摘　要： 早期高速公路建设受到资金和经济发展的制约，大部分高速公路均按照双向4车道标准进行建设，随着交通运输量不断增长，许多先期修建的高速公路面临着扩建。分析改扩建项目制约因素,并在此基础上提出改扩建项目路线设计方法。

　　1.改扩建项目控制因素

　　原有道路由于受到建设时期的技术、经济、人文和环境等因素影响，所采用的技术标准各异，其路线线形技术指标已不能满足现行公路工程技术标准的要求,对其进行改扩建的同时要进行合理的取舍，通过道路改扩建，对线形不良组合路段进行改造。近年来,由于大范围的城镇化建设，部分既有公路两侧建筑物密集，地方道路纵横,道路扩建将引起两侧建筑物大量拆迁和地方道路改移，通过建成区段的路线应做多方案比选，尽量减少征地、拆迁数量，降低工程造价。

　　2.改扩建项目路线设计方法

　　2.1数字化勘测技术

　　长大线路勘测可采用全数字化的航空摄影测量技术，快速完成项目范围的地形数据采集和数据处理，得到准确、高质量的数字地面高程、数字地形图和真彩色的航空正摄影像图。为改造时建立三维仿真环境、公路改建的线形设计、方案优化、工程方案的定性分析奠定基础。

　　同时,利用GPS和 RTK 综合技术进行全线控制测量和路线中桩放样，高精度、高效率得到既有公路中桩的三维坐标，为平纵面线形拟合、路基路面加宽、桥梁拼接等工程设计提供第一手外业勘测的基础数据。

　　2.1.1空间视距检验技术

　　在公路三维仿真环境中可得到3种视距:公路路线设计规范(JTG D20-2006)规定的设计速度要求保证的停车视距，根据公路上不同类型车型实时点的实际运行速度，按小客车、大货车两种车型可得到运行速度对应要求的视距值;对于改造后公路，车辆在其三维的立体几何模型上行驶，视点与前方行车道中心线上物体最远通视距离所得的路线几何视距一致。

　　将3种视距绘成曲线图，通过判断分析道路上各桩号3 种视距的对应关系，发现运行速度视距不足或视距不连续的路段，即不安全路段。再找出引起视距不足的原因，提出改善措施和综合处理方法。该项技术主要用于隧道、大型桥梁、互通立交等大型施工工点的安全性检测。

　　2.2平纵线形拟合技术

　　平纵线形拟合是旧路改扩建设计的最基本数据准备，由于各种原因既有公路的平纵面线形不可能与原设计完全吻合,需要对现有道路进行详细测量，并通过数字化处治，建立数学模型，然后采用线形拟合技术，实现最大限度利用旧路。

　　在旧路平纵面数据采集中采用先进的GPS测量技术、航测遥感和 CAD集成技术解决测量中的关键性问题。利用GPS测量技术采集平面坐标，水准仪采集高程,每个断面采集4个点(中央分隔带两条黄线上的两个点、硬路肩与土路肩之间白线上的两个点)。

　　线形的拟合可采用CARD1、纬地、EICAD等设计软件进行拟合，考虑到不同软件功能特点不同，也可采用几种软件结合的方法进行拟合。如先用CARD1中最小二乘法的功能,根据零散分布点(各断面实测黄线两点连线的中点)确定一个基本单元，之后把各单元连接成整体。最小二乘法原理就是根据各零散分布点到单元的距离平方和最小来确定一个基本单元;然后用纬地的智能布线法把CARD1拟合的线位恢复成数据文件，再用纬地进行优化修改，尽量使拟合出的线位跟实测点的偏差最小。在具体操作过程中根据施工图文件及变更设计文件中的线位和实测的一些特殊点作为参照来确定单元曲线的起终点，同时还要利用施工图文件及变更设计文件中的数据检查拟合数据的准确性。

　　纵面采用基于遗传算法的纵面线形拟合技术,根据中桩外业实测数据,在计算机中再现地面高程点:根据既有公路的设计速度、线形标准和拟合点距地面高程点的精度要求，即可随机产生有序列的设计线形方案组群;根据一定的评价体系评价线形方案中各个体的优劣性,其评价条件是必要的高程控制点和不同等级公路的线形要求等因素;根据一定方法选择线形方案群中的一个设计方案变坡点序列作为变坡点坐标、半径的操作对象，其中某个设计方案被选择的可能性与该个体的相对优劣性能密切相关;对选择的纵面设计线方案的变坡点序列对象进行交叉、变异等基因操作，得到更优组的设计方案变坡点序列;直到满足规定精度的要求，即为最终的拟合方案。

　　2.3基于运行速度的公路改扩建路线设计方法

　　旧的路线设计方法以设计速度为基础指标，设计速度一旦选定，公路的所有相关要素如平曲线半径、纵坡、竖曲线半径

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