山区高速公路总体设计

山区高速公路总体设计（共12篇）

山区高速公路总体设计 篇1

0 引言

结合总结近年来所参与的山区公路工程项目勘察设计经验, 深入研究公路项目特点, 认为山区公路设计应在“安全、创新、精细、和谐、环保、便捷”为总体设计要求的指导下, 将公路工程建设成“安全畅通、贴近自然、节约资源、兼顾发展”的工程, 在勘察设计过程中应重点突出和体现以下设计理念及思路。

1 勘察设计理念

1.1 以人为本, 安全至上, 注重公路安全性、舒适性、地域性的和谐统一

在项目勘察设计中充分考虑公路设施自身安全和道路使用者运营安全, 路线设计应力求平纵线形的连续、均匀和流畅, 通过运行速度检验、视距检验等手段对道路进行安全性评价, 消除事故多发点和安全隐患, 从根本上解决行车安全问题。合理选用路线走廊和线位, 同时针对暴雨、冰雪、大风、冻土等重点气象灾害, 建立完善的安全设施, 体现人性化服务, 确保行车安全舒适。

1.2 尊重自然, 树立“不破坏是最大的保护”的环保理念

设计中应坚持“最大限度保护、最小程度破坏、最强力度恢复”, 使工程建设顺应自然, 融于自然。控制填挖高度, 充分论证路、桥、隧方案比选, 作好弃土方案综合设计, 保护好水源, 将工程防护与生态防护结合起来, 把设计作为改善环境的促进因素, 实现环境保护与公路建设并举, 公路发展与自然环境相和谐。

1.3 节约资源, 注重节能, 坚持可持续发展的理念

土地为不可再生的资源, 节约资源在公路建设中首先体现在节约用地上。山区土地资源紧缺, 因此在设计中应坚持“统筹规划、合理布局、综合利用、精打细算”的原则。合理利用土地资源, 提高土地利用率, 避免大填大挖, 提倡多方案比较, 并将占用土地数量作为方案比选的重要指标之一。

公路运输燃料的节约对国民经济意义重大。从设计角度考虑, 创造良好的道路条件, 如缩短运营里程, 提高平面指标, 合理设计纵坡坡度、坡长, 确保线形的连续、均衡、协调, 尽可能减少能耗, 走可持续发展道路。

1.4 系统论证, 全寿命成本评价, 让公众满意

要把公路放到环境和社会的大系统中考察成本, 对公路在“建、管、养”全寿命周期内的成本进行分析论证。从设计阶段积极采取减少后期养护, 延长使用寿命的方案, 通过积极采用新工艺、新材料和新技术, 提高工程建设质量。广泛征求意见, 增强公众参与, 提高社会认可度, 做到让公众满意。

1.5 合理选用标准, 树立创作设计的理念

合理灵活的运用技术指标, 以“更安全、更环保、更经济”为目标, 变设计工作为设计创作, 树立设计创作的思想。以总体方案设计为纲, 以地形条件、地质成果指导选线, 以环境、耕地保护控制路线、以道路安全评价路线。在设计中, 应作到基础资料重翔实、方案比选重深度、分析论证重客观、设计方案重细节”, 合理采用技术标准和灵活运用技术指标, 突出区域和时代特色, 精心设计、精心创作, 实现公路“安全、耐久、节约舒适、和谐”的目标。

2 总体设计思路

勘察设计中需重点考虑路线与地形、环境的协调, 强化地形选线与地质选线, 减少对自然景观的破坏, 降低地震灾害的影响, 在勘察设计中贯彻以下设计思路和原则。

2.1 路线设计

合理利用有利地形, 不片面追求高指标、高代价的路线方案。始终把地质条件作为确定路线方案的重要因素予以贯彻落实, 尽量避开活动断裂之主断裂, 避让滑坡、崩塌、泥石流、不稳定斜坡、危岩段等不良地质路段。路线方案的确定既要考虑少占耕地, 还要尽最大可能减少高填和深挖对沿线自然环境的破坏。考虑独特的山区气候条件对行车安全可能产生的影响, 考虑设计线形对行车安全可能造成的影响。山区气象条件多变, 昼夜温差大, 山高雾大, 气压较低。掌握沿线特别是越岭地段的气候条件资料, 利用气象遥感技术和卫星影像数据, 进行地质状况及地质灾害的遥感解译、调查评估, 选择合理路线案、隧道洞口。适应沿线城镇、路网、水利规划, 充分考虑路线与城镇协调, 做到与区域路网的衔接合理。少拆迁、少占地、方便群众, 同时注重生态保护, 减少水土流失, 达到工程与自然的和谐相融。做好路桥、路隧、桥隧方案比较及控制工程造价的细节设计工作。采用“谨慎、宽容、创作”设计手段, 强调与周边环境的协调。针对项目雨雪冰冻等气象灾害, 采取积极引导, 提前预告, 设置交通设施来控制车速, 保障车行安全。

2.2 路基、路面设计

精心调绘、勘察, 查明滑坡、崩塌、泥石流等不良地质路段, 通过相应的措施, 因地制宜的进行路基综合设计。隧道出渣尽量用于路基填筑和部分浆砌工程。地形地势平坦宽阔的隧道进出口处, 利用隧道出渣填筑路基, 缩短桥长, 降低造价。需要充分重视填石路基的质量控制问题, 选取合适的施工工艺及控制参数, 保证路基的稳定。

因地制宜、顺势而为, 不宜采用单一坡度, 以减少人工痕迹。工程防护与生态防护相结合, 在保证安全的基础保持路域环境与自然环境相协调。加强取弃土场的综合设计, 做好恢复利用工作。弃土场布置在视线以外, 采取集中堆放, 并进行必要的地表绿化, 或复垦绿化。深化路面面层材料试验研究, 通过多方案比选, 采用抗凝冰、防冻、防滑、防雪的耐久性路面结构, 提高公路行车安全和运营安全。

2.3 桥梁、涵洞设计

桥梁选择遵循“结构安全、技术先进、经济合理、适用耐久”的原则, 考虑施工便利、舒适和谐、生态环保、桥型美观的要求。重视桥梁结构安全性、耐久性和可维护性、减少后期养护难度及养护费用, 在合理确定桥梁设计方案的基础上, 采取有效的工程技术措施, 确保工程结构在施工期和运营期的安全。对于中、小跨径, 尽可能选择受力简单、施工方便、工程造价相对较低的桥梁, 力求标准化设计, 装配式施工。根据地形、地物特点, 桥梁选型和孔跨布置充分考虑上下部结构的协调及与周围环境的协调, 树立“不破坏就是最大的保护”的理念。减小基础沉降, 增加混凝土抗冻抗渗能力, 减小日照温差对结构的影响, 提高桥涵结构物尤其桥面的防冻性能。涵洞的设置应结合地形、地势以及周边的耕地基本建设综合考虑, 充分考虑沟渠以及山坳泄洪、灌溉的需要, 以方便群众生产、生活为原则。根据地质条件, 进行地基与基础的联合设计。

2.4 环保、景观设计

以“安全性、地域性、自然优先性、生态适宜性”为原则, 实现生态、环保、环境优美的“绿色通道”的建设目标。以具有保护环境功能的主体工程设计为主, 以治理声、气、水对环境污染所设置的环保工程为辅, 妥善处理好主体工程与环保之间的关系, 尽可能地从采取合理的工程方案, 而不过多依赖环保工程来弥补。将环保设计贯彻于各分项设计中, 进行水土保持、生态恢复设计, 减轻公路建设对沿线区域环境质量和可持续发展的影响, 保护土地资源。根据公路沿线的自然景观、人文特色情况, 要尽量突出地域特色, 强调个性设计, 把当地的风土人情, 自然地融入整体景观中, 力争做到“让公路长在自然环境中”, 追求路、人、景的和谐统一。

参考文献

[1]张雨化.道路勘测设计.北京:人民交通出版社, 1994.

[2]刘伯莹, 姚祖康.公路设计工程师手册.北京:人民交通出版社, 2002.

[3]交通部公路司.新理念公路设计指南.北京:人民交通出版社, 2005.

山区高速公路总体设计 篇2

文章以汕汾高速公路汕头路段勘察设计为例，对丘陵山区高速公路勘察给出了明确的思路，对具体的设计方法进行了专题性研究。

★ 山区高速公路涵洞勘察设计常见问题及防治

★ 青海湖生态旅游与环境保护问题研究

★ 我国环境保护形势研究

★ 高速公路造价控制的因素分析与研究

★ 高速公路勘察设计工作总结

★ 浅析钢铁企业总图设计与环境保护的论文

★ 公路建设项目环境保护研究论文

★ 环境保护管理体系与措施

★ 优化山区公路路线设计的探讨

山区高速公路总体设计 篇3

1沈阳博凯公路工程设计有限公司 辽宁省沈阳市 110000；

2辽宁乾成工程设计咨询有限公司铁岭海慧设计咨询分公司 辽宁省铁岭市 112000

摘要：文章首先阐述了山区高速公路桥梁设计的简单介绍以及其主要特点，接着重点针对山区高速公路桥梁设计的几个关键问题进行分析研究。

关键词：山区；高速公路；桥梁设计

一、前言

近年来，山区进行高速公路桥梁建设得到了很大的发展，山区进行高速公路桥梁建设同一般的高速公路建设是有着一定差异的，在山区进行高速公路建设要面临的问题是非常多的。

二、山区高速公路桥梁设计简介

经济建设的不断发展，我国的很多地区都被带动了起来，为了更好的发展西部地区的经济，山区建设的高速公路工程就逐渐增多了。我国的很多地区都是地处山区的，为了更好的发展经济，在山区修建高速公路成为了发展经济的重要途径。在山区修建高速公路首先要克服的问题就是地形地质情况复杂的问题，在进行高速公路施工中，施工中桥梁和隧道的施工比例是非常大的，这样就使得设计工作成为了高速公路能否成功的关键。因此，山区进行高速公路桥梁建设一定要重视设计工作，只有在进行设计的时候将可能出现的问题都进行考虑，这样才能更好的保证高速公路桥梁工程能够顺利的进行。

三、山区高速公路的主要特点

山区高速公路主要特点是地形、地质、水文条件复杂。地形复杂，表现为沟壑众多，地面高差变化大，横坡陡。地质复杂，表现为滑坡、崩塌、泥石流、岩溶、陡崖、断层等不良地质不同程度存在，岩性、岩石风化程度各有不同。水文复杂，表现为水系众多，水文地质、暴雨、洪水、泥沙沿路线不尽相同。山区高速公路往往是沿溪展线，受地形、地质、水文的影响，路线布设时平纵横三个方面普遍都受到约束，造成平曲线多，平面半径较小，纵坡较大。路线反复沿河岸交替设线，斜、弯及纵向桥多；横坡陡，半幅桥和半幅路基多；路线跨越众多沟壑，高墩大跨多，墩台形式多，因此桥梁设计中必须协调解决好桥梁各细部构造与地形、地质、水文之间的关系，处理好与挡墙、隧道、交通设施、排水设施等其它构造物衔接，从而体现细部处理见设计水平的观念。

四、山区高速公路桥梁工程设计的重点

在当前的市场经济环境下，我国各项基础设施建设日臻完善，尤其是交通建设的发展极为迅速，交通建设及其管理在经济发展中的地位日益突显。公路桥梁设计作为交通建设的一部分，是呈现某个地区交通环境建设可行性和经济性特征的重要依据。在山区公路桥梁工程设计环节中，最重要的是路桥界限的基础设计和结构体系的整体构建，同时，要掌握桥梁与路基之间的关系，并以山区公路建设和桥梁工程施工的实际状况为准，进一步完善设计内容。

五、山区高速公路桥梁设计关键问题

1、山区曲线预制梁桥梁、板布设问题

预制结构桥梁就是将桥梁的梁、板等上部结构先行预制好后，直接架设到桥梁的下部结构上。预制结构设计简单，施工方便快捷，可以从设计到施工上批量生产，是一种造价较低而又高效的设计方案，因而成为了西部欠发达地区山区高速公路桥梁设计的首选方案。然而，预制结构桥梁在其省钱而又高效的同时，也有一定的局限性。预制结构桥梁的上部结构理论上来说必须是标准长度跨径；预制结构梁、板全都为直线结构，然而，山区高速公路桥梁中直线结构桥梁很少，大部分均为弯桥。因此，如何把直线预制的梁、板布设到平曲线上成为了预制结构在山区高速公路桥梁架设中的又一重要问题，主要有墩台等角度布置和各墩台平行布置两种方式。

（1）墩台等角度布置

墩台等角度布置结构的桥墩中心线与桥台中心线交点处的切线所成角度均相同，桥墩与桥台的中心线互不平行，各桥墩盖梁长度全部相同。墩台等角度布置通常为等90°布置即径向布孔。

墩台等角度布置时，内外梁梁长不相等，一般通过等梁长法和变梁长法来解决。等梁长法适用于曲线半径较大的情况，将预制梁预制成标准跨径等梁长，而梁长的变化则通过现浇梁端长度或连续梁现浇中横梁的宽度来调整。当曲线半径较小时，内外弧差较大，导致内外梁长度差别较大，此时采用变化预制梁长度的方法来适应曲线引起的梁长变化，也即变梁长法。变梁长法虽然设计简单，但施工难度较大，因此，设计时应尽量采用等梁长法。

（2）各墩台平行布置

各墩台平行布置时，各孔预制板长度相等，但由于板端角度不同，墩、台长度不一致，使得设计和施工相对复杂。

墩台平行布置通常有按直线布板和按折线布板两种方式。按直线布板时，桥墩中心线与桥梁中心线所成角度相同，各桥墩中心线互相平行，直线布板设计和布板方便简单，但采用这种方法需要牺牲平面线形的曲线协调性，因而只是用于长度较短且曲线矢高不超过20cm的中、小桥。按折线布板时，桥墩中心线与桥梁中心线所成角度各不相同，各桥墩盖梁长度各不相同，上部结构板长相同，每孔内预制板角度相同但各孔板角度均不同。折线布板适用于曲线矢高大于20cm的情况。

2、山区高墩桥梁下部柔性高墩设计问题

受山区复杂地形及公路线形的影响和制约，山区公路桥梁大部分为高墩、大跨桥的结构，然而，随着桥梁跨度的增大，桥墩的截面尺寸也需相应增加，这必然使得桥梁下部结构的工程量增大，工程造价增高。为了减少工程材料，降低工程造价，近年来提出了柔性桥墩的设计方法，柔性桥墩在实现桥梁下部构造轻型化的同时，还能减少水平外力对桥梁上部结构的影响。

柔性高墩结构的计算方法为集成刚度法。集成刚度法把单层连跨结构逐跨浓缩为两端具有抗推（拉）的弹性支承的单跨结构，从而使得计算量大大减少。结构抗推（拉）的刚度可用弹簧表示，刚度的集合，可用若干串、并联在一起的弹簧模型模拟。连续梁桥的桥墩与其支座的集成刚度可认为是串联关系，而各个桥墩之间的集成刚度是并联关系。

3、山区桥梁基础设计问题

桥梁基础的设计对整个桥梁的质量和正常使用起着决定性的作用。山区公路桥梁的墩台基础形式主要有钻孔桩基础和明挖扩大基础两类。一般来说，对于地质条件较好，岩层埋藏位置较浅、基岩稳定、山体平缓等的桥位处，优先选择明挖扩大基础。对于小型构造物如涵洞、通道等，一般也设计为浅基础。对于载荷较大，地基上部土层较软，适宜的地基持力层位置较深时，可考虑采用桩基础。桩基础的设计核心是在满足单桩承载力的前提下，以摩擦桩桩长作为控制指标；嵌岩桩一般取用双控指标：基岩强度和嵌岩深度。此外，山区桥梁地形、地质、生态条件复杂，实际设计中应在综合考虑地形、地质条件的同时，还需慎重考虑对生态环境的影响。

4、钢筋混凝土的耐久性问题

在钢筋混凝土结构中，混凝土对钢筋起保护作用并提供结构抗压强度，而钢筋提供结构的抗拉强度，因此，钢筋混凝土的材料性能衰退主要有混凝土中钢筋的锈蚀和混凝土本身性能衰退这两个方面。混凝土中钢筋的锈蚀主要由电化学过程而引起，不仅受本身的晶格结构差异、化学组成不同、受力程度不同、钝化膜不连续等不均匀性因素，还受混凝土性能的好坏、外界环境介质、破坏情况等因素的影响。混凝土本身的性能衰退主要指混凝土受周围环境的生物、化学、物理作用，导致混凝土内的一些成分产生反应，使得混泥土发生溶解析出、变性、基体开裂及结晶膨胀等，最终降低了混凝土的性能，更严重的会加速混凝土中钢筋的腐蚀。目前的保护措施有采用环氧涂层钢筋、高性能混凝土、混凝土外涂层、电化学保护、钢筋阻锈剂等几种方式。

六、结束语

总而言之，只有将山区高速公路桥梁工程设计中的各项细节问题处理好，才能提升该项目的整体设计效果，进而保证山区高速公路桥梁工程建设的质量。

参考文献：

[1]王祥.山区高速公路高填深切特殊路段勘察设计[J].湖南交通科技，2015，3（4）：18-19.

阜新至盘锦高速公路总体设计 篇4

1 阜新至盘锦高速公路概况

阜新至盘锦高速公路的建设是辽宁省实施“突破辽西北”发展战略的需要, 是全面振兴辽宁老工业基地的重大举措。本项目的实施, 对于我省实现“县县通高速”规划目标具有重要意义。2009年8月我公司完成该项目初步设计工作并通过辽宁省交通厅组织的审查, 于当年9月完成施工图设计。

本项目路线大致呈南北走向, 设计路线全长95.476km, 采用双向4车道高速公路标准设计, 设计速度为100km/h, 路基宽度26.0m。

2 项目特点

(1) 本项目途经阜新、锦州、盘锦三市, 旅游资源丰富, 路线附近主要有阜新海棠山自然保护区、阜新与锦州交界处的明代长城-辽东边墙、锦州沟帮子青岩寺和北镇医巫闾山、盘锦双台子河口国家级自然保护区等, 自然生态环境较好, 这就要求本项目在设计中将公路与自然和人文景观统一考虑, 使公路与沿线自然系统和其它人工系统配合协调, 并努力使公路在满足运输功能的基本前提下, 完善原有景观环境。

(2) 项目北段位于辽西北低山丘陵区, 南段位于辽南平原区, 两段地形、地貌、水文、气候等各不相同, 总体地势北高南低, 沿途所跨越的地貌单元主要为医巫闾山丘陵区与下辽河冲洪积、冲海积平原区。北段呈现为北方山区公路特点, 地势起伏较大;南段为冲洪积、冲海积平原区公路的特点, 局部段落存在软弱地基、砂土液化等不良地质。因此, 这对路线布设、地基处理、路基设计带来了一定难度。

(3) 项目大型工点及复杂工点较多, 有海棠山隧道, 左幅隧道长3525m, 右幅隧道长 3603.897m, 为省内特长隧道中长度居前的高速公路隧道;跨越明长城的辽东边墙大桥, 设计、施工中对文物保护方面的要求较高;终点处与京沈高速公路交叉、与营盘高速公路相接的盘锦枢纽互通立交匝道及匝道桥众多, 线形复杂, 设计、施工难度较大, 这些都是设计的重点以及难点。

(4) 本项目路线起点方案, 经多次论证, 根据当时社会、经济条件及阜新市整体规划, 在本次设计中起点落于阜新市南部规划的南环路上, 暂不实现高速公路联网闭合, 待条件允许、时机成熟之时, 再启动延伸项目, 实现高速公路联网闭合。路线终点方案的选择受到路网规划条件限制, 最终确定与京沈高速公路交叉、与营盘高速公路贯通。

3 总体设计原则

(1) 根据本项目地形、地貌及沿线自然地理环境的特点, 总结辽宁省多年来高速公路建设的经验和教训, 借鉴国内外类似项目的建设先进经验, 以解决沿线软弱土、砂土液化等不良地质为重点, 坚持尊重地区特性原则, 充分体现区域特色。

(2) 坚持以人为本的理念, 把安全放在首位, 采取一切有效方法和措施, 确保行车安全。线位布设尽量少占农田、少干扰居民村落及学校, 保护名胜古迹;根据当地人群居为主、集中出行的特点, 并考虑北方农田作业习惯, 多建通道, 合理确定净空, 为人民群众提供方便出行条件, 创造良好的生活生产环境, 促进当地经济发展, 让公众满意, 构建和谐社会。

(3) 坚持整体协调的原则, 根据交通量和交通组成, 结合本地区自然地理条件, 灵活应用技术指标。指标选用以适应地形、满足安全性、功能性为主, 不片面追求过高的技术标准, 只在有条件且工程量增加不大的情况下, 适当采用略高的指标。充分考虑线形流畅与自然环境和景观的相互关系。确定合理的线形指标、路基宽度、桥隧、路线交叉、沿线设施等, 与沿途地形、地貌、生态特征以及其他自然和人文景观统一考虑, 使公路与沿线自然系统和其它人工系统配合协调, 并努力使公路在满足运输功能的基本前提下, 完善原有景观环境。

(4) 坚持资源节约的理念, 尽量少占耕地, 减少对周边群众干扰, 保护自然景观、名胜古迹, 促进社会经济发展, 采取措施节能减排。

(5) 坚持环境保护的理念, 重点是做好对原有景观资源的保护、利用和开发, 以及公路主体与原有自然及社会环境的融合, 做到“最小程度的破坏、最大限度的恢复”。合理选择线位, 尽量避免高填深挖, 对取弃土场等进行必要的防护, 尊重河流、小溪及自然排水系统, 不随意改移、压缩河道, 充分保护原始景观, 实现公路建设与环境保护同步发展。尊重当地民族习惯、文化传统, 体现“以人为本”的设计理念, 形成特有的公路景观环境。

4 总体设计要点

4.1 路线起终点的衔接

本项目路线的起点方案, 在设计初期就进行了重点研究和多方、多次论证, 鉴于当时诸多条件的限制, 最终本次设计起于阜新市南环路 (公路等级一级公路) , 致使高速公路网在该区域没有实现联网闭合, 是断头高速公路。但随着“突破辽西北、突破阜新”战略快速有效地推进, 阜新市的产业布局和城市建设发生了较大的变化。按照阜新市最新确定的城市发展总体规划, 在阜新市太平循环经济区已规划一条南北走向的城市道路 (纵一路) 。根据这些发展变化, 在本项目开工初期, 辽宁省交通厅适时启动阜新至盘锦高速公路北延伸线项目, 使其向北延伸至铁朝高速公路, 实现高速公路联网闭合, 使得最大限度地发挥出高速公路网的规模效用, 最终使得本项目起点方案没有留下遗憾。路线终点方案的选择受到路网规划条件限制, 与京沈高速公路交叉、与营盘高速公路贯通, 对现有盘锦枢纽互通进行改扩建, 实现三条高速公路的互通立交。

4.2 路线指标的总体运用

本项目路线方案的选择坚持标准选线、地形选线、安全选线、地质选线和环保景观选线的设计理念和方法, 提高环保景观设计, 转变设计理念, 灵活运用技术标准、指标, 做到线形均衡、行车安全, 实现公路建设与自然环境、人文环境的和谐统一。如最小平曲线半径、纵坡坡度等主要指标按照规范要求强制执行, 本项目最小平曲线半径采用1000m, 最大纵坡采用3.729%, 这些主要指标的灵活掌握, 保证了高速公路的运营安全。由于项目北部沿线地形较为复杂, 沟壑纵横, 路线特点基本为越岭线、沿溪线互相交错。为更好地适应地形变化, 减少对自然环境的影响, 平面设计中, 主要依据山形、地势沿沟谷布线, 多采用对称型、S型等曲线组合, 通过平纵横综合设计, 合理确定直线的长度、方向和圆曲线的位置、半径等平面参数, 保证全线线型流畅自然, 同时, 最大限度地避免了大填大挖和切割山体。该段路线依据地形需要主要采用了1000～2000m的平曲线半径;其余路段根据实地情况采用了2400～4000m的曲线半径。路线指标的灵活运用, 使得本项目在保证行车安全的前提下节省了工程造价、最大限度地保护了自然环境。

4.3 路基的总体设计

本项目北段位于低山丘陵区, 选线时已综合考虑路线平纵横等多方面因素, 经过多次改线, 尽量保证路基基本填挖平衡, 结合高架桥、隧道方案避免出现高填深挖现象。同时考虑到大挖方边坡防护存在占地多、破坏环境、不环保、不经济、后期维护多、存在安全隐患等缺点, 道路选线时已考虑尽量减少挖方和采取相应工程措施, 避免削山坡的现象发生。路线设计过程中, 经过平纵方案的优化, 本项目填高基本上控制在20m之内, 挖方最大高度控制在30m之内。南段平原区软弱地基段, 根据软弱土的工程性质、土层厚度, 制定了控制填土速率、碎石桩等处理措施;砂土液化路段, 对于桥头路基、锥坡等重要路段, 针对该段地震烈度、液化等级采取碎石桩消除其砂土液化。

4.4 路面的总体设计

在满足交通量、道路等级对路面的使用要求前提下, 结合沿线气候、水文、地质及筑路材料的分布情况, 本着因地制宜、合理选材、方便施工、利于养护及积极采用新技术、新工艺的原则, 进行路面综合设计。根据本省已建项目情况, 结合本项目沿线料场的情况以及路线方案综合确定路面结构类型如下:主线及互通立交、服务区匝道采用沥青混凝土路面, 收费站采用水泥混凝土路面, 路面总厚度均为71cm。

4.5 桥梁的总体布局与设计

本项目桥梁结合水文计算水位和桥位前后挖方高度、隧道位置确定桥梁设计高程。设计选用桥梁上下部结构形式时, 主要考虑能够适应山区及平原区地形、地势、地质、交通运输条件, 并结合本省多年来高速公路成功的设计、施工经验以及施工技术水平、实际能力等合理取用桥梁上下部形式。空心板、T梁、箱梁等作为成熟的中小跨径上部结构已经在本省使用多年, 并且拥有构造简单、受力明确、工艺成熟、行车舒适、质量易控、吊装重量轻、后期养护费用少等特点, 故本次设计采用其作为一般桥梁的上部方案;需要考虑景观的地段, 如公公分离式立交桥及互通区内的匝道桥优先考虑采用空心板或箱梁。

4.6 隧道的总体设计

本项目共设隧道一座—海棠山隧道, 该隧道为长度超过3km的特长隧道, 采用分离式隧道形式。隧道平面布置主要根据路线总体走向设计, 在隧道轴线选择过程中充分综合考虑了隧道及两端接线、地形条件、环境条件、隧址区工程地质条件及工程造价等诸多因素。洞门设计以“早进晚出、结构简洁、融于环境、自然和谐”为原则, 最大限度地降低边、仰坡开挖高度, 减小对洞口自然景观的破坏。隧道按新奥法原理进行洞身结构设计, 即以系统锚杆、喷混凝土、钢筋网、钢架组成初期支护与二次模筑混凝土相结合的复合衬砌型式。

4.7 互通立交的总体布局与设计

高速公路总体设计中, 要充分考虑互通立交的布设, 要注意互通立交间应满足最大与最小间距要求, 互通区主线平纵面技术指标要满足互通立交设置要求, 在设计中不仅要求互通立交满足其交通功能, 同时也要考虑工程造价以及与环境的协调性。本项目共设置一座枢纽互通立交、四座喇叭形互通立交;其中盘锦枢纽互通立交通过交通流分析, 进行了改扩建与拆除新建的比较, 并经充分的技术、经济以及社会影响等多方面的论证, 最终采取了改扩建的变形苜蓿叶方案;其余大板、大市、北镇、沟帮子四座互通均采用了单喇叭A型互通, 与交通流匹配。

4.8 沿线设施的总体布局与设计

本项目设置服务区一处, 即北镇服务区, 服务区的布局过程中充分考虑了沿线社会经济状况, 靠近沿线城镇—锦州北镇, 便于服务区的物资采购与运输;同时服务区设计中注意了与周围景观的协调及服务区自身的景观设计, 为到服务区停留的人员提供良好的休息环境, 也为当地旅游资源起到宣传作用。

4.9 环境保护与景观的总体设计

环境保护与景观设计应本着环境是人类生存之本的理念;以保护沿线生活环境和自然环境, 提供和谐的公路景观为指导思想, 重点对原有景观资源进行保护、利用和开发, 设计中尊重当地民族习惯、文化传统, 体现少数民族风情, 使得公路主体与原有自然及社会环境更好的相融;并且遵循最小程度的破坏、最大限度的恢复、防治并重、因地制宜、分期实施、确保环境质量的设计原则。力争打造出一条生态路、环保路、景观路、旅游路。

5 结语

阜新至盘锦高速公路现已全面开工建设, 回顾整个设计过程, 发现总体设计对于公路、特别是高速公路具有十分重要的意义, 它的成功必须是在全面、深刻的分析项目特点的基础上, 制定易于操作的总体设计原则, 处理好公路与自然及社会的融合, 把握好公路自身路线、路基、路面、桥涵、隧道、沿线设施、环境景观等专业的设计要点。本项目的总体设计目前看比较好的解决了上述问题, 但仍须全线通车运营后实际进行检验。

摘要：根据阜新至盘锦高速公路在公路网中的地位、作用、功能, 结合沿线自然生态环境、地形、地质、水文、资源等自然条件和沿线人民群众生产、生活需要, 制定了有针对性的总体设计原则, 确定了项目路线、路基、路面、桥涵、隧道、沿线设施、环境景观等的总体设计原则。

关键词：阜新至盘锦高速公路,总体设计原则,总体设计要点

参考文献

[1]张小剑.大广高速公路黄石至通山段总体设计[J].交通科技, 2009 (3) :100-102.

浅析山区三级公路选线设计 篇5

在山区三级公路路线设计中首先要考虑生态环境,同时灵活运用曲线定线,注重线形的连续性,使路线与地形相协调,满足平包竖的整体原则.在选择顺河绕行或架设桥梁和隧道贯通方案时要谨慎比选.

作 者：余新崇 杨杏平作者单位：余新崇(温州市交通规划设计研究院永嘉分院,浙江永嘉,325100)

杨杏平(永嘉县交通局交通建设服务中心,浙江永嘉,325100)

基于山区公路路线设计的简述 篇6

摘要：公路路线设计具有综合性和复杂性的特点，它对公路设计中的各个方面都会产生比较重要的影响，特别是对山区公路而言，路线设计方案的选择直接关系到工程的造价控制、公路网络结构、以及公路交通的安全状况等。因此在进行山区公路路线设计时，必须要综合考虑各方面的影响和制约因素，并经过实地勘察，设计出一条最为科学、合理、经济的公路路线。

关键词：山区公路；特点；影响因素；路线设计

1.山区公路路线设计的重要作用

相较于其他公路的路线设计，山区公路的路线设计更容易受到地质地形、水文以及气候等自然因素的影响。从一定的角度来看，在山区公路的路线设计中最重要的因素即是山区的自然条件。由于山区的地质条件往往都是十分复杂、恶劣的，导致山区公路的建设施工难度很大。山区公路的路线选择在各个方面均会受到实际环境的影响，例如，地质方面的地质构造以及土质构成等、气候方面的泥石流以及降雨等，这些因素都制约着山区公路的路线选择。此外，山区的山脉走向一般具备着一定的规律，使得山区公路的路线选择通常以山脉走向为基准，特殊情况需要进行隧道工程作业。因此，山区公路的路线选择对于山区公路的建设施工有着十分重要的作用。

2.山区公路路线特点

地形和地质条件对山区公路路线的影响比较大，这就造成山区公路路线呈现出以下几个特点：1）特殊性。山区独特的地理环境特点决定了公路要克服高程障碍，公路路线需要沿着山脊线、河线、或者是越岭线进行选择。同时，公路路线不仅受到平面指标限制，同时还要受到纵向指标控制，因此需要根据山区地形的变化情况进行展现，从而达到预期的高程。2）复杂性。山区地形险峻，地质构造复杂，且气候多变，公路需要跨越不同的生态环境、气候环境、以及地形地质等，因此路线方案需要根据各个路段的具体情况进行选择。3）变化性。由于山区公路沿线的生态环境较为复杂，在建设的过程中会出现各种意想不到的情况，因此公路路线设计方案需要根据具体的建设情况不断进行调整和完善，确保公路的质量和安全。

3.山区公路线形设计原则

坚持环保选线，最大限度保护生态环境。虽然建设公路是经济发展的需要，但山区公路因其要求的线形指标较高而所处环境复杂，平纵面线形不可能与地形完全吻合，对环境破坏较大。故其路线设计应从环境保护的角度出发，本着“不破坏就是最大的保护”的原则，将公路自身的平纵面线形、路基宽度、构造物及沿线设施等与沿线自然特性及人文景观融为一个有机的整体，尽可能在设计前期阶段将公路建设对环境的破坏降至最小，以满足社会可持续发展的需要。主要措施有：

3.1坚持地质选线的原则，避绕工程地质不良区域

由于山区地质构造复杂，有些灾害具有极强的隐蔽性，处理不当会对公路施工和运营带来不可估量的影响，还将直接影响区域的自然环境。因此，在设计过程中，应加强地质调查和勘察工作，在选线时尽可能避开具有潜在流失源的不良地质路段，如易滑坡山体、流沙地段等，坚持地质条件决定路线走向，减少山区水土流失，避免造成新的地质灾害。

3.2坚持地形选线的原则，路线布设与地形相协调

路线走向尽量与河流、山川相吻合，不强拉直线，硬性切割地形，要顺势而行，且注意对生态敏感地区的影响。公路运输线路长，其间会穿越各种生态系统，如：各类自然保护区、野生动植物保护及栖息地、水土流失重点防治区、森林公园、成片林地与草原、水源区、湿地等。公路在穿越或接近这些地区时，有可能影响到这些地区的生态平衡，破坏自然资源。因此山区公路建设应尽可能保证原有生态系统的连续性，注意避让环境敏感区。

3.3节约用地的原则

土地，尤其是耕地，是偏僻山区极其宝贵的自然资源。公路建设不可避免地占用土地，会加速减少本已不多的耕地，加剧对剩余耕地的压力，因此在路线方案布设时应时刻考虑尽量减少对耕地的占用。

4.山区公路平、纵、横设计

4.1平面设计要点分析

一条线方案是我国的公路设计人员在对山区公路路线进行规划设计时的首选。直线形的设计方法是我国的公路设计者在进行公路线路设计时所采用的主要方法，设计时要对公路的等级以及路线所穿越之起和路线的控制条件进行综合的考虑。第一，对于山区要进行地形特征的分析，将地形作为主要的控制因素，将纵断面线形作为主力，结合起横断面和平面进行公路路线的确定。第二，对于平原或者是丘陵较少的山区来说要将平面地物障碍作为路线设计的控制因素，将路线的平面作为主导，再联系横纵断面进行路线的设计。第三，对于特殊地貌的地区来说，要将地质特征作为公路路线设计的主要依据，此时的主导性因素就应该是避免重大地质灾害的发生将平面与横纵三个方面结合起来进行路线的设计。

4.2纵断面设计要点分析

第一，在凸形竖曲线半径的设置的过程之中，当地的地形与地貌都会对山区公路路线的设置产生一些抵制作用，连续的大纵坡小半径竖曲线与短平曲线的结合出现的资料较多。在山区地形与地貌的影响之下会缩小驾驶人的视力范围，对于前方路线的去向判断会容易出现错误。这时，应当加大凸曲线半径，但是要以不过多地增加工程量为准，从而确定车辆的行驶安全。第二，在進行凹形竖曲线半径的设置过程当中，如果增加凹曲线的半径会加大工程量。在山区当中，因为公路的纵坡一般来说较大，起伏较多，所以，如果凹曲线的半径进行过大的设计，就会影响公路排水系统的功能。这就会对公路上行驶车辆的安全造成一定的威胁，所以说，在进行设计时不能为了实现高指标的目的而盲目进行凹曲线半径的加大。

4.3横断面设计要点分析

车辆驾驶人所能说通的远景交通量是进行山区横断面设计工作的要点所在，在车道增加的情况之下，山区公路的横向宽度就会加大很多。一般来说，山区公路与其它的普通公路有大的不同，对于山区来说，车辆的增多，就会使得此样的山区公路路线设计显得过于呆板。所以，本人认为，在进行山区公路的横断面设计之时，可以将公路的上下行线进行合拢，也可以将二者分开来，顺应山区自然条件，进行合理化设计。

5.山区公路的边坡治理也是不容忽视的重要问题

随着公路等级的不断提高，边坡防护也越来越受到重视。山区公路，高填深挖较多，边坡加固和防护措施如果不得力，极易引发各种边坡病害。因此，在山区公路勘察设计时，对路基设计，尤其是在高路堤、陡坡路段和深路堑处，要不同于一般路基，应精心设计，使边坡处于安全稳定的状态，对山区公路边坡防护更应给予积极关注。注意事项有：

（1）设计单位要重视前期勘察工作，尽量将地质、气候、水文等情况掌握详细些，为搞好设计提供准确的第一手资料；

（2）尽量减少高填深挖，而用桥梁和隧道代替，这样既可以减少对自然环境的破坏，也可消除或减轻为搞好边坡防护与加固带来的问题，从而减少山区公路的隐患。

（3）目前治理边坡的技术较多，主要有抗滑桩和锚索加固、预应力锚索+地梁、SNS柔性防护系统、三维植被网植草防护、土工隔栅和土工布、土工模袋混凝土、夯（冲）击式压路机等方法，具体处理措施可根据具体情况选用。

6.结语

由于山区的地理环境十分复杂，在进行山区公路的路线设计工作时就特别需要注意山区公路路线所具有的特殊性，以确保相关技术指标与建设施工质量。此外，山区公路的建设也有助于当地经济得到更好的发展，所在确保山区公路的施工质量与道路安全的基础上，山区公路的路线设计也需要考虑到公路周边的生态环境保护问题，让山区公路成为一道靓丽的风景线。

参考文献：

[1]陈光.山区公路路线设计应注意的几个问题[J].公路交通技术，2004，（3）：4-5.

公路总体设计和选线问题 篇7

公路总体设计、选线是一种技术等级要求较高的线形带状工程。其主要是指在全面考虑建设规模、设计标准的基础上, 对整条公路线的总体布局, 专业、综合设计。在进行公路总体设计时必须考虑到方方面面的各种因素, 以防出现布局不合理、设计不和谐的缺陷。同时在确保公路总体设计合理, 满足自身功能的前提条件下, 要使建造出的公路和大自然巧妙地融为一体, 达到一种完美的平衡。

1 公路总体设计方法

其一, 公路总体设计的技术标准要坚持以交通功能为主, 同时还要兼顾保护自然环境、公路景观及工程造价等。依照公路在整体规划网络中的层次、功能需要、沿路地形、地质条件等设计出公路等级、公路速度等。然后需要按照设计的交通量、服务能力, 全方位考虑公路功能、投资力量等因素以此确定标准横断面的宽度等。其次, 依照不同的地形特点, 需要科学、合理地确定地形类别、然后设计出路段长度, 不同的设计速度以及不同路基设计宽度的衔接点等。

其二, 公路的路基一般是以路堤为主, 在设计路基高度时要合理控制工程造价, 占用土地面积等, 同时还要考虑到通航河流净空、交叉道路净空, 以及路面横向排水、路基变形等等。从面到带, 再从带到线了解工程地质、水文状况, 大型地质自然灾害的分布范围, 分布状态等各种因素对工程的影响等等, 以保证路基长时间处于干燥或者干湿状态条件下的最小填土高度。若出现高填、深挖的情形, 可以和架桥、建隧等方案比较论证, 针对有重大地质灾害的地方在论证之后需要确定避让方案、绕越方案等。其次, 在确定路基设计高度时尽可能采用建筑高度角低的桥梁上部架构, 实施主线上跨、下穿方案的比较等。防护路基需要依据路基的填挖高度、沿线地形、景观设计特征等, 运用不同形式的防护种类, 比如:骨架支护下的植草、客土喷播技术、边坡植草以及三维网植草技术等等。为了更好地保护土地资源, 还需要设计好路基的排水、取土以及丢弃土的工作, 在工程量较低的条件下尽可能最大限度地节约土地, 并充分利用荒地、废弃地, 结合沿线的河道治理、水利建设等进行总体设计。

其三, 桥涵的总体设计, 需要依据功能与发展的要求合理布局, 促使结构安全耐用、经济合理, 同时造型特征和自然环境相协调。针对中大桥、需要从国民经济发展的角度思考, 通过比选, 从整体布局来确定桥位, 以此作为控制点, 使其和路线走向相符, 路桥的衔接合理。其中设计桥孔时除了需要满足设计流量、水位以及通航需要之外, 通常不能压缩河床, 若有防洪、通行等特殊要求的河堤一定要保留人、车通道。桥梁的结构要依据自然地质地形条件、河流的特点, 水文、材料等因素综合确定, 尽可能做到施工标准化;在设计小桥时要充分考虑到路线两侧的通行条件, 尽可能充分发挥桥的功能。涵洞的设计要根据其使用性质、路基填土高度、泄洪流量以及材料供应情况等设计, 选用钢筋混凝土盖板涵、石拱涵等。

其四, 隧道的总体设计, 需要依据坚持以人为本, 安全第一的原则, 全面考虑公路的总体作用, 全方位分析土地资源、自然景观以及公路的主要功能, 尽可能将隧道安排在地质条件较好的稳定地层中, 这样才有利于保证隧道主体结构的稳定、可靠, 在客观上也会降低养护费用。隧道选址时要符合公路路线的选线要求, 促使隧道洞外连接线和隧道线形相符, 避免穿越工程地质、水文条件较复杂的地段, 结合选线总体规划、交通运输条件以及周边地形条件、营运条件等综合比较选择, 如有必要可在较大面积综合地质勘探的基础上确定好路线走向、平面位置。隧道的平面、纵面、横面设计都必须协调合理, 平面线形合适, 停车时的视线距离满足要求, 保证汽车顺利地通过隧道, 而纵面的线形要适度平缓, 坡度可设计为单向坡, 保证排水的迅速流畅。横面设计需要符合公路建筑限界、通风的要求, 而机电设施的安装、施工等也要符合各种布置要求。针对隧道运营管理的设施, 则按照可靠使用、经济先进的设计原则, 确保人、车、路以及附近的工程设施形成有机统一的交通系统。

2 公路选线问题

公路的选线方案是路线控制点的连线, 需要根据公路网规划、公路功能等级, 以及运输体系的整体布局, 全面考虑社会、经济以及地质条件等各种因素后拟定出路线走向。首先, 在确定路线控制点时, 除了要考虑路线起点、终点必须要连接的城镇, 交通枢纽之外, 还应该将特殊的长隧道、越岭垭口等特殊位置当作路线总方向的控制点。而路线的起点、终点需要依据路网的整体规划、城市规划等综合考量。当确定好路线的起点、终点之后, 需要为后续的工程项目预留一定长度的线形设计出接线方案。确定路线方案要按照安全、协调、环保的原则, 从工程造价、技术要求以及自然、社会环境方面综合比较分析, 制定出科学、合理的选线方案。

其次, 要坚持比选原则, 在路线设计的各个环节, 采用先进的技术手段, 深入研究路线方案, 在论证比较各个方案的基础上, 选择最佳的路线方案。由于影响公路选线的自然因素有很多, 尤其是在滑坡、崩塌及软土等地质不良的地带, 为了保证公路安全, 在选线时一定要避开这些地带, 同时缩小穿越范围。最后, 公路选线设计不仅要具有使用方面的功效, 还必须满足美学、景观方面的要求。公路内部之间, 内部与外部之间都要保持协调性, 才能促使人们产生生理方面的安全感、舒适感。其中内部协调是指纵面、平面立体、线形视觉的连续性;而外部协调是指公路和其附近的环境景观相协调。

3 建议

平原微丘地形高速公路的总体设计 篇8

1 指导思想与设计原则

1.1 总体设计的指导思想

以人为本, 是科学发展观的本质和核心。高速公路设计应采取一切有效措施, 保障公路设施的自身安全和运营安全;应推行公路设计安全性评价, 从根本上解决行车安全问题, 为公路使用者提供安全保障和人性化的服务, 提高高速公路交通的安全水平和服务水准。

平原微丘区地形平坦, 村镇密布, 道路纵横, 经济组团发达, 产业布局密集, 高速公路对区域经济的发展十分重要, 要求路线短捷、顺直, 强调线形舒展顺适、平纵组合协调合理, 达到行车舒适、视觉良好及快速高效的目的。在强调公路的功能和用路者利益的同时, 应正确处理好路线与环境特别是人文环境的关系, 高度重视环境保护设计和公路景观设计, 使整条公路与周围自然环境相互交融, 给高速公路使用者以独特的视觉感受。对于平原微丘区高速公路设计, 舒适和环保应处于第二、三位。

同时, 高速公路设计应重视经济性, 应树立全寿命周期成本的理念, 统筹考虑规划、建设、养护、运营的全过程, 系统解决工程结构的耐久性、抗疲劳性, 人车行驶的安全性, 养护维修的可行性, 防灾减灾的有效性, 以及环境景观的协调性等问题, 实现公路使用寿命更长、总体投资更省的目标。

促进技术进步与技术创新, 是公路持续发展的保证。没有技术创新作支撑, 不论多好的设计思路和方案, 只能是一纸空谈。应结合设计、施工实际对重大技术难点问题开展技术研究开发工作, 实现勘测手段和设计方法的创新, 广泛采用新技术、新材料、新工艺、新设备, 提高高速公路的设计质量。

综上所述, 平原微丘区高速公路的总体设计指导思想以“安全、舒适、环保、经济、创新”为宜。

1.2 平原微丘区高速公路总体设计原则

平原微丘区地势平坦, 城镇密布, 人口众多, 道路纵横, 灌溉沟渠发达, 土地肥沃, 耕地资源紧张, 软土等不良地质分布广泛, 这类地形的高速公路总体设计一般应遵循以下原则:

1) 路线总体方案布局应符合项目所在区域干线公路网规划总体布局的要求, 处理好拟建项目与干线公路网及其规划的关系, 合理选择交通流集散点位置, 充分发挥公路主干线为工程所在地区和沿线群众提供可持续发展条件和方便生产、生活环境的作用。

2) 路线总体方案应正确处理好与沿线城镇规划与发展的关系, 努力做到与所经地区的城镇规划形成良好的结合, 以“近而不进, 远而不离”为原则, 尽量不侵占城镇规划用地, 给城镇发展留下了足够空间;结合城镇规划及周边路网现状, 合理布设出入口位置, 发挥公路的最佳营运效益, 促进沿线各地的经济发展。

3) 结合工程所在地区的自然地理环境, 力求路线短捷、顺直, 灵活选用规范所规定的各种指标, 在合理的工程造价范围内, 尽量选用较高指标, 确保主干线的高水平、高效能和高质量, 同时严格控制工程造价, 做到安全、舒适、高效、经济。

4) 应处理好路线与不良地质地段的关系, 尽可能将路线布设在建设条件较好的区域, 尽量绕避工程地质、水文地质不良地带, 尤其是严重液化土、软土地带、湖泽湿地、煤矿采空区等, 以减少处理费用, 降低工程造价。

5) 应正确处理好路线与占地、拆迁的关系, 公路总体设计应尽量避绕电力、电讯、国防光缆等重要设施和工厂、学校等公共设施, 减少拆迁;应最大限度地降低土地征用规模, 特别是高产田、经济作物田, 以保护当地人民赖以生存但日益紧缺的土地资源。应合理确定取土坑占地和临时占地复耕以及居民搬迁的实施方案。

6) 在高速公路总体设计中, 必须结合沿线实际情况, 最大限度的保持原有灌溉环境和灌溉格局, 合理布设桥梁、分离式立交、通道、涵洞, 为沿线居民生产、生活提供足够的互通条件。对现有农田水利布局影响较大的路段, 在路线方案总体布局时要与沿线乡镇政府和有关部门密切配合, 作好水系和农田的规划和调整工作。

7) 注重与周围环境的协调, 减少对环境特别是人文环境的破坏, 注意路线指标的连续、协调, 重视环保设计, 防止水土流失和噪音扰民, 加强路容美观, 路基防护与路容美化、绿化有机结合。对环境敏感的重点工程、重要路段的线位应进行反复比选, 深入研究, 综合考虑, 并充分征求地方政府意见。

2 平原微丘区高速公路总体设计要点

2.1 路线方案

平原微丘区高速公路的路线方案布置是一种平面几何模型, 注重考虑与区域路网的关系, 路线控制点主要为路线起终点、城镇或交通枢纽, 强调方案的交通功能。

平原微丘区高速公路一般都以重要城市、港站、码头或大型工矿基地为起讫或中间控制点, 其具体位置应根据路网规划的路线总方向和城市规划方案综合考虑选定。重要城市、港站等是公路交通量的集中生成源, 上下高速公路的车辆期望以最短行程出入, 城区车辆的集散应在相应的区域或路段内迅速完成。为此, 高速公路起终点位置宜靠近城市出入口或接于城市外环线上或修建支线联结。对于规划需要延伸的路线起、终点, 则对起、终点前后一定长度范围内的线形必须做出接线方案和近期实施的具体设计。

平原微丘区高速公路起讫点间路线与沿线城镇规划的关系, 是路线方案研究的重点之一。为吸引沿线交通量和促进地区发展, 路线不宜离开城镇太远。应结合城镇发展规划、国土开发、环境保护及高速公路的功能, 确定其连接方式和地点。总体设计中服务城镇的互通式立交的设置地点、规模、间距应结合高速公路与城镇的关系作综合论证。

平原微丘区一般干线公路网发达, 应充分研究路线与路网的衔接的关系。在路网结构上, 高速公路可能既有与规划干线公路相交叉的交通结点枢纽, 也有与规划公路主枢纽相联结的城市结点枢纽。这两类结点枢纽交织在一起, 就形成复杂的复合型枢纽, 不仅要具有干线公路网交通流快速转换的功能, 还要具有过境交通流快速通过和城市出行交通流快速集散的功能。对结点枢纽应进行一次设计, 同步或分期实施;同时对跨地区或省际接线应统一标准, 保障路网结构的协调与完整。枢纽型和服务型互通式立交的合理位置、间距, 应综合考虑相交道路交通、社会、自然条件等因素确定。

平原微丘区高速公路的路线方案比选主要围绕路线顺捷、与交通源的关系、减少拆迁、少占良田、避让不良地质、大桥桥位等方面进行。

2.2 技术标准与指标掌握

平原微丘区高速公路在拟定技术标准时, 主要依据公路网规划, 项目在路网的地位和作用, 从全局出发, 按照公路的功能和远景交通量综合确定, 一般以交通功能为主, 强调采用较高的技术标准。在全国公路网中, 国家级主骨架公路网占主导地位, 网中的公路应采用高的技术标准;而省级、区域级主骨架公路网中公路及连接两条主骨架公路的高速公路的技术标准一般要低于国家级路网, 但连接区域内经济组团或位于中心城市外围的进出口公路, 应选择较高的技术标准。平原微丘区高速公路应注意路线走廊的选择对技术标准的拟定产生的影响, 布设在不同的路线走廊, 其衔接的区域路网不同, 吸引的交通量会有较大区别, 一般需要采用不同的技术标准。平原微丘区地形、地质条件变化较少, 自然条件对技术标准的确定影响较小, 技术标准的变化一般由路段交通量的变化引起, 通常也只限于路基宽度和车道数的变化, 设计速度发生变化的很少。平原微丘区高速公路技术标准变化处宜设在互通式立体交叉处。

平原微丘区的地形、地质条件简单, 高速公路一般采用高指标, 以最大限度满足行车的舒适性。同时, 应灵活应用平、纵面指标, 以有利于环境保护, 少占农田及减少拆迁。平原微丘区高速公路宜采用整体式路基断面。

2.3 路基填土高度

平原微丘区高速公路路基基本以路堤为主, 路基设计高度是控制工程造价、决定占地包括取土占地的主导因素。平原微丘区路基设计高度除了满足干湿类型的路基最小填土高度等因素外, 主要受高速公路设置的大量横向通行构造物的控制。在总体设计时, 有高填路堤、通道组合方案与低路堤、天桥组合方案两种工程方案可供比选。高填路堤、通道组合方案是目前许多平原微丘区高速公路的常规设计方案, 高填路堤能够确保路基保持中湿或干燥状态, 同时地方道路下穿符合居民的出行习惯, 但高填路堤占用土地较多, 割裂视觉景观, 施工不当时路基病害多, 在软基路段处理难度大、费用高。低路堤、天桥组合方案是针对高填路堤、通道组合方案设计存在的问题提出的, 其占用土地较少, 行车安全, 工程相对经济, 宜与自然环境相适应, 利于高速公路今后的拓宽改造和沿线路网的可持续发展, 在我国土地资源日益紧缺和公路景观设计要求不同提高背景下, 具有很强的现实意义;但低路堤也存在路床不能得到充分压实, 需通过换填碎石等透水性材料保证干湿类型, 及被交路上跨改变当地居民的出行方式, 施工协调难度大等缺点。

在确定路基高度时, 应根据各地区不同的地质、土地资源、路网、水网分布、取土难易程度等建设条件, 对不同的工程方案在占用土地、工程投资、与环境景观协调、运营后使用可靠性、安全性、建设期和运营期社会影响等方面进行充分的论证分析。在工程投资相当或不过多增加投资的情况下, 应优先考虑节省土地资源, 与环境景观协调的低路堤设计方案。在选择采用高填路堤时, 也应通过严格控制通行构造物净空、对地方道路进行必要合理的归并及采用建筑高度较小的桥梁上部结构等措施, 控制路基填土高度, 以减少占用耕地资源, 节省投资。

2.4 土地资源保护与取土方案

高速公路是路基宽度宽、占地规模大的线性工程, 对土地资源有很强的依赖性, 近年来, 平原微丘区高速公路建设与土地资源紧张的矛盾日益突出, 因而, 高速公路总体设计时, 应从路线方案选择、降低路基填土高度及取土方案等方面考虑土地资源的保护问题。

在路线方案设计阶段, 借助航测遥感等先进手段对路线走廊方案进行深入、细致的分析, 结合占用耕地情况进行多方案的论证、比选, 在路线长度与工程量增加不大的情况下, 应优先选择能够最大限度节约土地、保护耕地, 并能充分利用荒山、荒坡及废弃地的方案。这样既利于少占高产农田和路基稳定, 又便于填方借土。

除了上述的路线方案选择和降低路基填土高度外, 科学合理地进行取土方案设计对保护土地资源也十分重要。平原区微丘区高速公路路基依靠借方填筑, 在沿线无高岗或低山丘陵取土且又缺乏其他可用料源的前提下, 为解决路基填料, 需占用大量土地取土。良好的方案是结合高速公路沿线包括水库建设、河道整治、渠道开挖等地方水利建设及农田改造规划, 设置集中取土场。对于路侧取土场, 应考虑复耕以及利用作为农业养殖场, 取土深度一般应不超过3m。对于具备复耕条件的取土场, 应优先考虑予以复耕。有条件的地方, 路基填料应尽量采用符合技术标准的工业废料和建筑废渣, 一方面为企业持续生产提供储渣、储灰场地, 避免渣 (灰) 弃置征用土地、污染环境;另一方面, 又解决了路基填料问题, 可节约大量的耕地资源。

2.5 环境保护与景观设计

公路环境保护设计应贯彻以防为主、以治为辅、综合治理的原则, 在工程设计开始即主动考虑环境保护问题, 通过设计上的努力, 开发利用环境, 尽可能地改善和提高公路环境的质量。平原微丘区地形和地质条件简单, 村镇密布, 高速公路环境保护主要体现在对社会环境的保护上。在路线方案主动减少占地拆迁、保护农田水利设施、与城镇规划良好配合及避让环境敏感点的基础上, 应采取有效的工程措施, 减缓噪声、废气对无法避让的环境敏感点的影响, 以及加强公路景观设计平衡和补偿高路堤对视觉环境的分割。

平原微丘区高速公路建设除连续的高路堤易割裂视觉环境和影响风土民情外, 总体对原有的自然景观和人文景观影响不大, 主要是处理好高速公路的内部景观问题以及与区域自然景观和人文景观的配合问题。内部景观主要包括立体线形和沿线构造物的造型、沿线的绿化、标志标线、边坡处理、沿线景点的造型与设计、道路的色彩等。

3 结语

总体设计是高速公路设计的核心与龙头, 必须正确把握总体设计的指导思想、设计原则及设计要点, 才能指导和协调高速公路的整个勘察设计过程, 提高高速公路的设计水平。

参考文献

[1]中华人民共和国行业标准.公路工程技术标准 (JTG B01-2003) [M].北京:人民交通出版社, 2004.

[2]高速公路丛书编委会.高速公路规划与设计[M].北京:人民交通出版社, 1998.

[3]刘朝晖, 秦仁杰.公路环境与景观设计[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[4]汪双杰.平原区高速公路路线总体设计[J].华东公路, 1993.

关于山区高速公路设计探讨 篇9

山区高速公路路线平纵面指标变化明显, 桥隧结构物比例较大, 设计难度也较大, 其在交通安全方面的问题主要归纳如下:受制于地形地质、造价等因素, 路线设计不可避免存在长大纵坡、桥隧路段以及一些平纵组合不佳的问题;山区高速公路部分路段不利气象条件较为频繁, 如局部路段雾、雨、结冰现象突出;山区高速公路交通组成中以过境车辆为主, 司机对线路熟悉程度不高, 且重载货车占有相当高的比例, 该类车辆的交通安全问题尤为突出。

2 山区高速公路设计阶段存在的问题

2.1 运行速度协调性

山区地形复杂, 路线平纵面指标变化明显, 桥隧结构物比例较大, 技术标准一般不大于100km/h。具体应用时, 速度协调性方面主要存在如下问题:

高指标卡低指标问题。运用《指南》对不同车型的期望速度计算时, 往往高于设计指标, 导致相应的很多指标都不能满足运行车速的要求, 这种问题也是客观存在的, 即所谓“高指标卡低指标”的问题。相邻单元的速度差产生的原因往往是由于平纵指标的配合不当, 提出相邻路段速度梯度的概念, 更能反映速度差的变化。当相邻路段速度差小于20km/h时, 建议对路线平纵配合进行核查优化。

长大纵坡路段的适应性较差。对上陡坡路段进行速度协调性检验, 可以判断速度变化位置, 速度降低程度, 提出设置爬坡车道以及降温设施位置等, 而下坡路段往往出现路段速度差为0的现象, 但该路段往往是安全隐患较大处, 运行速度协调性无法对其检验。对该类问题, 应进行专项分析, 检查, 综合采取措施解决路段安全隐患。

小车与大型车的速度协调性问题。山区高速公路普遍存在大型过境载重车辆比例偏高的现象, 小车与大车运行速度差过大也会造成安全问题。此类安全隐患在大交通量下会集中体现, 隐患路段集中在隧道路段、纵坡路段、互通出口等处。

运行速度对大型构造物不敏感。目前指南只是针对路线的平纵组合的速度预测, 对大型构造物如:互通、隧道等缺乏计算模型。思路及对策:虽然运行速度在具体操作中存在瑕疵, 但其思路和过程提供了检验设计技术指标匹配性的可操作方法, 实际运用中应重点关注路段运行速度的协调性, 对用运行速度无法判别且客观存在安全隐患的重点路段, 应对其进行专项分析, 结合设计经验换角度审查路段安全性。

2.2 长大纵坡路段交通安全问题

山区高速公路由于山大沟深, 地形险要, 部分路段出现长大纵坡无法避免, 设置避险车道需要而且非常必要。从北京八达岭高速出现第一条避险车道开始, 到现在全国已经设计了多条避险车道, 对山区行车提供了安全保证。对策措施:对于计算得出设置避险车道的路段往往因地形受限无法设置, 或本身为路段构造物, 会引起造价较高。建议在附近2km左右挪动。

2.3 视距

山区高速公路视距检验主要分为停车视距检验和道路横净距检验, 两者均是为满足司机遇到障碍物时有足够的停车距离, 且两者应结合起来检验。措施:解决山区高速公路横向视距不足的措施:标线外侧偏移, 压缩硬路肩;外侧超车道的护栏内偏或外侧护栏外移 (外侧土路肩硬化, 提高护栏防撞能力) ;加宽中分带, 加宽圆曲线半径等;运行车速跟设计车速的横净距值相差2m以上时, 建议分幅修建分离式路基。

2.4 路线平纵组合的安全评价

由于没有对平纵面线形组合定量评价的标准, 且依据《指南》无法解决下述问题:长直线加小半径路段;小偏角圆曲线;凸形竖曲线坡顶弯坡路段;凹形竖曲线底弯坡路段的安全胜。在实际项目操作中主要检查如下几个方面:在凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线底部, 不得插入小半径平曲线, 该处的竖曲线半径与平曲线半径的比值不宜小于20, 并且凸形竖曲线的顶部和凹形竖曲线底部不得与反向平曲线的拐点重合;当竖曲线半径与平曲线半径的比值小于20时, 应按照驾驶员的视线高度做透视图检查, 结合运行速度和视距要求, 确保视距范围内不出现暗凹, 也应避免在前方更远视线上出现暗凹;直线段内不能插入长度短、半径小的竖曲线;小半径竖曲线不宜与缓和曲线相互重叠;应避免在长直线上设置陡坡;对路线透视图逐段进行检查, 要求行车视线范围内地形与平面线形迹象清晰连续, 确保路面和路侧状况不至于形成暗凹等模糊不清或误导信息通过上述检查, 在一定程度上能弥补因运行速度计算的不足带来的问题。此类问题仍应归结为路线设计的协调性问题, 强调路线线形过渡一定要均匀, 不能突变。

2.5 超高

超高设置不当, 会引起汽车爆胎、侧翻等问题, 安全评价应对全线超高设置的合理性进行核查。车辆侧翻是车辆在行驶过程中绕其纵轴线转动90°或更大的角度, 以至车身与地面相接触的一种极其危险的侧向运动。应综合考虑转弯半径、路面排水、运行速度以及路段气候特征等, 全面核查满足设计车速下超高的设置是否能满足运行速度的要求, 对于差异较大路段应调整, 使之更满足实际运行状况。

2.6 交通安全设施

山区高速公路交通安全设施设计在传统山区高速公路设计中存在的问题如下:交通安全设施设计与路线线形设计配套不够, 起不到“道路使用说明书”的作用;“被动防护”以及“容错”设计欠缺, 不能满足山区高速公路安全的需求对策:交通安全设施与地形、路线结合密切, 应重点关注路线线形的技术指标及其组合, 这种情况下, 安全评价的作用又显得尤为突出。而且很多项目的安全评价中对路线提出的整改意见及建议, 往往量地质地形、耗价等综合因素限制, 很多安全方面的问题及措施都需要由交通安全设施来弥补, 所以安全设施中落实安全评价也是个非常严肃的问题, 必要的路段可灵活设计。通过对多个项目的安全评价中, 总结山区高速公路交通安全设施的灵活设置主要体现在如下几个方面, 在细节中体现安全:不拘泥于设计车速, 根据运行速度预测结果对高速公路进行限速;对相邻路段速度差相差过大路段, 做出相应交通工程措施;谨慎处理视距不良路段, 如开挖视距台阶、加宽中分带等往往造价较高, 建议该路段进行合理限速;对存在不良气象路段应做针对性设计, 如:限速的合理设置、设置轮廓雾灯等。

3 结语

山区高速公路的运营安全是一个世界性问题, 从设计的角度进行安全评价仅能为日后运营环境提供尽可能多的人性化设计理念, 要从根本上提高交通运营安全, 降低交通事故, 应通过法规、运营管理等措施进行综合治理, 如控制超载、超速和改善车辆的性能等。

参考文献

高速列车车载智能化系统总体设计 篇10

2011年6月, 举世瞩目的京沪高铁开通, 新一代高速列车成功投入运营已安全运行两年多, 以其优良的表现赢得了世人的赞许和认同, 同时创造了世界铁路运营试验最高速486.1km/h, 在速度、安全、舒适、节能等技术指标均达到了世界领先水平, 已成为为引领世界高速列车发展的方向。目前, 包括时速200-250公里、时速300-350公里及新一代高速列车在内的“和谐号”CRH各型动车组已累计上线运营700余列, 如何在复杂多变的运行环境下保证大规模高速列车持久安全运行, 是目前研究的重要方向。

高速列车本身是由4万多个零部件构成的复杂装备, 目前列车网络控制系统主要进行列车运行的控制、列车设备状态的监视、故障诊断及数据存储, 关键性能参数监测量少, 数据分析能力偏弱, 尤其是不能提供历史故障数据, 不具备自学习的功能。大部分车辆故障只能在动车组回库后, 通过测试、试验、检查线路的方式进行故障处理, 因此, 建立车载智能化系统可以对走行、牵引、制动等直接影响行车安全的关键系统与部件进行动态监控、智能诊断与在途预警, 实现事故主动预防与故障快速处置, 并可以通过车地无线通信系统实现车地数据传输。

2 车载智能化系统构成

车载智能化系统是在既有高速列车网络信息控制系统基础上, 集成目前流行的物联网、互联网以及车载智能传感网的多网融合系统, 对列车运行状态、各关键部件进行实时、完备、准确的检测。车载智能化系统总体包括车载智能感知网络、车载数据处理中心、车载无线通信系统等系统, 总体方案如图1所示, 系统构成如图2所示。

2.1 车载智能感知网络

车载智能感知网络由车载感知网络节点、车载智能数据采集终端、新增传感器、新增电子标签、以及全景摄像机等组成, 车载智能感知网络总体方案如图3所示。

2.1.1 车载感知网络节点及传输

车载感知网络如图4所示, 每个车厢设置车载感知网络节点, 并两两相联构建了一个车载感知环网。车载感知网络节点具有感知列车动态信息和信息传输的功能。它接收来自重要设备动态监控信息数据, 对数据进行一定处理后, 将数据送至车载数据处理中心进行数据归类和融合, 并将数据通过车底无线模块送至地面数据中心 (进行专家诊断) ;车地无线模块接收地面数据中心的预警信息与旅客服务信息, 在车载数据中心完成信息归类和融合后, 最终通过车载感知网络将数据送至车载人机交互终端, 实现预警提示及旅客信息交互。车载感知网络, 实现了列车监测信息、控制信息、多媒体信息及用户交互信息的融合。

2.1.2 传感器加装

高速列车是一个复杂的系统, 其高压系统、牵引系统、制动系统、列车控制系统之间耦合程度高, 一个故障往往有多种因素造成。因国外对华技术的封锁, 从现有列车网络控制系统获取和新增监控信息都存在很大的困难。出于安全评估与科学研究需要, 通过对现有高速列车重要部件新增传感器进行监控, 并及时给出预警和报警信息, 可提高故障定位的准确性, 提升乘务人员对故障快速处置的效率, 实现由定期维修向状态维修的转变, 降低运营维护成本。

2.1.3 电子标签的加装

电子标签用来存储列车和主要零部件的履历信息 (制造信息、维修记录、故障记录等) 。智能列车选择对车辆运行安全和在列车运营过程中需要经常维护维修的零部件加装电子标签, 以保证动车组履历信息的规范性、准确性、一致性, 实现动车组从生产制造、物资供应、在线运用、检修维护等环节进行全方位的跟踪管理, 确保高速列车的维修质量和运行品质。电子标签安装于车体、转向架、牵引系统、制动系统、网络控制系统、空调通风等系统的关键部件或定期检修相关部件, 当信息发生变化时, 采用人工读取和无线传输方式将数据传输到数据中心。

电子标签信息分为三个部分:标签ID号、标签初始化信息、检修信息。标签ID号:64位全球唯一编码, 由数字或英文字母组成标签初始化信息:本信息包括产品标识码代码和生产日期代码, 在零部件的全生命周期内不可更改检修信息:动车组零部件维修后, 将检修信息写入电子标签。

2.1.4 全景摄像机

为进一步掌握高速列车运行信息, 以便在列车遇到故障时能够及时排除故障, 协助指导列车司机快速、正确的排除故障, 保证列车的安全运行, 在司机室加装全景摄像机。

2.2 车载数据处理中心

车载数据处理中心, 包括主机和显示器, 如图5所示。车载数据处理中心主机是智能列车数据集中处理、在途预警、统一传输的电子设备;车载数据处理中心显示器实现的功能主要有基本信息显示、运行数据显示、在途预警和报警、历史故障查询、应急故障处理指南、人工故障录入和零部件履历信息等。

车载数据处理中心具有五大功能模块:

(1) 数据接入:列控网、传感网、标签信息的数据接入与融合;

(2) 数据存储:实现列车动、静态数据的分类存储;

(3) 数据处理:产生预警和报警信息, 为故障处置提供专家支持;

(4) 数据显示:为司乘人员提供应用界面;

(5) 数据发送:监控数据的车-地传输。

车载数据处理中心具有以下主要功能:

(1) 基本信息显示;

(2) 运行数据显示;

(3) 在途预警和报警;

(4) 历史故障查询;

(5) 应急故障处理指南;

(6) 人工故障录入;

(7) 零部件履历信息。

2.3 车载无线通信设备

车载无线通信设备主要实现车地信息的无线传输, 主要包括车载基站、WIFI和天线。通过GPRS实现列车状态数据和故障诊断数据的无线传输;通过宽带实现旅客服务信息的传输;通过WLAN实现动车组运行数据和故障数据的无线下载。

2.4 车在旅客服务设备

车载旅客服务设备主要包括旅客服务终端和旅客信息服务器, 主要实现旅客导向服务、公共信息服务和出行决策支持;实现旅客移动通信和互联网服务。

3 系统设计原则

(1) 为保证高速列车的安全可靠运行, 新增设备对高速列车只起监控作用, 与原有的列车网络控制系统通过车辆总线接口。新增设备故障不会影响高速列车的正常运行;

(2) 充分利用车上空间, 车内安装的新增设备或部件不能影响列车的内装整体效果;

(3) 新增设备 (电子标签、传感器、智能化设备) 满足车辆的技术要求 (可靠、稳定、环境适应性、耐电磁干扰等) ;

(4) 根据高速列车运营安全评估的需要, 合理确定安装电子标签、传感器的数量, 优化其安装位置。

4 车载智能化系统验证

目前, 按照“方案设计、技术设计、施工设计、试验验证”开展了传感器、电子标签、车载数据处理中心及显示器等设计, 确定了系统部件的工程实施方案, 并进行了加速度传感器、摄像头、WIFI、车载数据处理中心主机及显示器关键部件的装车试安装, 同时部分零部件已进行装车试验验证, 系统进行了车载感知网络节点、各类传感器、车载数据中心等系统的“1比1”地面仿真模拟试验。

5 结论

高速列车车载智能化系统完成车载智能化系统集成方案设计, 完成智能化样车车载智能化设备、传感器等工程化施工方案, 开展了车载智能化系统的“1比1”地面仿真模拟试验, 满足试验要求。

参考文献

[1]王江涛, 王剑, 蔡伯根等.基于GPS和RFID技术的铁路信号设备巡检系统[J].铁道学报, 2006, 28 (5) :90-94.

[2]张志荣, 张龙江, 孙建华等.基于RFID的铁路物流电子识别系统[J].大连交通大学学报, 2011, 32 (1) :106-109

[3]张建兵, 陈鑫, 彭杰等.轨道数据动态采集检测技术试验平台的设计与实现[J].仪表技术与传感器, 2012, (9) :24-26, 29.

[4]陈永翾, 陈向东.单片加速度传感器的列尾脱钩检测装置的设计[J].铁路计算机应用, 2006, 15 (2) :35-37.

山区高速公路总体设计 篇11

连云港至霍尔果斯国家高速公路横贯我国东西，是国家“五纵五横”综合运输大通道中的组成部分。在国家、区域和河南省高速公路网中均具有十分重要的地位和作用。原老路技术标准为：设计行车速度为100 km/h，路基宽度24.5m,标准四车道高速公路，改扩建技术标准为：设计速度100km/h、双向八车道高速公路，整个改扩建实施过程中，原老路必须保证通行。

连霍高速函谷关段位于河南省三门峡西互通西约15公里处，属于黄土丘陵地区，北临黄河，南面高山，前后路段沟壑纵横，整个路段地形地势异常复杂。

2.函谷关段现状

函谷关段（K849～K856）原老路线位布设在紧靠黄土塬根与黄河间的二级阶地后缘，南高北低，原老路路基中线距阶地黄河边缘最近处180m。现有道路基本为长大深挖或半填半挖路基。北侧黄河边横向地势起伏变化无常。

陡坡深挖路段半挖半填路段

原老路在K844+405处跨越弘农涧河（设有弘农涧特大桥）后，在K845+090～K845+960范围内设灵宝互通，接着路线在K846+190～K849+190连续上坡，前后设计高程差达100米，其中有两段600米长5%的纵坡，中间用一段坡长300米2.5%的缓坡相连，并且连续挖方，平均挖深27米（如上图片所示），随后于K849+270处设西寨1号桥，此处达到本设计合同段全线最高点，也是距离黄河最近点，随后路线又连续下坡，到K851+690下坡至坡底。

3、改扩建控制因素

综合本路段具体情况，改扩建主要控制因素总结如下：

①路段本身位于长大陡坡上，坡底紧接着灵宝互通和泓农涧特大桥，坡顶处有西寨大桥，路段前后的重大结构物都制约了总体方案的设计。

②北面濒临黄河，老路中心离黄河边最近处只有180米，工程安全受到一定程度的影响。

③南边郑州至西安铁路客运专线两次从老路地下穿越老路，扩建部分道路实施受限。

④老路南边紧挨着函谷关风景区和国道G310，使总体设计线位布设受控。

⑤原老路连续近3公里的陡坡，两段纵坡5%，坡长600米的路段相连，达到规范规定极限。

⑥原老路在此路段连续3公里的深挖方，挖方深度达30米，防护工程量巨大，对环境破坏严重。

⑦原老路南侧是陡峭的黄土地质高山，挖则挖不透，布设四车道单洞隧道则技术难度大（目前世界上尚无成功先例）。

4、本路段所有可能的改扩建总体设计方案

本人有幸亲自组织了本路段的改扩建总体设计方案的论证，设计组经过反复的现场勘察，开会讨论，计算咨询，前后历经1个多月的专门研究，针对本路段所以控制因素，设计组提出了所以可能的总体设计方案如下：

方案A：沿着原老路北侧整体式加宽。

方案B：在老路南边远距离分离式路基，即在老路南边重新选择走廊带。

方案C：在老路北侧近距离分离式路基与高低路基组合。

方案D：在南侧完全避开郑州至西安客运专线，以分离式路基的方式加宽。

5、改扩建总体设计方案论证

总体设计方案论证是将每种可能的方案，先做出同深度的设计，全面的考虑其优缺点，然后对各方案进行研究论证比较，推荐最优方案。如上图所示，连霍高速函谷关段改扩建总体设计各方案论证如下

方案A：沿着原老路北侧整体式加宽，所不同的是在老路两段5%纵坡的对应路段，将新建路基下压5m，平面与老路拉开7m距离，采用1:1的形式放坡，将新建半幅路基纵坡降至4.7%。该方案需新增占地495.5亩，总造价78325.415万元（篇幅所限制，不再赘述详细工程量）。

优点：

①在于不需要设隧道，黄土路堑施工较方便

②易保通，因本项目整个实施过程中，老路不准短行，本方案整个实施过程对老路影响很小，施工安全容易保证

③对应原半填半挖路段设置一些桥梁通过，工程量相对较小，工程较为经济

④灵宝立交改造容易，互通内只需要改造主线及相对应的北侧两个出入口，整个项目实施过程中，互通交通影响不大

⑤和郑西客运专线交叉处均采用路基通过，工程安全较容易保证。

⑥只需拆除老路北侧防护，对环境破坏小，占地少。

缺点：是因为不设隧道，需要克服的高差较大，仍需设置2段4.7％的长大纵坡，同时距离黄河二级阶地边缘较近，最近处仅约130m。

方案B：路线从北侧加宽K842+806处穿过老路，走向原老路南边，以分离式路基形式离开老路，然后直走原老路南侧的黄土平台，于K856+710处穿过老路，顺接老路前方路段的北侧整体式加宽方案，中间设双车道隧道共计6041米，该方案需新增占地1046.8亩，总造价131136.213万元。

优点：

①此方案避开了郑西铁路客运专线函谷关隧道进口段工区，完全绕避开坡岸稳定存在不确定因素的路段。

②解决了连续大纵坡和大开挖的问题，新建道路最大纵坡2.85%。

③且路线直捷，线形舒适，路线里程缩短587m。

④南侧分离式路基使得桥梁荷载可以按新规范要求采用。大部分重型车辆交通量行驶在新建的4车道，可以充分发挥新建路面的承载能力。

⑤完全避开了原老路离黄河边较近的不安全因素。

缺点：受围岩级别控制，隧道需采用分離的独立双洞隧道，工程量较大，运营期对行驶安全有一定影响；灵宝互通立交需半幅移位设置，在弘农涧河东侧新修2条匝道、一条1km长南北向连接线与国道G310相接，并新建一处收费站。另外需要拆迁槐树原村部分房屋，对环境破坏大，占地多，工程造价很高。

方案C：线为北侧整体式加宽的改进方案。路线在灵宝立交匝道桥西侧偏向西北，沿孟村西边的东西向沟北侧展线，设置2235m长隧道，在现西寨1号桥北侧下方出隧道，建桥跨越西寨2号冲沟后路线布设在黄河二级阶地，该方案需新增占地338.37.亩，总造价118819.528万元。

西寨一号桥及跨越沟壑

优点：

①对环境影响较小，减少了开挖，减少占地

②设置隧道降低了纵坡，新建道路纵坡调整为2.5%，解决了大纵坡问题

③避免了拆除现有圬工边坡防护，土方数量较小

缺点：

①新建部分离黄河边更近，安全隐患较大。

②受地形及老路限制，需设置2座特长黄土隧道，长分别为4135m，3723m，洞口浅埋偏压严重，技术难度大，此种分离再分离的加宽方式变化，对行车更为不利。

③隧道出口原地面地势较陡，对自然环境的破坏较大，防护工程量大。

④仍不能解决原有长大下坡问题。

⑤对环境破坏大，工程造价相对较高。

方案D：此后自佛家湾南K842+690处偏离现有高速公路，然后走向基本平行于郑西铁路客运专线（与高铁函谷关隧道平距200m左右），继续以桥梁形式抬升克服高差，在西寨东南设置3837m长隧道，与K853+145处跨越老路，接后路段的北侧整体式加宽，该方案需新增占地208.37.亩，总造价115716.556万元。

优点：

①案避开了郑西铁路客运专线函谷关隧道进口段工区，

②完全绕避开黄河边不稳定的路段，

③解决了连续大纵坡和大开挖的问题，且路线里程缩短625m。

缺点：是工程量较大，造价高，灵宝互通立交需半幅移位设置，在弘农涧河东侧新修2条匝道、一条1km长南北向连接线与国道G310相接，并新建一处收费站。另外需要拆迁槐树原全部村庄，社会影响大。

6、改扩建总体设计方案论证

最终方案的选取：针对山区高速公路连续长大下坡路段的分析界定，《公路路线设计细则》9.2.9条提出“高速公路和一级公路的连续下坡路段，任意连续3km的平均纵坡不宜大于4.0%”，同时提出“连续长陡下坡路段均应通过交通工程安全设施的设置，严禁驾驶员采用空挡下坡，并控制合理的下坡速度”。而函谷关段连续长大下坡路段任意连续3km平均纵坡均不超过4.0%，严格意义上来说并未超出设计规范要求。基于规范细则上述解释，同时，结合交警部门多年的现场监控资料表明，此路段虽较为特殊，但却不是事故黑点。

故综合各方案的优缺点，设计组经反复比较论证，咨询业内知名专家，最终取得统一意见，即将方案A作为推荐方案（也是本项目最终确定的实施方案）。

7、结束语

公路总体设计方案是公路设计的灵魂，最终的选取是各种控制因素利弊取舍，各种方案优缺点相互博弈的结果，虽没绝对的最佳，却有相对的最优，笔者在这里要强调的是：科学严谨的工作态度是目标实现的保证，土地是不可再生的宝贵资源，自然环境是人类共有，作为设计者，在方案选取时，虽有取舍，但还需保留原则。

参考文献

1.交通部公路司.新理念公路设计指南

2.交通部公路司.降低造价公路设计指南

山区高速公路桥梁设计探讨 篇12

山区的高速公路路线方案的平、纵面的设计会受到山区复杂地形的影响, 使得山区高速公路的平面线形、长大纵坡及高墩桥梁等设计工作较难进行。山区高速公路中的弯、坡、高、长及加陡边坡等设计因素又会存在并互相影响, 这在一定程度上又加大了山区高速公路桥梁结构设计的复杂性。另一方面, 山区自身的复杂多变的地理环境及固有的构造物也给山区高速公路及其桥梁的日常养护及维修增加许多的困难, 所以我们在进行桥梁设计工作时, 还应重视构造物的耐久性。

2 桥梁结构形式的选择

2.1 结构体系

(1) 预应力及刚构体系的选择

由于预应力混凝土连续曲线桥的桥体内存在弯扭耦合作用, 所以与直线桥的变形相比, 其变形特点是沿某一变形不动点变形。所以在高速公路的桥梁基常设计为预应力连续结构, 以满足对高速公路的整体性、舒适性及耐久性的要求。由于大纵坡桥梁在投入使用后, 会受到其上部行驶车辆的制动力的作用, 导致高速公路的桥梁的梁体存在向行驶车辆的前进方向滑移的可能性, 尤其是在单向行驶的高速公路的长桥中, 这个问题更加突出。当曲线与大纵坡存在组合的情形时, 梁体发生变形后会出现上下部间的相对错动, 当桥梁采用支座进行上下部的联系时, 这种错动会导致支座处的受力平衡的破坏, 并引起梁体相对下部发生移动, 甚至出现脱空的现象, 存在较大的安全隐患。为避免出现这种安全隐患, 可采取墩梁固结的刚构体系。

(2) 采用连续刚构体系

与直线、平桥桥墩相比, 曲线、大纵坡桥的桥墩承受较大的横向水平力及附加弯矩, 在横向力及附加弯矩的作用下桥墩所发生的变位不仅与上部构造的几何特征有关, 还跟桥梁的上、下部间的约束情况有关。当上、下部间的约束较强时, 桥墩发生的变位量较小。所以高速公路的桥梁中采用上、下部固结的连续刚构体系, 不仅可以消除桥梁上下部错动的可能性, 还可加强桥梁体系对下部的约束, 保证压弯的稳定性, 减少桥墩的变位量。

(3) 高墩桥的墩梁固结刚构体系

在高墩桥的设计中, 桥墩的变位及稳定性是重要的控制因素, 尤其是在曲线及大纵坡的条件下, 采用墩梁固结刚构体系可有效提高桥梁结构的整体性, 减小结构发生的总体变位量, 合理调节桥梁内力分布, 消除梁体发生滑移的可能性, 并可提高桥梁结构的耐久性及稳定性。另一方面, 还可减少针对抵抗扭矩及滑移而设置支座的工作, 进而消除了支座损坏后桥梁结构所出现的不利影响。在南京、无锡等高速公路的桥梁中, 均采用了上述的墩梁固结刚构体系。

2.2 上部构造设计

(1) 上部构造的设计原则

在山区高速公路的桥梁设计中, 由于大跨径桥梁数量毕竟较少, 所以本文将重点对标准化、系统化、施工便利及造价合理的预制结构桥梁设计进行说明。在进行山区高速公路桥梁的设计中, 桥梁上部预制结构常用的跨径有以下几个级别, 即16m、20m、25m、30m、35m、40m及50m跨径。桥梁的横截面类型包括空心板、T型梁及小箱梁。当所设计的高速公路桥梁的跨径在16m及20m时, 多选用空心板, 因为空心板预制简单, 安装方便;在25m、30m及35m时, 通常选用T梁或者预制小箱梁, 因为这两种结构形式都是结构合理, 工艺成熟, 行车舒适;而当桥梁的跨径在40m及50m的级别时, 需选用T型梁, 因为T梁自重较小, 安装时较方便。因为在山区高速公路的桥梁施工时, 当上部结构采用空心板及简支小箱梁的结构形式时, 会在架设桥梁时出现一片梁的四个支点的调平工作较困难的现象, 进而导致支座出现脱空及受力不合理的情况, 所以在山区高速公路中桥梁的上部结构的形式, T梁的截面形式较适合。关于T梁的结构形式, 受到山区自然条件的限制, 往往山区的高速公路桥梁较少选用跨径为50m的T梁, 更常见的是在20m、25m、30m、40m几个跨径里进行选择。T梁与T梁的横向连接可采取铰接或刚结的形式, 当采取铰接的形式时, 可通过铰进行剪力的传递, 行驶车辆所产生的荷载作用到铰缝部位时, 所产生的弯矩靠现浇的混凝土桥面承担, 所以应将桥面的厚度适当增厚, 防止在铰缝部位的面板在长期荷载作用下形成纵向裂缝。但另一方面, 伴随着现浇混凝土桥面板厚度的增加, 会引起荷载的变化, 为支撑变重后的面板, 需要增加T梁的配筋及预应力钢束的设置, 综合考虑可知其经济性较差。所以T梁实施刚结来进行横向的连接的工程效果较好。

(2) 具体的桥梁设计

在具体对特定一个山区高速公路桥梁进行设计时, 其上部构造设计应重视以下两个关系。首先是桥梁跨径与墩高的关系, 在考虑桥梁美学原则及工程经济性的基础上, 可总结出当跨径与墩高的比例在0.618~1之间时, 桥梁工程的设计较合理;还要重视上部构造 (板或梁) 与平面曲线半径的关系, 桥梁跨径及平面的布置受其所处位置的平面曲线半径的影响程度较深, 主要是通过内外弧差及中矢高进行影响。为解决由于曲率半径的影响而使得内外梁的梁长差别随半径减小而增大这一问题, 可将确定的平面半径作为变化梁长的依据, 进行改变梁长设计, 或在梁长不变的前提下, 对帽梁、封锚端及现浇连续段进行加大、加长处理;而对于中矢高问题, 则可根据中矢高的大小, 可选择调整护墙内缘使其与固有的平面线性适应, 还可选择按照实际曲线进行梁外缘的预制或在进行T梁边梁的预制时增加一段长度的做法。

2.3 桥梁下部的构造设计

(1) 桥墩设计

对于高度小于40m的桥墩, 其结构形式包括柱式墩及Y型薄壁墩。柱式墩包括圆柱及方柱, 其中圆柱在平原地区应用较多, 圆柱具有外观质量较好控制的特点, 而方柱则具有受力较好的优点, 但方柱在山区内施工较困难, 在选择桥墩类型时, 应综合考虑工程地形特点及上部结构形式的影响。而Y型薄壁墩随着墩身高度的增加, 其经济性越来越突出, 但墩身较矮时, 其施工难度较大, 经济性较差。

(2) 桩基设计

山区高速的桥梁, 墩高大部分均较高, 一个桥墩墩柱下桩基的设置通常是双桩或者群桩, 桩基用承台连接。

(3) 桥墩与路幅的关系

随着我国对高速公路建设的环保工作的重视, 越来越多的高速公路选用整体式路基, 在高墩长桥施工过程中, 减少土方开挖量, 选择整体式下构即双幅两柱的建设模式。

2.4 大跨高墩T构

山区高速公路还会采用一种特殊的桥梁结构, 就是大跨高墩T构。大跨高墩T构桥同时兼有空心高墩、大跨梁桥及T构桥的特点, 所以桥梁在力学特点、承受外界作用、提供使用功能及施工方案等方面会表现出一定的特殊性。大跨高墩T构的梁部与连续梁或连续刚构有所不同。从外部约束情况看, 连续梁或连续刚构的跨中无刚性支撑, 与其边跨不同, 所以在边跨和中跨结构能力相同的情况下, 多跨连续结构的边跨往往大于紧邻中跨的0.5倍, 甚至可能达到0.7倍, 而T构的梁部就如连续结构的边跨, 其跨越能力更大。当梁部采用通常的悬臂浇筑方法施工时, 因为跨度很大, 墩顶负弯矩也很大, 极有可能控制设计。

大跨高墩T构桥的墩身刚度因墩身很高而相对较小, 对梁部得内力影响也较小, 也就是说, 桥梁结构竖向刚度主要由梁体自身提供, 墩身纵向刚度虽有一定的作用, 但贡献不大;桥梁的纵向刚度主要来自墩身的纵向抗推综合刚度 (含基础弹性约束影响) , 以及梁端的约束影响, 梁部的竖向抗弯刚度有一定的作用, 但贡献不大;桥梁的横向刚度来源于墩身 (含基础) 和梁体的横向刚度, 其大小主要取决于墩身的横向尺寸和墩高, 也取决于梁体箱宽、跨度和边支座横向约束形式, 一般情况下梁部提供的部分受到梁部设计的种种制约而波动很小, 可视为不变因此墩身的横向尺寸就是主要的控制因素, 是设计优化的重点。

对于大跨度高墩T构桥而言, 桥梁刚度是梁、墩、基础三者刚度的综合效果, 而且还与边墩的刚度和约束形式有关, 虽然理论上是相互关联的, 但不同方向与形式的刚度受到不同的部位的影响程度是不同的, 刚度分配研究就是要明确这些影响关系。

3 结束语

在山区高速公路的桥梁设计工作中, 平面线性的选择、长大纵坡的设置、高墩及长桥的设计是其设计工作的特点, 在设计过程中一定要分析工程的实际特点, 考虑工程经济性, 最终进行各种构造形式的选择, 并在保证桥梁结构安全性的前提下, 对桥梁工程的附属设施进行合理设计, 以保证投入使用后的舒适性。

摘要：文章分析了山区高速公路的特点, 探讨桥梁结构形式选择的合理方案。

关键词：高速公路,桥梁设计,特点,选择

参考文献

[1]邵荣光等.混凝土弯梁桥[M].人民交通出版社.1994.