公路改扩建工程路线设计分析

宋凤林

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，广东 深圳 518000）

0 引言

公路改扩建路线设计相较于新建公路路线设计具有显著差异。新建公路路线设计主要受限于工程实际地质、地形环境等因素，其中公路工程隧道、桥梁、路基、沿线设施等构造物建设以满足路线总体布局为准，新建项目的路线设计灵活度较高；改扩建公路路线设计则需要全面分析新旧路衔接、构造物利用、公路加宽等技术要求进行设计。

尤其在山区等复杂环境中，考虑到地形、地质变化幅度大、桥隧数量多、走廊狭窄等特点，改扩建公路路线设计综合难度明显偏高。公路改扩建路线设计不仅需要满足交通流量需求，其技术经济等关键指标的实施也要满足区域路网规划。现以广东省某公路改扩建项目为例，进行路线设计、铁路交叉分析及方案比选工作。

1 改扩建路线设计原则

公路改扩建路线设计需要测量老路路线，拟合老路路线平纵面，并且依据路基路面情况、路线横断面加宽条件、隧道桥涵等构筑物结构、老路路线利用程度等，对既有公路路线进行平纵优化设计。改扩建公路路线设计需要考虑以下几个原则：

其一，改扩建路线平面、纵面、横断面设计需要依据沿线构筑物进行严格控制，重点分析构筑物的高程及位置，路线线形拟合需要和实际保持一致。

其二，构筑物的使用情况、布置结构形式也需要进行考虑，老路往往存在较多数量的构筑物，设计单位要依据其使用状况及可利用程度优化改扩建路线的合理性、可行性。

其三，老路两侧大范围预留土地也要充分考虑于路线设计中，这有助于减少拆迁量，实现土地资源的高效利用。

其四，改扩建过程中需要尽可能结合既有工程，在满足技术标准基础上，使老路的利用及衔接有助于完善改扩建项目的整体合理性。

其五，拓宽方案的确定则要结合自然环境和用地条件，老路两侧拓宽用地需要避免占据耕地、破坏周围生态。

其六，要尽可能减少施工过程的交通堵塞情况，现场需能够布置必要的交通组织设施。

其七，特殊地质路段采取分离路基形式进行改扩建设计，要依据主线分岔合流技术标准进行开展，确保交通安全稳定[1]。

2 工程概况

广东省内某省级干线公路是衔接广州市和周围县市的重要交通通道，对周围县市城乡一体化发展，提升区域经济产业建设具有重要社会经济意义。该公路主线设计起点为K100+800，设计终点K135+500，起点顺接于县城规划边界（旧高速公路K2450+500处），设计路线全长34.7km，设计车速60km/h，路面设计宽度24m，双向6 车道。其中，临近城镇存在支线顺 接 主 线（ 起 终 点ZK0+500—ZK2+900），长 度2.4km。主线存在以下主要控制点：变电所、农场、园艺场，主线经过较多河流、城镇、公路、铁路。经地质勘查资料可知，主线范围地层岩性由上至下分布有：人工堆积土层，主要为既有路段填筑土、工业垃圾、建筑生活垃圾等，大范围分布在主线路基两侧，厚度1～3m，呈不均匀分布；粉质黏土，厚度8～15m，砂粒含量较多，含水量偏高；红色碎屑岩，内部存在颗粒较粗的砾岩、较细泥岩。

3 路线方案设计

3.1 平面设计

路段K100+800—K135+500（原省道）拟采取旧路改扩建处理，该路段起点衔接于高速公路，以一级公路设计标准进行改造。路段沿线受到路基两侧树木制约，且该地区降雨量少，气候较为干燥，绿化成活率偏低，项目设计以环保为基本原则，尽可能对原有行道树进行保存；路段沿线也分布有数量较多的厂房、民房、加油站等构筑物，路线改扩建过程中需要尽可能绕开重要构筑物，充分结合既有路线进行加宽处理[2]。

路段局部K110+600—K123+600 为城市过境区域，重点对其中的路线交叉口、铁路专运线等位置进行适当优化调整，其余路线则主要沿着城镇规划红线进行设计。K123+600—K135+500 路段则依照一级公路标准进行改造，路段沿线受限因素主要为铁路、水利总干渠等，改扩建设计中需要避开重要结构进行改造。

3.2 纵断面设计

路线纵断面设计需要依据地形地质、沟道防洪要求、取弃土情况、交叉结构净空等进行多方面考虑，要与平面设计相互协调。项目路线大多采取老路加宽改造方案，且经过较多的村镇，填土高度则要合理设计，为周围居民出行提供便利。路线交叉方式和交叉口数量则要合理优化，交叉口设计纵坡需要平缓衔接于主线，且要符合交叉结构净空、设计水位等基本要求，尽量降低桥涵结构填土高度及桥涵构造物数量、规模[3]。

3.3 路线平纵组合设计

路线平纵组合设计需要实现景观、地形、视觉的相互适应，以便达到行车舒适、安全的效果。平纵面线形需要流畅、平顺，空间上的线形则要合理组合搭配，确保良好的行车视距感受。

一级公路改扩建断面设计中的分离式路基设计，超高旋转轴需要位于行车方向左侧相应位置，整体式路基平面设计线需要处于路基中心，超高旋转轴、设计高程需要处于中央分隔带边缘；穿越城镇路线断面的设计高程、平面设计线、超高旋转轴也要处于路基中心。其中，土路肩横坡设计为3%，路拱横坡设计为2%，超高最大值设计为6%。

3.4 路线总体走向

改扩建路线起点和旧高速公路路线进行衔接，继而沿原省道布线与新建高速公路通过互通立交进行衔接，后途经村镇以城市道路进行布线，途经数量较多的加油站、厂房、民房等构筑物，最后达到项目设计终点（某桥头位置）。该改扩建路线整体呈现东西走向，设计中需要充分分析项目地形环境，对路线平纵技术指标进行必要优化。技术指标在不同路线段的运用有明显差异，具体指标如表1 所示[4]。

表1 改扩建路线平纵技术指标

4 方案论证比选

该项目改扩建设计路段K123+600—K135+500 处途经较多的村镇及建筑构筑物，且穿越运输铁路，设计单位拟对K123+600—K135+500 路段进行不同方案比选分析。

4.1 路线比选

A 设计方案起点位于村镇1，沿现有省道加宽布线至加油站位置，继而进行一级公路新建（途经村镇2、村镇3、村镇4、村镇5），上跨运输铁路和省道顺接，直至桥头位置，路线全长为6km。A 方案符合该区域发展规划，能够促进区域经济、交通需求。其中，A 方案新建有公路出口，有助于区域防灾安全及沿线周围村镇的土地开发；新建路线整体里程较小，相较于省道旧路加宽改建处理里程减少了5.9km，但是新建公路的整体占地量、拆迁量较多，工程造价偏高。B 方案主要沿既有省道进行加宽改造，由起点村镇A 经省道加宽布线，途经村镇6、村镇7 下穿运输铁路，直至桥头，路线全长11.9km。方案A、B 路线布设示意图如图1 所示。经过技术经济指标的综合分析可知：A方案运营里程偏少，且较为符合区域规划，能够为周围较多的村镇提供发展渠道；B 方案由于既有地形限制，需要下穿运输铁路，存在安全风险，最终选取A 方案为设计路线最终方案。

图1 路线布设示意图

4.2 铁路交叉分析

方案A 路段存在与运输铁路相交处，依据交叉口通行方式不同，设计单位提出以下两个设计方案进行比选。方案1：运输铁路路段处进行桥梁上跨建设处理，以便充分提升行车安全，这导致新建公路成本增大。方案2 采取运输铁路下穿通行方式，这会使得现场施工技术要求增大，即便前期投资方案较低，但是后续公路运行所需要的维修养护成本会扩增。方案1上跨路线方案于里程K133+050 处穿过通道桥后结合地形环境上行，并且设计10～20m 钢筋混凝土预应力混凝土连续箱梁桥进行运输铁路上跨，继而衔接于省道线，其中箱梁桥长度为1.5km。方案2 下穿通行需要新建5～15m 跨架桥之后衔接于省道，跨架桥长度20m。铁路交叉位置比选方案工程量及技术指标具体如表2 所示[5]。

表2 运输铁路交叉口工程量及设计指标

设计单位经过综合分析，方案2 具备较为严格的路线纵面设计技术指标，工程量偏低，但是建设完成后的下穿设计标高要小于既有防排洪标准，防排洪问题难以得到相关部门认同，行车安全隐患较为明显；而上跨运输铁路方式则具备较好的防排洪要求，后续运营稳定性高。基于此，设计单位拟推荐方案1 上跨通行方式进行建设。

5 结语

公路改扩建工程相较于新建工程，具备工程投资成本可控、施工快速等优点。作为一项综合性工程，公路改扩建项目需要充分发挥既有老路的功能，依据实际建设环境、施工条件，对改扩建项目平面、纵断面、平纵组合、横断面、桥涵、路基、绿化等多方面进行优化设计。该项目着重对其中关键路段的路线设计、铁路交叉口设计进行技术经济指标的比选分析，在老路加宽改造基础上，优化了建设经济投入及行车安全需求，促进了区域经济可持续发展，能够为类似改扩建项目提供理论参考。