公路总体设计流程化构想

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 300 400 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 17 300 2 计价土石方 万 m3 98 488 153 062 3 排水与防护 1000m3 32 85 46 79 4 路面 1000m2 142 49 254 03 5 大 中桥 m 座 932 6 2027 13 6 隧道 m 座 1660 3 2200 3 7 拆迁建筑物 万平米 7 4 3 9 8 征用土地 亩 771 4 1134 0 9 建安费 征拆 亿元 8 7 11 4 10 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