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新技术与新方法在公路设计中的应用

来源:《中国高新科技》杂志社 时间:2018-06-12

设计策划是公路建设项目的核心工作内容,若采用的设计理念、方法不先进、不适合,便难以设计出可行性较高、质量有保障的公路工程。但是就目前来看,公路设计阶段的各项工作在具体落实中还存在诸多有待完善的内容,很多设计者都未重视起国内外先进经验的有效吸收,对建设项目外部环境、条件的理解也有待深入,特别对新技术、新方法的科学应用,应结合具体情况以及未来发展趋势,进行科学、深入的应用探究。

1 公路设计需要考虑的相关因素

1.1 尽可能节约土地资源

在城市人口不断增多、城市化进程不断加快背景下,土地资源也快速陷入了严重紧缺的状态。且在这些因素的持续侵蚀下,土地资源的珍贵性也更加突出。对此,在公路设计中,应尽可能节约土地资源,充分体现出设计的科学合理性。

1.2 尽可能避免给环境带来污染

对于公路工程项目来讲,不论是设计还是施工过程都极为复杂,再加上线路长这一特点,在施工中难免会穿越自然保护区、草原等一系列自然生态系统。对此,在具体设计中,应对可能穿越的地区做出全面查考与综合分析,通过各种新技术、新方法的科学运用尽可能减少给环境带来的污染与破坏,为原有生态系统的独特性、连续性提供有力保障,也以此来促进人类、自然生态的平衡发展。

1.3 基于原有公路进行设计

不论是新公路的施工,还是完工投入使用,都会利用更多土地,使得更多原有老公路被遗弃,造成大量的土地浪费。对此,在具体设计中,相关人员应善于从原有公路层面来进行设计,通过新颖、先进理念与技术的科学运用来实现与原有公路特征的有机融合,通过重新设计更改来将其各项使用功能充分发挥出来,这样不仅能有效节约土地资源,还能科学控制公路施工开发成本。

2 当前公路设计新理念分析

2.1 自然结合

主要强调的是要实现公路与其沿线自然环境的科学整合,将保护公路周边环境、开发公路景观视为公路建设的重要前提,重视环境保护理念在各设计环境的科学贯彻。这样不论是在公路施工中,还是工程竣工投入使用后都能为当地环境保护带来积极影响。此外,还要基于自然环境来优化设计公路外观,将当地自然风光充分突显出来。

2.2 灵活性设计理念

其在公路设计中的运用要以安全为基础,通过各项灵活措施的运用使得公路适应范围广泛性得到有效拓展,促进公路设计的可持续发展。例如,可以评估公路规划设计、优化设计环境条件,对车辆行驶速度、公路景观指标做出科学控制。

2.3 宽容性与景观整体理念

针对宽容性来讲,着重强调的还是公路安全,将其视为设计的重要前提,将确保车辆行驶安全视为主要目的,将尽可能减少公路安全事故视为重要标准,加强对公路线性、路侧的优化设计。比如,结合车辆性能来进行线形、路侧佳通设施的设计与设置等都是比较常见的案例;而针对景观整体理念来讲,着重强调的是通过科学有效的环境保护来推动公路建设的可持续、健康发展。

3 新技术新方法在公路设计中的应用

3.1 网络化公路设计管理系统

首先,通过网络技术的科学运用能够有效突破传统企业管理中那种等级制度结构的种种局限,取代分工组织形式,逐渐构成了一个企业家联合体、非中心化的网络模式,且通过各项目小组的协调配合,有效实现了网络化项目管理的协作组织模式;其次,通过这一操作方法,也能够通过网络形式,将项目计划直接向网络系统上发布,各项目小组,以及相关工作人员也能够通过客户端明确自身各阶段的项目工作安排。在登录相应平台之后,成员应先对自己不同阶段的任务进行查看,在阅读完各项任务要求、相关资料之后,点击确定正式启动该项目;最后,通常情况下,公路设计的各项工作都是由不同部门、专业间的协调合作来共同落实的,而在实施了网络化管理之后,通过问题、文档这两个功能就可以将上述一系列繁琐程度直接取代,进而设计出更便捷、实用的公路建设方案。在具体运用中,文档功能的发挥可以实现相互之间资料的提取与共享,将原本烦琐的纸质文件的交接去除。而问题功能上的有效发挥则可以使得工作人员在具体操作中遇到的各类问题得到可续、及时解决,且支持在线交流讨论,在短时间内制定出最科学、完善的问题解决方案。由此可见,网络化系统的科学运用不仅能够呈现出公路设计管理的科学合理性,也能够促进公路设计效率的大幅度提升,在有效节约时间的同时,为设计计划的准确、有效性提供有力保障。

3.2 曲线法定线的应用

现阶段,国外很多公路设计采用的都是曲线法定线的方式,且取得了较为显著的效果,受到了诸多工程师的青睐。这种方式主要是基于一些较为特殊的规律,以此来明确圆弧所在路线上地设计主导地位,在定线基础上,结合相关控制因素来明确适合的圆曲线位置,然后再通过缓和曲线,或者是直线来准确把握圆弧之间的连接、过渡间关系。这一方法的科学运用,不仅通过圆曲线的科学运用,结合地形、物体来实现直接控制,也能够通过与周围曲线的连接,使得直线、缓和曲线更加灵活,这样就不再需要明确焦点、导线的位置。此外,因为这一方法在国外的应用时间相对较长,不论是在具体操作,还是理论基础上都具有至关重要的优势,特别是对于较为复杂的地段,通过运用该方法,能够有效弥补设计中存在的各项不足,灵活应对各类问题,对此,我国工程师应给予足够重视与深入研究。

3.3 公路横断面设计方法

现阶段,我国大多数设计软件运用的都是横断面设计方法中的模板法。该方法主要是结合公路设计中的一些比较常运用的横断面处理方式,基于此素材提供的模板,可以直接套用于各类路段的处理工作中。且一些特殊软件还能够发挥出理想的拓展功能,设计人员可以自主进行自定义模板的构建,但其设计方式经常会受到功能层面的制约,在技术上难以获得真正意义上的提升。而通过不同模板的合理构建来有效解决横断面问题的方式也只能应用在路基、路幅设计中,难以取得理想的延伸性,一旦面对较为复杂的问题经常会暴露出诸多缺点,难以适应设计方面提出的严谨细腻要求。且若勉强运用,也会导致手工编辑工作量的大幅度增加,具体落实过程也会遇到重重阻碍。相比于这些设计方法,以点为基本元素实施的横断面设计方案,可以使得横切面的各类问题得到有效解决。对此,相关工作人员应给予足够重视。

3.4 公路纵断面设计方法

这一方法主要是基于平面分析、计算进行相关控制点的建立,属于较为新颖的公路设计控制技术。主要可以从以下几个层面来给予应用分析:在平原地区的运用,可以科学控制填土高度;而针对索道地区的公路设计,能够有效控制隧道出口标高设计;在应用于公路路线交叉中,要重视被交叉路线净空的合理控制;在跨沟、沿河区域公路设计中的运用,要结合具体情况,科学控制周围的水文地质情况。一旦发现各类设计控制因素存在矛盾,应联系实际情况,做出科学、合理的分析处理。例如,若公路主线路的上跨位置已经进行了相对等级公路的设置,就需要进行分离且立交形式的公路路线设置,以此全面适应被动较差线路净空,有效降低公路主线填方高度,以此来准确把握公路直线纵断面上呈现出的控制点。

3.5 公路生态设计方法

在人们环保意识不断提升背景下,自然环境、公路设计有机整合的设计技术既是当前公路设计的探究重点,也是实现可持续发展的关键。而公路生态设计主要是基于环境,围绕生态设计这一核心,真正实现公路设计、环境保护的协调发展。就目前来看,比较常用的生态设计方法主要有以下几种:

3.5.1 乡土与自然设计

首先,针对乡土设计来讲,是指在全面调查分析公路周围环境及自然状况基础上落实各项设计工作,以此来确保公路设计能够全面适应该地区自然环境的各项发展需求,将地区人文景观特色充分展示出来。因此,在具体设计中,首先应对公路景观设计提出更严格的要求;其次,针对自然设计来讲,主要是基于传统公路设计法,加强科技指导的一种新型设计模式。在公路设计中,强调要基于自然环境,注重植物种群、水文地质的科学整合,以此来逐渐构建出理想的公路景观,进而在完善公路周边环境的基础上,将公路设计的新意充分体现出来。

3.5.2 恢复与保护设计

首先,针对恢复设计方法来讲,主要应用于城市化公路景观设计领域,分析公路建设前期给环境带来的一系列破坏,并制定出科学完善的恢复方案。在此过程中,应对植被复苏设计做出着重考虑,加强土地资源的科学运用。其次,针对保护设计法来讲,主要是基于生态、环境保护基础,通过各项优化设计的实施来尽可能避免公路建设给自然环境带来的一系列破坏,逐渐构建出较为系统、科学的生态环境保护模式,促进公路设计工作与环境保护的有机整合。

3.6 公路曲线设计方法

在各类新颖、先进公路设计与方法不断涌现的背景下,公路曲线法定新技术的科学运用也得到了设计人员的广泛重视。这一技术的设计原理主要是基于圆弧公路,结合公路固定线路中的控制性元素,明确圆弧曲线位置,通过线性曲线、过度曲线来准确把握圆弧的连接关系。其在公路设计中的具体运用,必须要先明确公路建设方提出的各项要求,在此基础上制定出科学、完善的设计管理方案、具体应用流程。这样不仅可以明确公路设计目标,也能够借助对象或是地形模式来科学控制公路曲线设计活动。此外,在具体设计中也可以运用节点曲线或者点交叉线来确定具体的圆弧切线方向,基于此进行相应图表的制定,从而实现对公路地形控制点的准确把握,为公路设计创造良好条件。

4 结论

综上所述,公路设计是公路建设的核心所在,一个科学、适合的设计方案不仅能够为公路建设质量、进度提供有力保障,也能够在尽可能节约资源的基础上有效保护生态平衡。尤其是一系列新技术、新方法的科学引用,不论是对我国公路建设质量,还是设计水平的提升都具有重要意义。对此,相关设计人员应给予足够重视,积极借鉴国外优秀经验与理论,结合实际情况,恰当引用各类技术、方法,进而制定出更科学、完善的设计方案。

参考文献

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作者简介:卢玉南(1982-),男,江苏如皋人,南通景成交通规划设计咨询有限公司工程师,研究方向:道路工程。

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