改扩建高速公路选线设计方法研究.pdf

交通运输 Transportation 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 45 改扩建高速公路选线设计方法研究 席润（安徽省路桥工程集团有限责任公司 安徽合肥 230031）摘 要在高速公路的修建过程中，改扩建路线的设计成为高速公路修建的难点，而高速公路的路线方案对于工程建设有一定的影响，为了保证高速公路的修建能够在规定时间内完成建设任务，并正常投入使用，需要对前期的高速公路路线进行合理规划，并且对路线的改扩建选线进行科学合理的设计，确保高速公路在建设过程中有序开展建设工作，从而降低对周围环境的影响以及减少工程造价。本文概述改扩建项目路线的设计方法，分析高速公路路线选线的基本原则，以及影响高速公路改扩建的选线设计因素，希望对高速公路改扩建的设计者提供参考价值。关键词高速公路；改扩建；选线设计；方法研究 高速公路的改扩建在高速公路建设过程中经常遇到，由于受到众多外在因素的影响，高速公路在建设过程中不能按照原定规划进行建设，从而需要采取一定的措施，确保高速公路完成建设任务。高速公路的建设意义不仅拉近两地之间的距离，还促进两地的发展，对于高速公路工程途经的区域来说，高速公路具有重要的促进作用。高速公路改扩建工程的性质存在一定的特别之处，在改扩建路线的选线设计上较为困难，与修建新的高速公路相比较而言存在较大的难度，因此为了提升区域路网内的道路通行效率与能力，需要结合原有的公路特性与周边环境等各项因素，对高速公路路线改扩建的选线设计进行合理的优化和调整。1、改扩建项目路线的设计方法 1.1 数字化勘测技术 长大路线的线路勘测，可以利用全数字化的航空摄影测量技术，快速完成高速公路项目范围内的地形数据采集和处理工作，并且得到全面、高质量的数字地形图与真彩色的航空摄像图。同时可以利用 GPS 和 RTK 综合技术进行全程路线的控制测量与路线中桩放样，得到高质量的公路路线中桩三维坐标，为平纵线形拟合、路基路面加宽、桥梁拼接等公路工程设计，提供准确的一手勘测数据。1.1.1 公路三维虚拟仿真技术 根据设计方案的预估成果和数字地面模型、航空摄影像图等资料，利用仿真技术构建虚拟的公路路径，创造出公路改造后一个逼真的全景虚拟展示画面。并在此画面中完成车辆行驶状态的模拟，进而从视觉上检验设计的预计成果。1.1.2 空间视距检验技术 在公路三维仿真环境中可以得到三种视距，分别是按照相关规定的设计速度要求保证的停车视距、根据不同车型的实际运行速度对应要求的视距值、对于改造后三维立体图形中车辆行驶时视线与最远可视范围内的路线视距。将这三种视距制作成曲线图，通过判断和分析图形的方式，分析三种视距间的关系，发现其中存在的问题，再找出引起问题的原因，提出相应的改善措施和解决办法。1.2 平纵线形拟合技术 平纵线形拟合是以前高速公路改扩建设计的基本数据来源，需要对现有的道路进行详细的测量，通过数字化的处理，构建数学模型，然后采用线形拟合技术，充分利用以前的高速公路。在旧的高速公路平纵面数据采集中利用先进的 GPS 测量技术、航测遥感和 CAD 集成技术，以此来解决测量中的关键性问题。利用 GPS 测量技术采集平面坐标，利用水准仪采集高程，每个断面采集四个点分别是中央分割带上的两个点、硬路肩与土路肩之间的两个点。1.3 基于运行速度的公路改扩建路线设计方案 旧的路线设计方法，是以设计速度为基础指标，假如设计速度已经确定，那么公路建设上的相关要素均要与速度指标相匹配，例如：平面曲线半径、纵坡、竖曲线半径、视距和超高等要素。但是通过多年的实践发现这种设计方法存在一定不足，不能保证线形标准的一致，而实际的车辆行驶速度会根据线路的形状、车辆的性能以及驾驶人员的性质等各种原因的改变而变化。从公路使用者的安全上考虑，在进行公路路线设计时需要以动态的观点考虑车辆行驶的速度，从而提高高速公路的行车安全。2、高速公路路线选线的基本原则 2.1 安全原则 线形指标选取应符合现行规范标准。在线形设计时既要考虑尽可能利用既有工程，同时应满足现行规范标准的相关要求，避免因线形指标不当导致的安全事故。对既有高速公路平纵横组合不当及存在安全隐患的路段，此次改扩建应予以调整，确保该项目改建后运营安全。新旧路基的拼接质量是整个拓宽工程质量的重要保障，在外业勘察阶段，应重点调查新路基的地基承载力及计算新老路基的沉降差距，若不能满足要求，则需要采取一定的路基强化工作。2.2 单侧加宽原则 现有高速公路改扩建的常规类型为双向四车道改为双向六车道或者双向八车道，因加宽宽度较小，两侧加宽，交通运输 Transportation 汽车周刊 Auto Weekly 第 12 期 46 施工困难，且施工不便，增加工程量较大，除左右侧加宽渐变路段，其他路段尽量避免两侧加宽，必要时方可采用两侧加宽以适应过渡及渐变。2.3 环保原则 项目建设应与城市路网发展相协调，促进城市发展。合理选线、布线，避让基本农田，尽量减少分割土地。项目沿线可有分布有农田，路线选线时充分考虑了对农田的避让，尽量从荒地穿过。必须穿越农田时，尽量选择从品质较差的土地穿过，同时尽量从村镇及农田边缘穿过，减少分割土地尽可能地节约用地，保护资源。加强生态选线，避免危及水源保护区的核心区域，尽量防止对饮用水的危害，节约占地。加强沿线水资源保护，做到一级水源保护区防止穿越的同时，二级水源保护区最大程度地不占或者少占。在选线设计中要充分考虑到是否会经过国家级的水源保护区，采用科学的方式尽可能避免横穿水源保护区；同时利用架桥工程与开凿隧道的方式，减低国土资源的使用，减少对周边环境的影响。跨河、沟的桥梁设置桥面集中排水系统，并与桥下的径流收集池结合，避免散排。2.4 精准原则 平纵面拟合设计精度应严格控制。平面线形拟合精度应尽量控制在10cm以内，纵断面拟合尽量控制在2cm以内。对于平面线形的设计，控制点应以桥梁、隧道、互通式立体交叉和分离式立体交叉等为主。拟合时，选取左、右幅中央分隔带边缘点进行，与此同时利用左、右幅硬路肩外缘点进行校准核对。2.5 维持原有不变原则 道路的纵断面基本满足现行规范要求，纵断面设计应尽可能维持原有纵面，从而较多的利用既有工程。结合枢纽互通及城市路段交叉构造物设置情况，对拼宽方式和平纵面调整方案进行经济技术比选论证，尽可能利用既有工程。平纵面拟合设计应与路面、铣刨加铺方案以及桥涵结构物拼宽方式相结合，避免桥涵结构物拼接无法实施或路面、铣刨加铺工程量过大。将原有的道路进行合理利用，能够有效降低公路的建设工程，还可以减少工程的成本投入，减少对土地资源，特别是耕地及林地的占用；利用旧路，也可以极大减少由于改扩建产生的工程浪费以及建筑垃圾，减少碳排放，利于国家的环保战略。3、影响高速公路改扩建的选线设计因素 3.1 地理因素 地理因素主要包括我国多样化的地形地貌特征，五大地形地貌在我国均有分布，其中包括平原、盆地、丘陵、高原、山地。丰富的地形地貌与地质特点是我国重要的环境瑰宝，同时也是我国文化历史的发展基础。不同的地形、地貌与地质特点，需要对其进行足够的了解和认知，并将其融入到高速公路路线选线的设计当中，假如不考虑地理因素，那么设计出来的选线方案将与实际的公路建设不相符，在建设过程中会出现各种各样地理问题，降低工程的建设进度，提高工程的建设成本，不利于高速公路的发展。例如：在平原地区开展高速公路建设时，不需要用到大型机械的辅助，而且因为地势平缓能够在较快的时间内完成公路建设，那么就没有必要投入大量人力物力，可进行阶段性建设规划，在降低工程造价的基础上完成工程项目的建设。对于山区建设来说就必须要考虑到地理因素，根据实际工程建设情况，及时配置相应的工程建设器械，提高公路建设的进度，提前对高速公路的路线进行地质勘察，预知在建设过程中会遇到的问题，并做好预防措施。3.2 环境因素 环境因素主要包括人文社会环境和工程建设环境，人文社会环境主要指公路建设区域内的人文风俗、政治环境等，在对高速公路路线改扩建的设计当中，需要结合当地的人文风俗避免因为触犯当地的风俗文化，导致建设人员与当地居民出现矛盾和摩擦，甚至出现当地居民阻碍工程建设的情况。工程建设环境主要是指公路在建设过程中的现场建设情况，不同阶段的公路建设情况配置的建设人员与开展的建设工作也不同，因此在进行改扩建高速公路选线设计上，需要结合工程建设的现场建设环境，进行科学合理的路线选线设计，保证公路建设在实际的建设能力范围内，现场的施工建设管理人员可以根据设计方案进行调整和安排，确保不会出现因为增加了公路建设难度，从而降低公路建设进程。3.3 建设成本因素 建设成本因素，主要是工程的工程造价。为了按时完成高速公路的建设任务，在公里的改扩建选线设计上有时会忽略掉对工程造价的计算与预估，只考虑公路工程的建设进度，从而投入大量人力和物力，最后发现还有其他可以降低建设成本的设计方法。改扩建的高速公路选线设计其主要目的就是在合理范围内，在不影响高速公路建设情况的基础上完成建设任务，充分发挥高速公路的实用价值和作用。结束语：高速公路是区域经济发展的重要建设，承担着社会发展重任。我国的高速公路的总建设里程在全球的排名都是靠前的，形成一个功能强大、分布广泛的交通网络，优化我国高速公路交通网络建立的同时，应当结合各城乡的发展需求。在高速公路的改扩建路线的选择上，要将所有的区域影响考虑进来，进一步完善高速公路路线改扩建的选线设计，保证公路在选线设计上是与实际发展相符合，因此，对于改扩建高速公路选线设计方法研究，就需要建立健全的、科学合理的综合评估方法。参考文献：1宋贤飞,王淼,孙铁洋.改扩建高速公路选线设计方法研究J.中外公路,2021,41(S2):203-208.2刁万民,韩文婷,梁爽.高速公路路线方案比选研究J.山西建筑,2021,47(18):116-117.作者简介：席润，1992 年，性别：男，民族：汉，籍贯：安徽定远，最高学历：本科，单位：安徽省路桥工程集团有限责任公司。