiàng)目路線大多采取老路加寬改造方案，且經(jīng)過較多的村鎮(zhèn)，填土高度則要合理設(shè)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(shè)計縱坡需要平緩銜接于主線，且要符合交叉結(jié)構(gòu)凈空、設(shè)計水位等基本要求，盡量降低橋涵結(jié)構(gòu)填土高度及橋涵構(gòu)造物數(shù)量、規(guī)模[3]。

3.3 路線平縱組合設(shè)計

路線平縱組合設(shè)計需要實(shí)現(xiàn)景觀、地形、視覺的相互適應(yīng)，以便達(dá)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(kuò)建斷面設(shè)計中的分離式路基設(shè)計，超高旋轉(zhuǎn)軸需要位于行車方向左側(cè)相應(yīng)位置，整體式路基平面設(shè)計線需要處于路基中心，超高旋轉(zhuǎn)軸、設(shè)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(shè)計高程、平面設(shè)計線、超高旋轉(zhuǎn)軸也要處于路基中心。其中，土路肩橫坡設(shè)計為3%，路拱橫坡設(shè)計為2%，超高最大值設(shè)計為6%。

3.4 路線總體走向

改擴(kuò)建路線起點(diǎn)和舊高速公路路線進(jìn)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(jìn)行銜接，后途經(jīng)村鎮(zhèn)以城市道路進(jìn)行布線，途經(jīng)數(shù)量較多的加油站、廠房、民房等構(gòu)筑物，最后達(dá)到項(xiàng)目設(shè)計終點(diǎn)（某橋頭位置）。該改擴(kuò)建路線整體呈現(xiàn)東西走向，設(shè)計中需要充分分析項(xiàng)目地形環(huán)境，對路線平縱技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行必要優(yōu)化。技術(shù)指標(biāo)在不同路線段的運(yùn)用有明顯差異，具體指標(biāo)如表1 所示[4]。

表1 改擴(kuò)建路線平縱技術(shù)指標(biāo)

4 方案論證比選

該項(xiàng)目改擴(kuò)建設(shè)計路段K123+600—K135+500 處途經(jīng)較多的村鎮(zhèn)及建筑構(gòu)筑物，且穿越運(yùn)輸鐵路，設(shè)計單位擬對K123+600—K135+500 路段進(jìn)行不同方案比選分析。

4.1 路線比選

A 設(shè)計方案起點(diǎn)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(jìn)行一級公路新建（途經(jīng)村鎮(zhèn)2、村鎮(zhèn)3、村鎮(zhèn)4、村鎮(zhèn)5），上跨運(yùn)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(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、交通需求。其中，A 方案新建有公路出口，有助于區(qū)域防災(zāi)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(jìn)行加寬改造，由起點(diǎn)村鎮(zhèn)A 經(jīng)省道加寬布線，途經(jīng)村鎮(zhèn)6、村鎮(zhèn)7 下穿運(yùn)輸鐵路，直至橋頭，路線全長11.9km。方案A、B 路線布設(shè)示意圖如圖1 所示。經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的綜合分析可知：A方案運(yùn)營里程偏少，且較為符合區(qū)域規(guī)劃，能夠?yàn)橹車^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(yùn)輸鐵路，存在安全風(fēng)險，最終選取A 方案為設(shè)計路線最終方案。

圖1 路線布設(shè)示意圖

4.2 鐵路交叉分析

方案A 路段存在與運(yùn)輸鐵路相交處，依據(jù)交叉口通行方式不同，設(shè)計單位提出以下兩個設(shè)計方案進(jìn)行比選。方案1：運(yùn)輸鐵路路段處進(jìn)行橋梁上跨建設(shè)處理，以便充分提升行車安全，這導(dǎo)致新建公路成本增大。方案2 采取運(yùn)輸鐵路下穿通行方式，這會使得現(xiàn)場施工技術(shù)要求增大，即便前期投資方案較低，但是后續(xù)公路運(yùn)行所需要的維修養(yǎng)護(hù)成本會擴(kuò)增。方案1上跨路線方案于里程K133+050 處穿過通道橋后結(jié)合地形環(huán)境上行，并且設(shè)計10～20m 鋼筋混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁橋進(jìn)行運(yùn)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(shù)指標(biāo)具體如表2 所示[5]。

表2 運(yùn)輸鐵路交叉口工程量及設(shè)計指標(biāo)

設(shè)計單位經(jīng)過綜合分析，方案2 具備較為嚴(yán)格的路線縱面設(shè)計技術(shù)指標(biāo)，工程量偏低，但是建設(shè)完成后的下穿設(shè)計標(biāo)高要小于既有防排洪標(biāo)準(zhǔn)，防排洪問題難以得到相關(guān)部門認(rèn)同，行車安全隱患較為明顯；而上跨運(yùn)輸鐵路方式則具備較好的防排洪要求，后續(xù)運(yùn)營穩(wěn)定性高?；诖耍O(shè)計單位擬推薦方案1 上跨通行方式進(jìn)行建設(shè)。

5 結(jié)語

公路改擴(kuò)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(diǎn)。作為一項(xiàng)綜合性工程，公路改擴(kuò)建項(xiàng)目需要充分發(fā)揮既有老路的功能，依據(jù)實(shí)際建設(shè)環(huán)境、施工條件，對改擴(kuò)建項(xiàng)目平面、縱斷面、平縱組合、橫斷面、橋涵、路基、綠化等多方面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。該項(xiàng)目著重對其中關(guān)鍵路段的路線設(shè)計、鐵路交叉口設(shè)計進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的比選分析，在老路加寬改造基礎(chǔ)上，優(yōu)化了建設(shè)經(jīng)濟(jì)投入及行車安全需求，促進(jìn)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，能夠?yàn)轭愃聘臄U(kuò)建項(xiàng)目提供理論參考。