公路总体设计流程化构想.pdf

-公路总体设计流程化构想摘要：公路设计中的总体设计贯穿设计的全过程，总体设计往往是困扰公路设计的一个难点。通过结构化、流程化的一种方式来辅助公路的总体设计，使得总体设计思路更加清晰，对约束条件的把握更加有条理。本文从总体设计的概念、原则入手，重点分析了“系统化”处理总体设计中的制约因素的方法，同时也在实践中有实际的运用。关键词：公路；总体设计；系统化引言：伴随我们国家经济社会的发展，尤其是公路的功能的多样化，公路所在地区的路网越来越发达，公路的地质、地形越来越困难，制约公路设计的自然、人文约束越来复杂，有必要采取一套系统的方法来处理公路总体设计中所面临的制约因素，整理出总体设计中主要约束条件，全过程指导公路的总体设计，从而使得公路真正满足公众对安全、环保、舒适、和谐等诸多方面的要求。1、公路总体设计1.1 概念“总体”就是根据研究目的而确定的同质观察单位的全体，就是所有分析研究对象的集合。公路“总体设计”主要是为保障用路者的安全，提高公路交通服务质量，需要处理好公路工程与外部环境的关系，协调好公路路线与路基、路-面、桥涵、隧道等各专业之间的关系，从而合理确定技术标准、建设规模、整体设计方案等。简言之，公路总体设计就是为使公路达到需要拟定的功能，需要处理的所有关系的集合。1.2 总体设计的原则第一，应坚持“全寿命周期”的视野。公路工程的寿命周期主要是指公路的设计、施工、运营三个阶段。尤其在设计阶段应统筹考虑项目的实施难易程度，不同施工方案可能产生的代价；运营阶段的经济费用分析可以参考工程可行性研究中的经济评价的方式，采用“有”、“无”对比法，将效益量化为降低运营成本效益、旅客节约时间效益、减少交通事故的效益等主要的三项进行量化效益分析；营成本同样可以通过固定资产投资、日常养护及管理费用、大修费等主要的三项费用进行量化成本分析。当方案在运营期的效益和成本差异较大时，可以通过该方式进行量化分析。如果差异较小，则主要考虑工程规模及部分自然和社会约束条件进行分析。第二，应坚持“安全、环保、节约、耐久、和谐”的理念。公路体现的是一个公共产品，它的第一要求就是保证使用者的安全。由此，从公路设计的路线、路基路面、桥涵、隧道、交叉等各专业对使用者的安全影响分析将放在总体设计的一位；其次，公路怎么处理与环境的关系。近年，由于-我国环境受到日益恶劣的影响，公众对环境保护提出了更高的要求。特别是 2015 年 1 月 1 日实施的中华人民共和国环境保护法对环境保护提出了更高的要求，因此将“环保”放在总体设计较高的地位；另外，由于我们国家人均资源相对较少，从“可持续发展”角度分析必须提出“节约”的总体设计理念；“耐久”则是总公路自身的经济性、安全性的角度出发，要求结构物必须有一定的耐久性；“和谐”则是从公路建设的社会影响角度分析，必须尽量维护大多数人的利益。因此在总体设计中，公路内部的各专业设计须始终坚持上述理念，才能够发挥公路最大的社会、经济效益。第三，应坚持“辩证分析”的观念。公路设计只是人类改造自然的很小一部分实践活动，其反映的也是人类思维活动的一部分。因此，辩证法中“质、量互变规律、对立统一规律和否定之否定规律”的发展规律仍然适用。公路路基、路面的破坏机理，桥涵、边坡的失稳原理等皆存在由量变到质变的演化过程；路线与规划区的关系，一般情况应绕避规划区，但有时候为带动规划区的发展，则可考虑近期可穿越规划区，远期绕避规划区的方式，这也体现了对立和统一的一面；在公路设计中，外界其控制作用的因素一般只有少数的，即主要矛盾支持事务发展的方向，而起次要作用的因素是多数。但随着问题的解决，次要矛盾可能因时、因势向主要矛盾转换。比如在山区高速公路长大纵坡可能在定线的初-期是主要矛盾；随着路线布线的完成，长大纵坡有可能已经克服，地质问题有可能又凸显了；地质问题克服了，有可能山岭区弃方问题又凸显出了，又成为主要矛盾了。总之，要用辩证的观念来看待公路设计中遇到的各种制约因素，才有利于把握项目的重点和方向。第三，应坚持“系统化”的方法。公路设计、施工中涉及影响因素较多，有自然的、社会的、公路内部各专业间的。各约束条件有的在逻辑上有相关性，有的则相对独立，怎样分析各约束条件，从而确定影响公路总体设计中的主要因素，把握公路设计中的重点和难点？“系统化”的方法将有利于梳理总体设计中的各约束条件；系统化的总体设计应贯穿于公路勘察设计的各个阶段，根据每个阶段应完成的工作内容，从宏观到微观，从整体到局部。在影响因素的分析中完全遵循“相互独立、完全穷尽”的原则，针对具体项目采取逻辑分析的方法进行制约因素的分析，找出总体设计中的所有约束关系。下面就公路总体设计中的系统化约束分析做如下图示分析，每个项目都可以参照此流程开展系统化分析。约束条件流程分析流程次序 项 目 约束内容1 公路类型 新建 改建2 定位要求 干线公路 集散公路 其他-3 功能要求 资源通道 旅游通道 战略通道 其他4 自然约束 1.位置 2.气候 3.地层岩性5 社会约束 1.经济 2.人口 3.城镇 4.交通6 其他约束 1.环境敏感点 2.军事区 3.管线 4.工期要求2、实例以西南某地一项目在方案比较中采用公路总体流程化进行分析为例，以公路总体设计流程化在路线方案比选中的实践为例来看其运用。2.1 自然约束条件项目位于西南某县。1.气象：路线所在区域属中亚热带暖湿润型季风气候，四季分明；2.水文：区内江河水系发育，均属于长江水系；3.地形、地貌特征：境内多为低山丘陵地貌，长江以北地势起伏略小，以浅丘平原为主，长江以南地势起伏较大，多为低山丘陵地带；4.地层岩性：路线沿途穿越的地层较多，从白垩系至二叠系皆有分布，存在瓦斯、岩溶、压覆矿及采空区问题；5.地质构造：项目所在区域属扬子准地台、四川中坳陷区川东南褶皱束，北东向构造带内。工程区区域地质构造呈北东南西向展布；6.地震：全路线除起点附近地震基本烈度为度外，其余地段地震基本烈度为度；7.水文地-质条件：项目区内地下水丰富，类型齐全。主要有松散岩类孔隙潜水、碎屑岩孔隙裂隙层间水、基岩裂隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水等；8.不良地质及特殊性岩土：受地形地貌、地层岩性、气候、植被及人类活动等诸因素的结合影响，本项目路段内不良地质类型主要有：软弱地基、挖方边坡软质岩体风化碎落（崩塌）、岩溶、煤系地层及瓦斯、采空区。2.2 社会约束1.区域综合交通规划对建设方案的影响公路：本项目即为某市的“纵一”线，其在区域路网中具有重要的作用，承担某市东部南北向的大量交通运输；铁路：根据区域铁路规划，项目主要与成贵高铁、渝昆高铁有交叉，路线以下穿为主。水运：根据发展的需要，规划进出港道路与公路路网的衔接，预留与铁路路网的联系，形成公水联运、铁水联运。各作业区通过沿江公路和快速通道连接，充分发挥水运大动脉的优势。其他运输方式：拟建项目与该区域内的两机场均距离较远，没有直接联系，故暂不考虑与之衔接。项目区域内的管道运输主要为天然气的运输，项目区域附近暂时仅发现中石油公司的天然气管线，路线方案布线时暂未发现与之有直接的干扰。2.2.2 沿线城镇规划对建设方案的影响拟建项目经过城镇时采取的原则是“近镇而不进镇”，尽量为城镇的发展预留空间；目前推荐方案对沿线乡镇均无-直接影响。2.2.3 沿线资源分布对建设方案的影响境内矿产资源丰富，煤炭储量 53 亿吨，硫铁矿储量 15.09亿吨，天然气保有量 300400 亿 m3。在路线选线时，尽量避免路线压覆矿产资源，同时要兼顾其开发。2.2.4 沿线环境敏感点对建设方案的影响项目沿线的环境敏感点主要有国家级自然保护区，路线距离其实验区仍有 1 公里，几乎没有影响。暂未发现其他敏感点。2.2.5 沿线文物对建设方案的影响路线走廊带内未发现文物古迹，对于埋藏于地下的文物，以及没有被发现的，在下阶段需要进行文物调查。2.2.6 农、林、水布局对建设方案的影响本项目所经区域内农、林、水布局对路线方案布设无重大影响，路线布设时已尽量做到少占农田耕地，并通过植树种草等绿化方式恢复原有的自然景观。2.2.7 沿线高压线对建设方案的影响本项目沿线分布有 800KV、500KV、220KV、110KV 等高压线，路线布线时尽量选择绕避，当路线需要下穿高压线时尽量选择高压塔附近穿过，尽量在方案布设时减少对其的不利影响。2.3 其他约束条件-2.3.1 筑路材料及运输条件项目区及其附近地方性筑路材料比较丰富，质量和数量均可满足设计要求。各料场均有公路及便道相通，交通运输条件较好。2.3.2 拟建项目与相关路网的衔接拟建项目与项目区域内的四条省道直接相连，延伸后与四条高速间距相连，与两条主要县道或平行或交叉，与众多规划路交叉。2.4 方案比选F 线起于燕子岩，经文村、来凤村，下穿铜锣山，经友龙村，下穿大寨顶，路线于 D 镇西侧连 G547，止于 K74+300，F 线方案全长约 10.3km。该方案主要是远离大井镇，同时为大走廊更顺畅，终点接 D 镇。图 1 F 线方案示意该段路线方案的约束条件如下：1 自然约束该段地貌类型属低山、中山区，相对高差较大。工区地质构造较为复杂，该段三叠系须家河组及二叠系长兴组与龙潭组中发育有薄煤层，煤层的瓦斯等级较高，且存在不规范开采形成的采空区，该段广泛分布碳酸盐地层，岩溶问题较为突出。总体而言该段 K 方案与 F 线方案地形、地质情况相当。-2 社会约束1）与成贵高铁的关系通过收集到的成贵高铁的控制点及施工设计资料，进行了控制点的联测及现场核实。2）与 A 镇的联系F 线在中和村东侧与既有村道相连，拓宽后可以较好的往西与 XQ25 交叉，实现与 A 镇的联系；K 线方案与 XQ25在中和村西侧交叉，距离A镇规划区约700m，通过既有XQ25与 A 镇相连。3）与自然保护区的联系F 线、K 线方案均通过 XQ25、XQ11 的转换较好的实现与自然保护区的联系。4）与 B 镇、C 镇的联系本项目 K 线方案经 B 镇后折向东接 G547，直接通过互通与 B 镇、C 镇相连；F 线则直接由北向南经友龙村、大寨顶，止于 D 镇，其通过设置 K 线互通及 3km 连接线实现与B 镇、C 镇的联系。综合上述分析，从社会约束方面分析，K 线方案带动作用较 F 线方案稍弱。但其总体走向顺捷，从长远考虑，其社会经济效益明显优于 F 线方案。3 工程规模比较两个方案的工程规模比较见下表-F 线与对应 K 线主要经济技术指标表序号 项 目 单位 F 线 对应 K 线1 路线长度 km 10.266 17.3002 计价土石方 万 m3 98.488 153.0623 排水与防护 1000m3 32.85 46.794 路面 1000m2 142.49 254.035 大、中桥 m/座 932/6 2027/136 隧道 m/座 1660/3 2200/37 拆迁建筑物 万平米 7.4 3.98 征用土地 亩 771.4 1134.09 建安费+征拆 亿元 8.7 11.410 地方政府 推荐 不推荐4 综合选定：1）F 线方案优缺点优点：a.路线指标高，里程短，造价低；b.有利于 D 镇的发展；缺点：a.路线远离 B 镇，不利于直接带动其发展；2）对应 K 线方案优缺点优点：a.能够兼顾 B 镇、C 镇的发展；b.有利于 G547 的过境交通绕避 B 镇、C 镇场镇；缺点：a.占地多，造价高；b.与本项目的大走廊有一定背离；-对于带动沿线乡镇的角度分析，虽然 K 线方案整体走向有一定的绕行，但其能够带动 B 镇、C 镇的发展也有限；而F线既能够兼顾蜀南竹海以及AA县拟打造的百竹海的发展，F 线还从近期投资和远期社会经济效益方面分析，皆优于 K线方案，因此该段方案推荐 F 线。结束语公路勘察设计中应贯彻全过程的开展总体设计的思路。将总体设计的操作方法流程化，结构化，将有利于勘察设计工作始终围绕公路设计的主要方向开展工作，避免遗漏重要影响因素，始终把握勘察设计中的主要矛盾，在公路设计中达到系统最优化，从而最大化的发挥公路的社会作用。真正实现“人、车、路、环境”的和谐统一。参考文献：1公路工程技术标准（JTG B01-2014）中华人民共和国交通运输部2公路路线设计规范（JTG D20-2006）中华人民共和国交通运输部3新理念公路设计设计指南（2005 版）交通部公路司.人民交通出版社4公路路线设计细则（总校稿）中交第一公路勘察设计研究院有限公司5辩证唯物主义和历史唯物主义原理李秀林 王于-李淮春主编-