总结提高 不断进取——南宁至南间高速公路的设计回顾
张国平
摘要：南宁至南间高速公路设 计前期工作比较充分，设计周期3年，完成了预可行性研究、工程可行性研究、初步设计、施工图设计等各个阶段的论证，比选和优化工作。详细叙述了线型、路线 纵断面、路基路面排水、桥梁及桥面平整度、交通工程、沿线设施设计等问题及经验，并结合施工过程进行设计变更，以完善设计，提高设计勘察质量。
关键词：高速公路 设计 经验 总结 分类号：U412.36＋6
1 引言
南宁至南间高速公路(以下简称南南高速公路)是交通部规划的国道主干线重庆至湛江公路中的一段，地处我区南北干线—桂(林)(北)海高速公路中南宁出口的咽喉地带。由广西交通规划勘察设计研究院设计，1995年开始修建，经过全体筑路员工3年的辛勤劳动和艰苦努力，已于1998年12月全线建成通车。该路线全长65.2km，起于南宁市东郊三岸杨屋村，经邕宁县良庆、那马、大塘、南晓至钦州市南间那布村。设计概算17.2亿元人民币。
根据对南南高速公路设计文件的审核情况及担任设计单位驻工地代表3年期间的一些体会，对该公路的设计进行回顾并对一些问题予以探讨，以期能为我区高速公路的勘察设计工作提供可鉴见之处。
2 设计项目简介
南南高速公路是全立交、全部控制出入的双向6车道高速公路。主要技术经济指标以及路 线平纵面组合设计和交通工程沿线设施等内容符合交通部JTJ01－88《公路工程技术标准》规定标准。设计里程长65.198km(未含南柳线 2.5km)，互通式立交匝道长13.684km，路基土石方总量1530.1万m3，桥梁8座，其中特大桥1座，互通式立交3处，全线按平原微丘区设计。
2.1 设计标准及采用数据
①设计行车速度：120km/h。
②路基宽度：33.5m。
③极限最小曲线半径650m，一般最小平曲线半径1000m。
④最大纵坡根据“广西补充规定”可采用4％，本路最大纵坡为3.9％。
⑤路面为水泥砼，面层厚24cm，设计使用年限30年。
⑥桥涵：根据“合同”要求，桥涵通道与路基同宽。设计洪水频率：特大桥1/300，其他为1/100。设计荷载：汽车—超20，挂车—120。
2.2 设计特点
2.2.1 总体设计思想
南南高速公路是广西公 路主骨架南北向公路的重要部分，与南间至北海公路及钦州至防城港公路将本区三大出海口岸北海、钦州及防城港与自治区首府南宁市紧密相连。它的建成不仅带动 本区经济发展，同时也是西南三省最便捷的出海通道，将对整个西南地区的对外开放，振兴经济和发展旅游事业产生极大的作用。总体方案设计经过预可行性研究、 工程可行性研究、初步设计、部分技术设计等反复论证比选。设计时着重进行了以下几个方面的论证：
①北端在南宁市东郊，应考虑南宁作为公路交通主枢纽的作用，此处是南宁至北海、南宁至柳州、南宁至坛洛、南宁至六寨等4条高等级公路的交汇中心，且应结合南宁市城市总体发展规划而决定。南端则必须考虑与钦州至防城港公路接上。
②沿线有南宁市及良庆、那马、大塘、南晓等乡镇，这些城镇所在地有火车站及旅游资源。设计时遵循靠而不进，离而不远，方便车辆汇集疏散，快捷地原则，设置必要的互通式立交。
③全线均采用平微丘区标准设计。采用标准时考虑以减少工程数量，降低工程造价，尽可能降低填挖高度，选用适当的技术标准。尽可能少拆迁房屋和少占农田的原则。为了保证路基稳定，尽可能少用高填深挖的设计，个别地段应加强地质工作，论证其稳定性，并采取稳定措施。
④根据广西灰岩多、水泥多的特点，论证水泥砼路面与沥青砼路面的耐用性和经济性。
⑤论证交通管理、安全、服务设施以及监控、收费、通讯系统的布局、规模及分期实施的原则。
2.2.2 设计工作管理
为了加强对设计工作的管理，吸取桂(林)柳(州)、钦(州)防(城港)高速公路的经验，设立了设计总负责人，由院分管路线副总工程师担任，协调各部分 的设计。院总工办对初步设计、施工图设计均认真详细的编写了“事先指导书”。设计中，各专业跟踪审核，由专业副总工校审，最后才能出图。地质勘察、勘察成 果均由专业副总工把关，负责管理并审核地质资料。
3 设计工作的回顾与体会
3.1 合理的设计周期是搞好工程设计的前提条件
南南路的设计前期工作比较充分，设计周期从1993年开始预可行性研究至1995年完成施工图设计，历时3年。完成了预可行性研究、工程可行性研究、 初步设计、施工图设计等各个阶段的论证、比选和优化工作，完成了各个阶段设计文件的编制工作，这些文件为最后确定该路的路线走向、主要控制点、建设标准、 建设规模与控制总投资等都起到了良好的作用。要有优秀的工程勘察设计质量，必须具备以下条件：合理的设计周期；设计队伍有严格的技术管理与完善的质保体 系；设计人员的精益求精爱岗敬业精神以及高科技新工艺新技术的采用与发展，这样才能够提高我们的设计质量。当然，上级主管部门的正确指导是搞好工程设计创 优的前提条件，但最关键的还是我们勘察设计队伍自身素质的不断提高。
3.2 线型设计
在平面线型设计中，整体线型采用以曲线为主的设计方法，即由直线、圆曲线、回旋曲线三要素组成。全路平均每公里交点数为0.5个，平曲线占路线总长的 59％，直线最大长度为3946m。主线平面线型采用了基本型或S型2种形式。缓和曲线—圆曲线—缓和曲线的长度比例按“公路路线设计规范”的要求尽量满 足1∶1∶1，平曲线半径除个别因条件限制取值较小外，其余均采用较大半径，曲线超高按规范要求设置，从而达到了平面线型流畅、连续、顺直、美观的要求。 纵面线型设计则以小纵坡，微起伏，长坡段，大半径竖曲线的方法，尽量使沿线土石方数量基本平衡。平纵面组合设计时，按路线设计规范要求尽可能做到平曲线与 竖曲线相重合，并通过透视图来检查路线的平、纵、横面组合后的立体主体线型，来消除透视中的暗凹、扭曲、跳跃、断折等现象，从而达到人们在视觉上和心理状 态上的安全感与舒适感。我国高速公路的设计在学习国外先进经验的基础上，目前都普遍采用以曲线线型为主的设计方法，取得了理想的效果。但究竟曲线占路线总 长的比例多少较为适宜，尚无一致定论，但普遍认为所占比例越高越好。我国平原微丘区的高速公路如京津塘、沪宁等高速公路其曲线比例均在80％以上，使用效 果反映良好。我区桂柳高速公路曲线比例在60％左右，南南高速公路曲线比例为59％，尚不足60％，但行车感觉仍然较好。所以，要提高高速公路的使用效 果，保证行车安全舒适关键在于技术指标的采用不能偏低，缓和曲线和圆曲线的长度比例要基本相等或接近，平纵横面的组合一定要协调均衡，这说明高速公路的线 型设计是路线设计中的一个重要环节，是不可忽视的。
3.3 路线纵断面设计
在路线纵断面设计时，尽可能的做到土石方填挖数量平衡，这样既可以节省工程造价，又少占农田。但由于这样的指导思想，致使南南路有部分通道较难设置， 且排水困难，造成积水，不得不开挖过长的排水沟或设置人行天桥。所以我们今后在设计中应当注意通道路面不应过低，应略高于正常地面，使洞内不积水且能自 排，这也是十分重要的。且不宜过分强调土石方数量平衡而致使通道设置过低，也不宜过分强调涵洞与通道的合并，因为合并后可能设置过高或过低，致使排水不畅 或根本就不能做通道使用。
3.4 路基路面排水设计
3.4.1 路面排水
由路拱横坡2％向路基两侧排出，均采用路面漫流排水。填方地段在硬路肩外缘设拦水带，每隔25～30m设水漏接上边坡急流槽，消力池，将路面水集中排 入边沟。填方路堤的边坡表面多采用种植草皮防护。土路肩表面采用6cm厚15＃混凝土全部加固，对利用路肩横坡漫流排水较为有利。超高路段的横向排水则在 超高一侧的中央混凝土防撞墙内侧设置纵向排水明沟，每隔100m设集水井，再由横向排水管涵排出路基接上急流槽排出。
3.4.2 路基排水
设边沟、渗沟、截水沟、引水沟、急流槽等设施，将来自路基上边坡、路面、中央混凝土防撞墙排水明沟、横向排水管、急流槽、平台及山坡截水沟的水流以及 渗水沟的水流等通过路基两侧边沟、引水沟引入涵洞或天然河沟汇流排出，全线形成了较为完整的公路排水体系。从施工后的效果来看，由于在勘察时调查欠仔细， 对于平原微丘区的水系还未完全了解，设计时虽想自成体系，但施工时较难实施，所以引起较多的农田污染，公路自身的排水系统较难形成，这个问题应当在今后的 勘察设计中注意。
对于超高地段的纵向排水，我们在总结桂柳、钦防高速公路的不同做法后，决定采用在中间混凝土防撞墙的超高内侧设置30cm×40cm的纵向排水明沟， 接上横向排水管排出路基。这种方法较之在混凝土防撞墙墙脚处留孔的做法较为理想，它避免了在暴雨时因排水不畅而引起的路面内侧积水严重，汽车行驶时所产生 的水垫和飘移，也避免了孔洞的堵塞清淤的困难。
互通式立交的排水设计，也应引起设计者的充分注意。三岸互通式立交为苜蓿叶式。该立交的排水设计，原先是利用地形修建涵洞相互接通排出立交以外，路基 及匝道的排水也按常规设计。后来在施工过程中，要求对整个立交进行美化设计，匝道内全部填土绿化，这样原有的排水设计不能满足要求，必须重新进行设计，改 变路基边沟流向，使地表排水与地下排水结合起来，基本完成立交的排水设计。所以，作为一个设计者，在考虑整个立交工程时，除立交形式、线型布设、立交与匝 道的标准运用等应予以充分重视外，对构造物与路基的衔接，排水设施与其他通道等是否形成完整的系统也是相当重要的。
3.5 路面类型的选择
南南路根据我区路面设计的经验并经过技术经济比较，决定采用水泥砼路面，其结构形式为：24cm水泥砼面层＋1cm沥青石屑下封层＋20cm石灰粉煤灰稳定碎石(砂砾)基层＋15～20cm级配碎石或天然级配砂砾底基层。
3.6 桥梁及桥面平整度
南南公路的桥梁设计总体上是较为成功的。无论是一般的结构物，还是大中型桥梁，在平、纵、横断面的布置上均能满足布线要求，服从于线型组合设计。根据 该公路的地质和河流水文情况，按照安全、经济、施工方便、技术上先进的原则，全路桥梁除三岸特大桥采用中承式钢管桁架拱外，其余桥梁的上部构造采用建筑高 度较小的预应力钢筋混凝土空心T梁及钢筋混凝土板式结构，以利于降低路堤填筑高度，减少工程数量并力求标准化、系列化，以方便施工，加快工程进度，保证工 程质量。下部构造根据地质情况及材料情况，分别采用桩柱式墩台、肋形台、重力式U型桥台等。大部分桥梁根据路线布设情况，设置为弯桥、坡桥、斜桥。
道路的平整度是高速公路的主要技术指标和必要条件之一。水泥砼路面施工采用优化碎石级配，引进大型拌合、摊铺设备，采用连续摊铺工艺及刚性刻槽等一系 列措施以后，路面平整度的合格率达90％以上。但重点要解决好桥梁伸缩缝处的平整及桥梁与道路结合处的平整，即桥面铺装层的平整度，桥梁接缝的平整度及桥 头与路基衔接处的跳车问题。
桥梁块件的顶面由于预制安装误差以及预拱度差异等因素的影响，高低相差常见，有的可达4cm。南南路桥梁及明涵顶面均设有15cm的整体化混凝土，此铺装层既可参与结构受力，又有防水排水措施，也为桥面的平整度提供了保证。
桥梁接缝的平整度，这是高速公路的重要环节。对于跨径小于20m的单孔桥梁，设计时在一端桥台设伸缩缝，另一端桥台设桥面连续。对于多孔桥梁(桥长大 于40m)，上构大部分为简支梁，设置2～3条伸缩缝，其余均为桥面连续。伸缩缝原设计为板式橡胶伸缩缝，为解决跳车现象，在施工中全路均改为仿毛勒伸缩 缝，请厂家派人协助安装，保证了桥梁接缝的平整度问题。
桥头跳车是高速公路中最常见的质量通病。南南路在设计时无论大、中、小桥均设置了5～8m的桥头搭板，解决了一些桥头跳车问题，但仍不尽如人意。在路 基施工中，严格将桥涵及构造物的“三背”回填作为重中之重来控制，在“三背”的破坏棱体范围内，采用透水性好的砂砾回填，严格分层填筑洒水压实，取得了一 定的效果。为了提高桥头搭板的作用效果，在施工时还对桥头搭板进行了修改，把混凝土路面与搭板混凝土一起浇筑，增强桥头搭板的刚度，并在桥头搭板与路面之 间设置变厚的混凝土面板作为过渡段，减少桥头跳车。从近期作用效果来看，还较满意。
3.7 交通工程及沿线设施
南南公路有齐全的交通安全设施。全线中央分隔带除三岸互通立交采用波形钢护栏外，其余均采用混凝土防撞墙，路侧采用波形钢护栏。全线通讯、收费、监控三大系统均完成施工图设计，并按设计要求预埋管道，一旦通车后交通量发展即可开通使用。
绿化设计按常规办理，未进行详细设计，只按“编制办法”要求列表计列数量。我们对全线路基挖方上边坡进行放缓，基本上不采用浆砌片石防护，而采用拱形 骨架支护并在其中回填沃土，喷上草籽，使边坡均被草被覆盖；下边坡则采用草皮防护，加上中央分隔带防撞墙着上绿色，全线形成一道漂亮的风景线，称为“绿色 通道”，是南南公路的三大经典工程之一。按照改善提高环境质理的要求，本路在经过南晓中学校区地段，设计有一处长约300m的隔音墙，这也是我区高速公路 的一种新探索。
3.8 主要变更设计情况
南南公路总体路线设计方案及主要工程均按照设计文件进行实施，这说明了设计是切实可行和比较好的。但是由于人们对于自然界的认识是一个逐步完善的过 程，施工单位本着施工是设计的延续，对设计不断优化，真正做到“精心设计，精心施工”，对全路有几项较大的设计变更。如：①全线路堑边坡放缓慢，原设计挖 方土质边坡为1∶0.75～1∶1，石质边坡1∶0.5～1∶0.75，变更为全线挖方边坡高度4m以下不论是土质还是石质均改为1∶1.5，边坡高度 4m以上的土质边坡改为1∶1.5，石质边坡改为1∶1，并在边坡上浇筑混凝土拱形骨架进行支护，骨架内填上沃土，喷植草籽，进行绿化。经过实施，效果显 著。全线经边坡放缓后土石方增加约为5％，征地面积约4％，与原设计的防护方案相比，节省投资约18％左右。②由于勘察时调查欠详细，致使软土地基清淤工 作量变更较大。③进一步完善全路的路系、水系工作，完善线外工程的设计，使通道与原有道路连通，涵洞的排水能与路基排水系统相连，不污染农田，不影响农作 物。④原设计4车道的路面，在施工中全修改为6车道路面一次铺完并设计硬路肩。⑤全线对涵洞、通道的修改较多，涵位改移和涵洞通道合并或分设等均作了变 更。⑥桥梁加孔，改变基础类型及伸缩缝的变更和加强等。这些设计变更有的节省了投资，有的减少了施工难度，有的提高了工程质量，有的取得了较好的社会效 益。
4 今后设计的几点看法
4.1 前期设计工作与后评估
一个项目细致周详的前期工作是工程项目保证实现质量、工期、投资三大控制的重要因素。南南公路认真地按照国家规定的设计阶段(预可行性研究、工程可行 性研究、初步设计、施工图设计)进行规范、设计和审查工作。与南南公路并行的南(宁)北(海)二级公路，已在1989年建成通车使用。该二级公路已于 1995年7月由广西公路学会进行后评估，提出了“南宁至北海二级公路建设项目后评估报告”，结合后评估一起来检验和修正我们的预测结果，这对改进和提高规划设计前期工作将大有益处。
4.2 关于设计变更
一个良好的设计是经过勘察设计人员的辛勤劳动，多方案、多程序调研、比选、优化后经过专家、领导反复的比较、论证、评审后而形成的，应该是技术上可 行、经济上合理的勘察设计成果。但由于设计工作受到设计周期、勘察手段、勘察人员的实践经验和业务素质等影响，所以在施工过程中发生修改设计是不可避免 的，这是对原设计的必要补充、优化和完善。变更设计也应在不降低标准和一般不增加工程数量的前提下修改。这些变更设计凝集了设计、监理、施工和业主等各方 面的心血，它们在反复比较、周密调查、集思广益的基础上形成。派驻现场设计代表，参与较重大的设计变更，做好质量信息反馈，在各个施工阶段组织设计回访， 不断总结设计工作的经验教训，使设计人员的设计水平有了质的提高。
4.3 关于基础资料和普通设计项目
加强基础勘察资料的搜集，特别是地质勘察资料要力求准确完善，这是做好设计的基本保证。在勘察时未能摸清地质情况， 软土地基调查不详，造成土石方比例相差甚大，将引起重新征地、赔偿以及群众受影响等一系列的问题。设计者对于大的设计方案、设计项目都极为重视，但对于一 般性的且数量多的项目，如：小桥、涵洞、通道等，从野外调查资料、水文分析、涵位选择、孔径确定、结构形式、排水系统相互衔接方面常出现一些问题，应引起 高度重视。
5 结语
要全面提高高速公路的勘察设计质量，必须全面提高设计人员的思想认识与业务素质，保 证一定的设计周期，加强管理工作，建立强有力的质量保证体系，加强和提高勘察手段，努力做到设计手段CAD的100％和基础资料准确详实的100％，这样 就能把优质设计推上一个新台阶，确保交通工程建设质量，创造更多的优质工程。
作者单位：张国平 广西交通规划勘察设计研究院 南宁市 530011