高速公路路线的优化设计

高速公路路线的优化设计
1项目优化背景
郑州至民权高速公路郑州境段是河南省高速公路网规划中郑州至民权高速公路的一段。

该高速公路的修建，旨在加快区域经济的发展步伐，沟通与开封、商丘等区域的经济联系，推动沿线资源开发利用及经济建设的大力发展，尤其促进我省民航事业的发展。

郑州至民权高速公路郑州境段是河南省继连霍高速公路和郑州至开封城市快速通道之后打开的又一条东西连接通道，该项目的实施，既起到了加密区域内通道的作用，又能更好地发挥河南省高速公路的经济效益、构造更合理的路网格局。

本项目起点位于中牟县九龙镇黄商附近，京港澳高速公路与郑州西南绕城高速公路交汇处；终点位于中牟县店李口村附近，郑州市和开封市交界处，路线全长32.746km。

根据交通运输部和省交通运输厅关于建设“环保与节约型高速公路”的要求，紧密结合全省高速公路工作会议上的讲话精神（设计单位要将勘察、设计工作做细、做实，保证设计质量；同时要通过优化设计方案、合理选用设计标准等多种措施，有效降低工程造价）及项目建设单位全力争创国家优质工程的核心理念，俯下身去，积极对项目进行设计优化。

2项目优化目标
设计单位对项目路线纵面、路基路面、结构物的跨径、净空、角度、结构及交叉形式、互通、地基处理等方案进行了设计优化，并制定了具体的优化目标：
1）优化局部路段纵断面，降低路基填土高度，减少土方量，节约公路永久占地和取土用地；
2）由于项目设计周期较长，沿线地形、地貌发生了诸多变化，因此本次优化将根据现有被交道路情况，调整部分涵、通道角度、位置和孔径，尽可能方便沿线群众生产生活需要，减轻施工协调难度，从而达到减少后期变更的目的；
3）根据被交道路现有交通状况并结合远期规划优化部分分离式立交结构形式；根据沿线沟渠断面及使用功能优化部分大、中桥结构形式，以达到降低工程造价的目的；
4）充分论证天桥方案，降低了天桥建筑高度及桥长，减少了用地，节约了土方，降低造价；
5）根据沿线地质情况，对每座桥、涵进行详细验算，在保证公路安全性和提高舒适性的前提下，尽可能采用经济适用的方案，达到项目创优的目的。

3项目优化内容
针对以上优化目标，结合现场踏勘纪要，对郑民高速郑州段施工图设计进行了整体优化，主要优化内容如下：
1）根据现场地形、结构物的调整，优化纵断面，降低路基填土高度，节约土方，缓解平原区取土压力；
2）优化通道、分离式立交设计的位置、净空、跨径，在满足使用功能的前提下，降低结构物的控制标高，缩减桥长，以减少投资；
3）优化特殊路基处理，在保证公路安全性和提高舒适性的前提下，尽可能采用经济适用的方案，以减少投资；
4）优化天桥方案，比较分析天桥在主线中央分隔带设墩的可能性，缩减天桥主跨跨径，以降低桥梁上部结构高度，缩短天桥引道长度，减少路基土方，降低造价；
5）祥云寺互通优化：我院通过调整匝道纵坡和合理确定、控制起桥高度和桥台高度，以充分利用现有匝道桥梁并结合实地地形来减少桥长，并根据该原则对互通的平面线形进行了优化、调整。

4路线设计优化
平面线形和纵断面：
本项目位于平原微丘区，村庄密集，设计时采用曲线绕避村庄，并采用较高的平纵指标，路线线形设计不仅要满足长度、宽度、高度等几何要求，还要使路线线形尽量与沿线地形、地物、周围环境和自然景观相协调。

本项目与地方道路、乡村道、机耕道纵横交织，设计标高控制点较多，在满足高程控制点、行车要求和设计规范的同时，按照《高速公路设计技术要求》的精神，尽量降低路基填土高度，以达到减少占地的目的。

本次纵坡优化的几个主要段落如下：
1）在现场排查时还发现，原设计一些通道的位置，被交道路现已为断头路，主线一侧有路，另一侧没有路，针对这种情况，并结合当地路网规划，在本次优化时将这些通道取消，有效降低了该区域的设计标高；
2）项目沿线原设计有太郑路分离式立交桥一座，原设计太郑路分离式立交为3m~20m预应力混凝土空心板，但在本次现场排查时发现，现状太郑路为3m 宽的一条土路，且附近全为沙岗，通过当地规划部门了解，该处也并无远期规划道路，在该处修建一座3m~20m分离式立交过于浪费，且严重影响了该交叉处两侧路基的填土高度，因此鉴于此情况，本次优化将该处3m~20m预应力分离式立交改为1-6×3.5m的盖板通道，这样既保证了当地村民的通行，又降低了路基的
填土高度和占地，既节省了造价，又解决了沿线取土困难的问题；
3）项目在K10+485处原设计有蒋冲堤灌渠桥梁一座，原设计为3 m~13m 预应力混凝土空心板，但在本次现场排查时发现，该渠位于沙岗上，现状为一小土沟，沟两头已中断，两头沟底已与两侧地形齐平，经通过当地村民了解，该渠原为排一味精厂的污水，但该厂早已搬迁，附近又无自然水体，沟内常年干涸无水，沿路线方向2km范围内该渠的控制标高位于最高处，严重影响了附近结构物的标高及路基高度，鉴于以上情况，本次优化将蒋冲堤灌渠分离式立交取消，使沿线附近结构物的控制标高都得到了相应的下调，有效的降低了路基的填土高度，节省了工程造价。

近些年，随着国家拉动内需，全面进行基础设施建设以来，国家对土地的使用也提出了严格的要求，建设单位对项目土地使用方面非常重视，在项目开始前就安排业务科室会同设计单位对沿线的土地资源进行了详细调查和登记，并结合当地土地规划，选择适宜的路线位置，以节约用地，本次优化，结合国家节约占地的原则和精神，采取了相关措施具体如下：
1）根据省交通运输厅关于尽可能降低路基填土高度、少占地少取土的要求，在沿线结构物较多的前提下，尽量降低路基填土高度，以节约占地，减少填方量。

路基填筑用土主要利用沿线两侧沙岗、土丘，并结合路基边沟开挖、河道整治等合理取土，做到了既合理取土又开荒造田；
2）通过压缩护坡道宽度、减少挡水埝尺寸及取消沿线集水坑来节约占地宽度。

项目处于平原区，排水较为困难，因沿线土质为粉砂土，渗水性能较好，结合专家意见，部分路段通过加大边沟尺寸，采取自然渗透、蒸发的方式来解决沿线排水困难的问题，通过合理的边沟拉坡，取消沿线的集水坑，并在加大边沟尺寸段落采用混凝土预制块代替挡水埝的方式来压缩挡水埝的宽度，以达到节约占地的目的；
3）设计过程中对全线三个互通多次进行优化设计，做到了线形合理，行车顺适，选择形式紧凑的方案，最大限度压缩了占地规模，并将中牟西及中牟东互通的管养中心都放置在互通立交占地线以内，避免了多占用土地；
4）临时占地选择荒地，不占基本农田以节约占地；
5）施工便道尽量在高速用地范围内设置，以达到节约用地的目的；
6）通过标志、标线划分提示，取消了沿线的停车岛，亦达到节约占地的目的；
7）路基填筑取土主要利用沿线两侧现有沙岗、沙丘和废地，尽可能通过多取废土多造农田；并结合路基边沟开挖、河道整治和沿线鱼塘开挖合理取土；
8）跨河桥在满足设计水位及保证两侧大堤净空的前提下，尽量降低桥面标
高，从而使桥头引线填方高度下调，以节约占地；
9）在满足地方百姓基本要求的前提下，变部分设计天桥为路下通道，以节约用地。

5结论
本次优化，路线部分通过现场排查的情况，并结合原设计资料，在满足结构物标高、沿线排水及地方需求的前提下，合理调整路线纵坡，在保证路基稳定的前提下，尽量降低路基填土高度，以达到节约占地、减少取土、节省造价的目的。

参考文献
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[2]孙家驷.道路设计资料集[M].北京：人民交通出版社，2001.
[3]公路路线设计规范[S].北京：人民交通出版社.。