湖北交投鄂东高速公路运营管理有限公司 湖北武汉 430109
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摘要：进行改扩建的公路结构，不能完全按照原来的道路设计方法和标准进行，这样会带来后期运营过程中的更多病害，造成全寿命成本的显著增高。然而，改扩建公路也不能完全按照新的设计与施工方法进行建设，这样就忽略了原来道路结构已有的基础和资源。综合而言，改扩建道路应该在充分利用原有公路工程的基础上，进行适当地改建和扩建，形成统一的设计标准，以满足目前以及未来的交通运输要求。
关键词：公路；改扩建；路线设计
中图分类号：U415 文献标识码：A
1改扩建公路工程设计原则与方法
设计原则与方法是指导工程开展的基本思想，需要厘清改扩建公路工程线路设计的基本原则。改扩建的公路不仅要满足现有的建设要求，如道路线形、设计断面、平面分布等，还应该尽可能兼顾原有的道路路基、线形等构造物，因此需要建立科学合理的设计原则。1）基于原有道路长度建立改扩建策略。根据改扩建公路工程的设计要求，考虑原有道路的路线长度进行灵活设计。如果原有的公路路线较短，则可以在兼顾原有道路路线的基础上进行多种方式的灵活选择，例如原有道路设计等级低、病害多、交通通行差、交通事故发生率高等，可以完全或者部分摈弃原有的道路路线，进行全新的路线规划设计。如果原有的公路路线较长，则往往需要在原来道路线路上，尽可能保留原有满足质量要求的构造物，兼顾建设效率，进行改扩建道路的路线设计。2）充分利用原有公路的构造物。改扩建公路工程中原有公路结构往往已具有诸多满足使用要求的构造物，这些构造物应该尽可能保留，以降低后期改扩建道路的建设量，对于不能满足使用要求的，可以另外进行选址建造。3）改扩建公路应该满足道路线形设计一般原则。公路线形的设计不仅仅需要兼顾各个区域的经济与社会联系，还应该满足交通行驶安全的要求，线路的平面、纵面及横断面等设计，都需要保证设计线形与实际情况符合，满足交通行驶安全的要求，避免出现交通事故以及交通通行差的问题。4）充分利用道路两侧预留土体以节约土体资源。公路线路设计需要尽可能减少对土地的利用，避免不必要的拆迁，并需要根据道路两侧的自然环境与地理条件选型设计，使得公路线路的设计与周边环境吻合。
2旧公路改扩建的原因
2.1 街道间过于密集
以往城市发展规模不大，受经济条件制约，当时的城市政府部门也缺乏远见性，仅考虑当下发展，导致在修建道路时各街道之间过于密集。然而随着城市的不断建设发展，城市规模不断扩大，这种过于密集的道路情况，已经不再满足城市交通需求。另外人们生活水平与质量的提高，拥有汽车的人群越来越多，汽车数量大量增加，而道路之间过于密集就容易造成堵塞，甚至引发交通事故，特别是城市每天高峰阶段，给人们出行带来极大的不便，各种交通堵塞、交通事故发生几率大大增加。由此可见，对旧公路街道进行改扩建势在必行，刻不容缓。
2.2 不良地质病害多
公路的使用是存在年限的，但是在实际中基本没有任何一条公路能够真正达到使用年限。影响公路使用年限的因素较多，旧公路修建时在技术、工艺、材料、设备等方面均远落后于现今，加上受当时经济条件制约，修建公路时缺乏远见性，对地质条件方面没有认真勘察并进行综合考虑，导致位于地质条件较差的公路极易出现路基病害情况，即便及时进行了翻修但是没有从根本上解决问题，路基病害情况仍然屡见不鲜，对公路交通造成影响，非常不利于现代化城市建设发展。
2.3 桥梁问题
桥梁从古至今一直都是作为重要交通枢纽而存在，随着现代化城市建设进程的加快和交通压力的增大，以往城市中的桥梁已经无法满足城市交通需求，主要表现为旧桥梁结构设计和承重力方面。旧桥梁的结构及承重力无法承担日益加剧的交通负荷，使得旧桥梁极易出现开裂现象，即便及时采取了一些简单维修措施，但是没有从根本上解决问题，开裂现象仍然经常出现，而且一次比一次的维护费用更高，最终导致很多城市都搁置了对旧桥梁的维护。
3改扩建公路工程线形设计要点
3. 1 平面线形设计
改扩建公路工程的平面线形设计，重点是在结合原有道路线形基础上满足交通安全需求。平面线形包含了直线段、缓和曲线和圆曲线，缓和曲线是连接直线和圆曲线的过渡段，因此，其设计一般是遵从车辆行驶轨迹的，对交通事故的影响很小。直线段长度和平曲线半径是影响交通安全的两个重要因素。直线段的设计简单而明确，但从交通安全心理的角度考虑，过长的直线段设计将使得过于单一，容易引发行车疲劳，从而产生安全问题。主要体现在：（1）线形过于单调，容易引起驾驶员疲劳，造成反应迟钝；（2）驾驶员容易提速行驶，造成超速和车距不足；（3）夜间行驶容易受对向车辆影响。因此，我国规范对直线段长度进行了严格限定（见表 1），不同设计速度下应该限制对应的直线段长度，避免引发交通安全问题。平曲线半径对行车安全的影响主要是车辆驾驶在平曲线上是作离心运动，因此，需要提供足够的横向摩擦力以保证安全性，如果摩擦力不足将很容易地使得车辆发生侧倾，引发驾驶员紧张而产生错误操作，出现交通事故。设计中为了降低交通事故，就应该在对应的平曲线半径上进行车速限制，或者尽可能减少小半径平曲线的设计。
3.2纵面线形设计
改扩建道路的纵面线形，同样地需要根据原有道路的纵面线形进行结合，充分利用已有道路线形状况并保证设计的交通安全。道路线形在竖向平面内的变化，一般包含坡长、坡度、竖曲线半径 3 个方面。坡长与直线段长度对行车安全的影响具有一定的类似度，坡长大的车辆需要较长的时间进行加速或者减速，从而使得车速过高或者过低而导致交通事故的发生。上坡过程中，车辆需要不断加速，不断加速的过程一方面使得行车容易疲劳，另一方面使得车速过大而产生交通安全问题；下坡过程为了避免撞车，往往需要不断减速，而车速过小同样使得交通安全事故增大，因为不同车型的减速机动性不同，特别是重型车辆容易减速不灵敏，引发安全事故。研究证明，过大的坡度使得车辆刹车不灵敏而诱发交通事故。调研显示在－2%~2%范围内的坡度变化交通事故的发生概率是很低的，当坡度很大后，事故发生率显著增高。为了降低坡度的影响，一般要求高速公路的设计坡度不超过 4%。竖曲线半径是纵面曲线的关键部分，竖曲线半径大小影响着行车的纵向平稳性与安全性。当竖曲线过小时，在高速行车环境下很容易使车辆过坡后出现超重或失重现象，导致行车的不稳定而发生交通安全，例如，凸曲线就会出现车辆失重问题，导致驾驶员操作不稳定，容易导致车辆操作失灵而引发交通安全，在凹曲线行驶在最低点位置则出现严重的超重现象，导致行车视距受到影响，容易引发撞车等事故。综上分析，竖曲线半径应该限定最小值，以保证车辆驾驶的安全性能。
3.3线形组合
线形组合同样会影响行车速度和交通安全问题，如果线形组合不平缓，出现很大的突兀，将使行车路线发生明显改变，驾驶员不足以在较短时间内适应这种变化，从而发生交通安全问题。降低交通安全事故的设计方法就是综合运用直线、圆曲线和缓和曲线。例如，在地形条件很好的地区，尽量选用直线，减少工程量，但为了避免长直线带来的疲劳驾驶问题，也需要引入部分圆曲线和缓和曲线。总体而言，在进行平纵曲线的线形组合设计中，应该避免使用长度较大的平曲线包含众多较短的曲线，也应该使得长度很小的平曲线不和长度很小的竖曲线进行组合，总体上保持行车视觉的连续性和平缓过渡性。
结束语
随着我国交通运输的快速发展，已有公路结构体系不仅很难满足繁重的交通运输需求，同时出现较多的病害，使得公路路面的使用寿命大大受到影响，从长远规划来看，需要进行公路工程的改扩建设计。本文详细论述了改扩建公路设计的基本原则和方法，对改扩建公路的线路设计要点进行了系统阐述和分析，并针对路线横断面加宽设计问题也进行了分析，给改扩建公路设计提供了方法和参考。
参考文献：
[1]徐坤， 赵海艳. 改扩建高速公路路线设计分析[J]. 山东交通科技，2015（1）:45-46.
[2]尹攀. 对高速公路改扩建工程路线的设计分析[J]. 城市道桥与防洪，2016（6）:38-40.
论文作者:毛明1,,黄丹2,,程欢3
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/8
标签：线形论文; 曲线论文; 改扩建论文; 公路论文; 道路论文; 交通论文; 交通事故论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;