二级公路改建升级路线设计研究
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摘要：二级公路改建路线设计与新建项目路线设计既有相同之处，又有其独特性，本文结合笔者多年设计经验，着重就路基加宽方式、分离式路基的应用、新型城镇与线位的关系、平面线形设计、纵断面设计中应注意的问题进行探讨。
关键词：旧路；改建；加宽；分离式路基；新型城镇；平面线形；纵断面线形
中图分类号： X734文献标识码：A 文章编号：
笔者结合“S228东南线林州境红旗渠青年洞至合涧段改建工程”在旧路改建设计中遇到的问题，例如:路基加宽方式、分离式路基的应用、新型城镇与线位的关系、改善平面线形、纵断面设计要点等方面进行探讨。以上改建项目全线按一级公路标准设计，为二级公路升级改建为双向四车道一级公路，路基宽度分别为24.5米，设计速度为80公里/小时。现有旧路路基宽度在8～16米范围内。
1.路基加宽方式。
在旧路改建设计中一个重要控制点就是“原有旧路”，也很自然涉及到是单侧加宽还是双侧加宽，这直接影响到选线、布线。采用双侧加宽的优点是，可以保证新路面结构均在旧路路基范围内，使新建路面坐落在稳定的基础上，避免由于新、旧路面沉降不一致而使路面产生纵向裂缝。还有就是在路线两侧存在拆迁的地段能更好的协调拆迁工作，对保障施工进度有利。缺点是由于加宽宽度有限，压路机得不到足够的工作面，可能会导致路基压实困难。单侧加宽可避免双侧加宽的缺点但是如果路基施工质量控制不好，同样也会导致路面纵向开裂。在该项目以前的加宽路段上，采用双侧加宽的方式修建的路面经过几年行车证明，在接缝处并未出现纵向裂缝。经过论证后，本项目由于路线里程较长，采用双侧和单侧加宽相结合、以双侧加宽为主的加宽方式。除特别限制地段外均采用两侧加宽的方式，进行设计。
2.分离式路基的的运用。
对于地形复杂、控制点因素明显的局部困难路段，旧路平面指标偏低，旧路两侧受限制明显，若采用单侧拼宽，导致工程数量太大或存在安全隐患，经综合考虑采用分离式路基方案。“S228东南线林州境红旗渠青年洞至合涧段改建工程”在K0+800～K1+800路段，旧路基宽度为8.5米，路面宽度为7.5米。改建后为双向四车道一级公路，路基宽度23米。旧路右侧边坡顶即为全国重点文物保护区-红旗渠景区控制线，旧路左侧为漳河河道，左侧现状基本为4～8米路肩挡土墙，按地界权属漳河即为河南省与河北省分界线。后经景区与漳河河道两控制点经充分论证后，采用分离式路基，并且为半路半桥方案，不触碰景区控制线，往漳河侧加宽原路基为单幅路、再设置单幅桥梁。
3．路线平面线形要点。
3.1 改善旧路存安全隐患的平面线形。
对于旧路交通事故多发地段，应研究分析其原因，从而在改扩建中完全消除这些隐患。旧路为二级公路，设计车速为40 km／h，改建为一级公路，设计车速80 km／h。通过对旧路平面线形核查，发现旧路多处平曲线间（同向及反向）的夹直线长度不满足现行规范要求。因此，在旧路改建利用段，对于夹直线长度较短的同向曲线，视线诱导不好，视距不良，采用卵形曲线尽量拟合旧路；对于前后都比较顺直且直线长度达到240 m(3v)的同向曲线，则可直接拟合利用，并配合加强交通安全设施的设计；对于反向曲线间直线长度小于160 m(2v)的情况，可通过加大两端缓和曲线的A值，用缓和曲线代替直线来拟合利用旧路线形。
3.2平面布线交点位置的选择，注重与纵断面、横断面的配合。
公路线形是三维立体线形，路线的平面布线，要做的工作看起来仅是平面线形问题。有时在纵断面设计时会发现平、纵面组合不良，且仅靠调整纵断也无法解决问题，是因为平面布线时交点的位置没有选好，如果平面选线时注意，就可避免纵断面设计时不必要的反复工作，提高了效率，更重要的是，路线平、纵面的良好组合，有利于提高汽车行驶的安全性、舒适性和经济性。特别是一些山区选线，竖曲线变坡点往往在垭口、沟底、部分构造物附近等。对于改建道路，则应注意旧路原有的变坡点。在平面布线时应同时考虑平面交点与之对应的关系，这样便可大大的避免在纵断面设计时平纵组合不良的问题。有时我们带帽后去核查一些控制点时才发现，平面布线时的控制点在横断面设计后，控制点被侵占了，实则平面布线时对横断面的考虑不周到。对于横断面的断面宽度、防护的圬工体顶宽、起高加宽值、边坡水平距离、附加用地宽度等因素考虑不周而引起的。
3.3 注意相邻路段指标连续与均衡：
3.3.1 对于S形曲线，两圆曲线半径之比应尽量控制在1：2之内，A1与A2宜相等，平曲线半径与回旋线参数相协调，使相邻路段的线形连续均匀变化，保证运行速度差异较小。
3.3.2 对于多组S形曲线，一方面应保证其半径变化连续，另一方面保证其曲线长度相对均衡，避免出现连续长度较短且对安全不利的多组S形曲线。
3.3.3 对于半径小的平曲线，要避免出现小偏角且曲线长度较短的方案，尽量加长曲线长度，避免C形和凸形平曲线，以利于行车安全。
4．路线纵断控制要点：
4.1控制填挖高度：我们看到有些旧路改建的纵断设计线和地面线基本重合，重合率可达95%以上。可是这样的纵坡设计却未必是合理的。首先旧路面在一般情况下有两种选择，一是将旧路路面清除下来，收集起来再重新利用。另一个选择是将旧路路面作为新路面层结构的一部分(下面层、基层、下基层或者垫层)，在旧路面上直接加铺路面结构。如果设计线高程定得太低，将会造成在修建新路面时，清除旧路面，导致新建结构层加厚、增加造价。如果设计线高程定得太高，将会出现新建结构层加厚，或者新建路面与旧路面之间出现素土夹馅现象，造成浪费和不合理。还有新、旧面层之间应如何找平的问题。应根据原有旧路调查资料，确定的路面结构方案，依据不同路面结构层的厚度的不同，来分别控制纵向填挖高。因此路面结构方案是旧路改建项目中纵断面拉坡一个重要控制因素。
4.2纵断面直线坡段长L的确定：在纵断面拉坡设计中直线坡段存在于反向竖曲线间L反、同向凸形竖曲线间L凸同及同向凹形竖曲线间L凹同情况。直线坡段作为直线坡长的一部分，不同的坡度有其规定的坡长要求，但直线坡段过短显然对行车不利，《线规》在第9.3.4中第(3)点对不利的情况规定为“同向竖曲线间，特别是同向凹形竖曲线之间，如直线坡段接近或达到最小坡长时宜合并设置为单曲线或复曲线”。在设计中我们控制极限值L反＞3S，L凸同＞2L反，L凹同＞3L反，其中3L反也就是最小坡长。根据以往项目运行速度检验及实际运营情况来看，运行良好。
4.3竖曲线半径的运用：
4.3.1缓和冲击：汽车行驶在竖曲线上时，产生径向离心力。这个力在凹形竖曲线上是增重，在凸形竖曲线上是减重。当这两种情况达到某种程序时。旅客就有不舒适的感觉，同时对汽车的悬挂系统也有不利影响，所以对竖曲线半径应进行控制。考虑舒适性及视觉平顺等要求，采用a=0.278m/s2。
4.3.2行驶时间不过短：汽车从直坡线行驶到竖曲线上，若坡差较小时，竖曲线长度很短，使汽车倏忽而过，驾驶员产生变坡很急的错觉，旅客也感到不舒适。因此应限制汽车在竖曲线上的行驶时间不过短，最短应满足3s行程。
4.3.3满足视距要求：汽车行驶在竖曲线上，若为凸形竖曲线，如半径过小，会阻挡驾驶员的视线。若为凹形竖曲线，对地形起伏较大地区的道路，在夜间行车时，若竖曲线半径过小，前灯照射距离近，影响行车速度和安全。
4.3.4优化土石方数量：竖曲线可在满足以上要求时，根据项目实际填（挖）方情况，利用加大（减小）半径的数值来控制填方（挖方）高度，从而进一步优化土石方数量。
以上“路面平面线形要点”及“路线纵断控制要点”均贯穿于 “S228东南线林州境红旗渠青年洞至合涧段改建工程”项目设计工作中，不再赘述。
5结语
利用二级公路改建升级的公路势必愈来愈多，旧路改建规范及手册目前尚未完善，路线设计较新建项目自由度较小，受多方面因素的影响。旧路改扩建问题还包括旧桥涵、交叉工程、管线工程、交通安保工程等的改扩建方案，这些问题的涉及面较广，限于篇幅，在今后的研究工作中再详细论述。
参考文献
[1]杨少伟．道路勘测设汁(第三版)．人民交通出版社，2001．