改扩建公路路线设计要点探讨

张永宾

（中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176）

在城市化进程不断推进的背景下，很多原有公路已经无法满足经济发展和交通量持续增加的要求，开展公路改扩建刻不容缓。改扩建公路路线设计和新建公路路线设计有很大不同，既有公路已经被限制在特定范围和特定地质水文条件下，需要结合原公路总体走向、道路结构、周围环境等，合理处理现有影响因素，解决改扩建公路和新型交通运输之间的关系，才能最大限度上提升改扩建公路路线设计品质。基于此，开展改扩建公路路线设计要点探讨就显得尤为必要。

1 改扩建公路路线设计原则分析

改扩建公路路线设计难度比较大，涉及的因素比较多，需要综合考虑多方面因素，并严格遵循设计原则，才能提升设计品质，为后期施工提供必要的指导和参考，在具体设计中，必须严格遵循以下原则：（1）要综合考虑原公路的利用价值，准确拟合公路的平面线位，选择合理的加宽方式，保持原公路路线和改扩建公路的平面线形相互统一；（2）改扩建公路路线设计时要保证路线走廊带位和周围环境及周围的景观相互协调，保证过客能够饱览周围景观，同时注重对周围生态环境及名胜古迹的保护；（3）保证改扩建公路路线能够和周围的环境相互融合，无需一味追求高标准、高要求、高质量，应当因地制宜地选择设计技术标准；（4）改扩建公路路线设计时要综合考虑城镇规划、路网规划、水利规划等，促使改扩建公路路线建设和周围城乡规划发展相互契合；（5）在纵断面设计中，必须对拟合的原公路纵坡进行合理调整，以消除路面凸起或者暗凹路段，避免在雨季发生积水。尤其是经过小镇、乡村的路段，避免设计标高过大，影响居民的正常出行。此外，在纵断面设计时，还要提升对原公路资源的利用率。

2 现阶段改扩建公路路线设计的重难点

2.1 直线段设计重难点

在改扩建公路路线设计中，要保证直线段里程最短。如果直线段过长，虽然可以节约成本，提升施工速度，降低驾驶风险和交通事故发生的概率，但是容易导致驾驶人员发生驾驶疲劳，一旦需要急转弯，无法快速降速，从而造成交通事故。

2.2 平曲线段设计重难点

平曲线段是改扩建公路路线设计中比较常见的样式，在具体设计中，要合理提升圆曲线的半径，因为半径越大，路面弧度就越小，对驾驶人员而言，可以提升视野的通透性，降低交通事故。

2.3 纵坡度设计重难点

通过分析和对比近5年公路交通事故发生情况发现，发生在坡路上的交通事故，远远大于平地上的交通事故。遇到坡度后，就容易发生故障。因此，纵坡度设计是改扩建公路路线设计的重点。

2.4 线形组合设计重难点

在改扩建公路路线设计中，不同线形组合通常会发生协调问题，甚至会诱发一系列安全隐患。因此，在线性设计中，必须综合考虑相互之间的联系，并做好工程地质、水文地质的勘察工作，及时采取有针对性的处理措施。

3 改扩建公路路线设计的要点

和新建公路路基设计相比，改扩建公路路线设计内容更加复杂，涉及的内容更多，更具特殊性。在改扩建公路路线设计过程中，既要综合考虑经济性、安全性、舒适性，也要综合考虑周围环境保护和景观打造。由于会受到原有公路的限制，还需要考虑保通难度、地方规划、资源利用等。总之，改扩建公路路线设计要点包括以下内容。

3.1 注重沿线环境保护，做好环保选线

近年来，我国环保理念不断提升，很多地方出现了和自然环境和谐共处的高品质改扩建公路路线设计方案，比如川九公路路线在具体设计中，时刻坚持“不破坏就是最大的保护”原则，有效保护了沿线的周围环境。再如湖北神宜路，在改扩建路基设计时，秉承“亲自绿道”的设计原则，设计出的改扩建公路路线设计方案基本契合了绿色公路建设标准的要求。因此，在具体设计中，必须从保护在沿线生态环境的角度出发。如果改扩建公路路线和沿线生态环境相互冲突，就要更加注重环境保护，立足环保选线，对改扩建公路沿线的重点景区、重大山体、河流水体资源、林地、湿地等进行高度保护，从而降低公路改扩建对沿线自然生态环境造成的破坏。

3.2 切实做好不同形式的路线设计

（1）平面线拟合设计要点。改扩建公路平面线拟合设计是整条路线设计的重中之重，也是公路路线的主要表现形式，因车辆在行驶过程中，多以平动、径向转动为主，在平面线拟合设计中，尽量不要出现大规模的曲线变化，否则会提升交通故事发生的概率[1]。如果公路平面线变化幅度较大，车辆在行驶时很难及时调整，极易发生撞车和翻车事故。因此，在平面线拟合设计时要以原来的构筑物为基础，作为改扩建公路路线设计的基准物，实现多段线路的拟合。如果原公路上存在大量的圆弧、曲线，在改扩建公路路线设计时，需要采取多元曲线相互拟合的设计思路，提升线路设计的精度。同时，为保证车辆行驶的安全性、稳定性、舒适性，在平面线路拟合设计时，必须严格控制公路线路的有效衔接和平稳转换，保证车辆安全通行。如果遇到圆弧较大的路段，需要对周围实际情况详细考察分析，然后灵活选择设计思路，提升总体设计品质。

（2）纵断面设计要点。纵断面设计需要综合考虑多方面因素，由于原公路的横坡度和改扩建公路的横坡度之间必然存在一定的差距，如果二者之间的差距比较小，那么在设计时，采用严格控制中线的方法就可以达到预期设计效果。如果差距较大，需要加宽一侧，并测量出改扩建公路路线的中线标高。通常情况下，改扩建公路路线的坡度长度都小于原公路的坡度长度，因此，在选择坡长时，尽量不采用最小坡长[2]。在路线纵断面设计中，要保证原有公路的纵坡成为改扩建公路路面基层。而在半径选择上，要尽量大于最小半径，最小半径的具体数值由公路线路竖曲线半径、长度视距之间的具体要求来判定。

（3）横断面设计要点。针对改扩建公路线路超高方案，可以明式构造物作为横坡核心控制点，最大限度上提升改扩建公路路线设计的安全性，避免在雨季发生积水。如果在拼接路段，采用了原公路路面，在横断面设计时，需要严格检查路面横坡大小，并和改扩建路段相互对比，如果二者之间的差距小于±0.5%，无需调整横坡；如果超过±0.5%，需要结合改扩建公路路线实际情况，进行适当调整。

（4）圆曲线设计要点。①合理确定最小和最小圆曲线半径。在改扩建公路路线设计中，无论公路平面转角有多大，都需要合理设置圆曲线。在公路改建时，要尽量利用原路线，因此，圆曲线半径通常都比较小，但也不能太小，避免驾驶人员在驾驶时承受较大的加速度。最小圆曲线半径只要满足改扩建公路设计规范中圆曲线最小半径的要求即可。但公路改扩建时受限隐私比较多，为保证车辆行驶的安全性，圆曲线半径不能小于设计时速的极限值。比如如果圆曲线半径超过9000m，视线集中300～600m范围中的视觉效果和直线效果基本相同。因此，圆曲线半径也不能太大，最大半径不宜超过10000m。圆曲线最小半径“一般值”的横向力系数和超高值如表1所示。②圆曲线长度和平曲线长度设计。《公路线路设计规范》虽然没有对圆曲线长度明确规定，但在具体设计时，需从有利于行车角度入手，保证圆曲线长度满足3s设计车速通过的行程。在公路改扩建设计，圆曲线长度设计要做到因地制宜。在《公路路线设计规范》中对平曲线有明确规定，要求平曲线的最小长度不能小于2倍的缓和曲线长度[3]。不设回旋线圆曲线示意图如图1所示。③缓和曲线设计要点。在缓和曲线设计时，需要考虑的因素包括操作汽车方向盘所需的长度、离心加速度变化率所需的长度、超高缓率所需的长度、视觉和线形美学所需的长度等。要保证这4个方面同时达到设计效果，才是一个高品质的改扩建公路路线设计方案。

表1 圆曲线最小半径“一般值”的横向力系数和超高值表

图1 不设回旋线圆曲线示意图

3.3 路面设计要点

合理路面设计对提升改扩建公路行车的安全性、舒适性等方面有积极作用，要求改扩建之后，可提供更加安全、更加快速、更加舒适的行车体验。路面加铺设计方案，必须和原路面具体特点相互适应，最大限度上满足道路使用功能的要求。合理提升新旧路面之间的黏结力，汽车在行驶过程中，特别是急刹车时，会形成较大的剪切应力，需要采取高质量的层间黏结材料，以保证新旧路面黏结的紧密性，提升抗剪切力。

4 结束语

综上所述，本文结合理论实践，探讨了改扩建公路路线设计，探讨结果表明，在改扩建公路路线设计过程中，要以提升车辆通行率和行车安全为目标，降低对沿线生态环境造成的影响，综合利用原有公路的资源，以实现各项资源的最大化利用。在具体设计中，会受到原有公路情况、周围情况、施工特点等多重因素的共同影响。需要设计人员综合利用现有设计思路，融合环境保护理念，严格按照相关规范及标准，才能设计出高标准、高品质的改扩建公路路线设计方案。