谈路网改建项目中老路利用段的路线纵面设计

易 昕 孙洪德

(安徽省交通规划设计研究院有限公司，安徽合肥 230088)

随着我国社会经济的发展，交通量增加迅速，许多国省道干线公路无法满足功能需求，需要进行改造升级。

本着尽量利用原有道路的原则，路网改建项目中老路利用段的纵面设计，尽量拟合原有道路纵面(见图1)。以往拟合老路纵面时，各桩号处的最小纵面高程往往根据老路中心高程、路面加铺厚度和路拱调整需要确定，见式(1)，当h取该项目的计算加铺厚度时，Hs则为该桩号处的最小控制高程Hsmin。

图1 纵面设计示意图

其中，Hs为设计高程;Hs1为老路中心高程;L为新老路设计中线距离;h为路面加铺厚度;B为中分带宽度;i%为设计横坡。

该控制方法是基于老路横坡与设计横坡一致的情况。而有些情况下，老路横坡i2%并不与设计横坡i%一致。如部分路段老路原施工质量控制不好或后期变形造成横坡不标准(见图2a));道路升级后设计速度提高，同一半径弯道处设计横坡(设计超高值)相对老路横坡(原超高值)增大(见图2b))。由此，造成老路路面边部加铺厚度偏薄，不满足最小施工厚度要求。施工中遇到该类情况，若采用挖除新建处理，往往造成工程量增加较多(包括增加原路面挖除和原路基处理等)，且会造成施工工期增加，所以一般会采用调整纵坡的处理方式，带来设计变更。

图2 横坡设计示意图

1 多点高程控制设计方法

为解决这一问题，提出多点控制的纵断面设计方法，增加老路路面边缘处的控制高程，即在同一断面处采用老路中心和路面边缘共三个点作为高程控制(见图3)，逐断面确定最低设计高程，以减少施工期间由于局部加铺厚度不足而造成的纵坡变更。

具体方法为根据式(2)～式(4)分别计算出老路中心和路面左右边缘控制的最低设计高程，再选取其中的最大值作为该断面的最低设计高程控制值，见式(5)。

其中，Hs2为老路左边缘高程;Hs3为老路右边缘高程;Hsa为根据老路中心高程确定的最小设计高程;Hsb为根据老路左边缘高程确定的最小设计高程;Hsc为根据老路右边缘高程确定的最小设计高程;Hsmin为该断面的最低设计高程控制值;B2为老路路面宽度;其他定义同前。

图3 高程控制设计图

2 具体设计步骤

多点高程控制设计方法的原理较为简单，但要实现该设计，测量到设计的各个步骤均须按照该设计方法要求进行，包括外业测量、基础数据整理、数据批量处理以及纵面拟合。

2.1 外业测量

公路项目的施工图外业测量(即定测)一般主要包括中线敷设、中桩高程测量和横断面测量。根据相关规范规定，中桩测量的精度要求较高，读数取至0.01 m，横断面测量精度要求相对较低，读数仅须取至0.1 m。

虽然中桩测量的精度较高，但每个桩号断面处的中桩仅一个点，无法满足多点控制的数量需要。而横断面测量点虽然数量较多，但精度偏低。因此须根据老路改建项目的特点，对外业测量中的横断面测量提出进一步要求:1)每个横断面上的测量点必须包括老路左路面边缘、老路中心和老路右路面边缘。2)上述三个测量点平面及高程测量精度应达到中线敷设和中桩高程测量的精度要求。3)上述三个测量点须在测量存取后导入CAD文件中，以便于下一步的基础数据整理。

2.2 基础数据整理

基础数据整理主要包括测量数据输入和相关参数输入。

测量数据的输入，主要包括设计桩号STA、老路左路面边缘高程Hs2、老路中心Hs1和老路右路面边缘Hs3以及新老路设计中线距离L，可根据CAD文件中的测量点读取数据;相关参数的输入主要包括改建后道路中分带宽度B，老路路宽B2，计算加铺厚度h和设计横坡i%。

考虑到下一步数据批量处理的需要，以上数据均按桩号输入至EXCEL表格中，见表1。

测量数据须逐个输入，工作量较大，可在横断面数据输入时同步进行，尽量减少重复工作。相关参数中的B，B2，h一般为常数，可批量输入;相关参数中的设计横坡i%可利用纬地或Card/1等道路设计软件根据桩号表批量生成后导入至EXCEL表中。

表1 测量数据及相关参数表

2.3 数据批量处理

数据批量处理主要为各桩号最低控制高程的确定:在测量数据与相关参数整理完成后，可利用式(2)～式(4)计算出老路中心和老路面边缘加铺所需的最小高程，再选取其中的最大值作为该桩号的纵面最低控制高程，见表2。

表2 纵面最低控制高程表

2.4 纵面拟合

确定了各桩号的纵面最低控制高程后，可将该高程数据转化为地面线(中桩高程)文件，导入至相关设计软件(如Card/1，纬地等)中，进行纵面拟合。纵面拟合可采用常规的拟合方法，根据路网项目的特点，建议主要遵循以下原则:1)按最小控制高程拟合老路，以减少路面调平的工程量，个别离散点可剔除，不予考虑。2)纵面指标均应满足规范要求，一般情况下，应尽量采取合理的平纵组合。但对于平面指标均较高的路段，满足平纵组合可能造成路面调平的工程量增加较多时，可适当突破平纵组合。3)不可片面追求高指标，特别对于纵坡坡度和坡差较小的路段，在不影响行车安全和舒适性的前提下，可在规范允许范围内通过增加变坡点，采用较小的纵坡长度和竖曲线长度，以实现尽量拟合现有道路的纵面。

3 结语

1)以往仅根据老路中心控制高程拟合现有道路的方法可能造成部分路段老路边部加铺厚度不足而难以施工，须重新变更纵坡。多点高程控制设计方法可较好解决该类问题，减少后期该类变更的可能性。

2)采用多点高程控制设计方法，须对以往的定测要求进行改进，提高横断面测量中老路路面边缘点和中心点的测量精度。

3)利用EXCEL和纬地、Card/1等专业软件可较好地实现相关参数的批量输入和各桩号最低控制高程的计算确定。但测量数据的输入仍然需要逐个进行，工作量较大，后续的工作中须加强测量仪器所存数据与所需格式数据的转换，进一步提高基础数据整理的效率。

［1］中华人民共和国交通部，公路勘测细则［S］.

［2］中华人民共和国交通部，公路沥青路面设计规范［S］.

［3］安徽省路网项目精细化管理与关键技术施工指南［M］.合肥:合肥工业大学出版社，2009.