沿線高度城鎮(zhèn)化一級公路改造總體設(shè)計(jì)

郭建鋒

根據(jù)我國道路的規(guī)劃、建設(shè)、管理以及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，道路分為公路與城市道路兩大類。公路與城市道路在形式上沒有非常嚴(yán)格的界限，通常以城鎮(zhèn)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的道路為城市道路，連接不同城鎮(zhèn)的為公路。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，尤其是東部沿海發(fā)達(dá)地區(qū)，公路沿線城鎮(zhèn)化已影響其正常使用功能，最明顯的莫過于公路街道化，頻密的路口、多種交通(機(jī)動車、非機(jī)動車和行人)的出行，大大削弱了干線公路的通行能力。對于已高度城鎮(zhèn)化路段的干線公路，其升級改造工作將有更多的內(nèi)容。筆者以東莞市石大公路升級改造工程為例，介紹高度城鎮(zhèn)化區(qū)域的公路改造總體設(shè)計(jì)方法。

1 工程概況

石大公路是東莞市中部南北向一級公路，全長27.1km，雙向六車道，通車已經(jīng)十多年，隨著東莞市經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，交通量亦急劇增長。石大公路穿越的三個(gè)鎮(zhèn)區(qū)已高度城鎮(zhèn)化，其范圍已覆蓋整條干線公路，沿線各種等級的道路交叉頻繁，公路兩側(cè)建筑林立，大多已街道化。本次改造擬提高公路的服務(wù)水平及適應(yīng)能力，為社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。

改造工程采用一級公路兼顧城市主干道標(biāo)準(zhǔn)，主線計(jì)算行車速度采用80km/h，輔道計(jì)算行車速度采用40km/h的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)荷載為公路—Ⅰ級。全線新建橋梁12座，車行下穿通道3座，節(jié)點(diǎn)改造10處，路面改造方式為白加黑，總投資為16.86億元。

2 路線走廊選擇

舊路升級改造項(xiàng)目，常見的路線走廊選擇有兩種:原路改造模式與新線繞行模式。原路改建模式一般適用于舊線改造后能滿足預(yù)測中遠(yuǎn)期交通量或走廊帶唯一且因地形限制而改線困難的過鎮(zhèn)路段;新線繞行模式適用于有改線余地的城鎮(zhèn)過境路段，或利用附近有其他走廊帶代替的情況。

本項(xiàng)目在前期設(shè)計(jì)中就遇到上述兩種情況。石大公路茶山鎮(zhèn)段沿路兩側(cè)建筑間距不到40m，已不可能拓寬，且有兩個(gè)小半徑的反向曲線路段不具備“裁彎取直”的改造條件。經(jīng)過對鎮(zhèn)區(qū)規(guī)劃的研究，選取規(guī)劃鎮(zhèn)環(huán)城路的一段作為替代路線，既有公路還給鎮(zhèn)區(qū)作鎮(zhèn)區(qū)城市干道。寮步鎮(zhèn)及大嶺山鎮(zhèn)段由于當(dāng)?shù)貙Ρ卷?xiàng)目改造作了規(guī)劃預(yù)留，該段采用原路改造模式。

3 路線設(shè)計(jì)

3.1 橫斷面布置

沿線高度城鎮(zhèn)化的公路，道路橫向干擾增多，機(jī)動車、非機(jī)動車、行人在一塊板式的干線公路上混行，由此導(dǎo)致干線公路的通行能力降低，交通安全也難以得到保障。在此背景下的公路的升級改造，除考慮過境和區(qū)域組團(tuán)交通快速通過外，區(qū)域內(nèi)多種混行交通的集散也同樣重要。較成功的經(jīng)驗(yàn)是各種交通各行其道，一級公路(主線，以過境交通為主)在中間，城市道路(輔道，以區(qū)域內(nèi)交通為主)及人行道設(shè)置于兩側(cè)，中間以分隔帶間隔。

本項(xiàng)目按上述原則，結(jié)合城鎮(zhèn)預(yù)留道路紅線寬度，道路標(biāo)準(zhǔn)橫斷面主線采用雙向六車道，取消公路硬路肩，僅保留路緣帶，輔道各兩個(gè)車道，用綠化帶分隔主輔道。

3.2 路線平面設(shè)計(jì)

對于高等級公路新建路段，應(yīng)注重立體線形設(shè)計(jì)，做到線形連續(xù)、指標(biāo)均衡、視覺良好、景觀協(xié)調(diào)、安全舒適。而對于公路改建路段，在擬合道路中線后，應(yīng)對其進(jìn)行檢查，首要滿足汽車運(yùn)動學(xué)和力學(xué)要求，對于平縱組合，要適當(dāng)掌握，不強(qiáng)求完全做到“平包縱”。本項(xiàng)目擬合后路中線在指標(biāo)上能滿足主線計(jì)算行車速度對應(yīng)指標(biāo)的要求，雖局部平縱組合稍差，但在通過路線透視圖檢查后，利用采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施的方式代替改移道路，更多地利用老路，節(jié)約了投資，減少了新增用地。

3.3 路線縱、橫斷面設(shè)計(jì)

高度城鎮(zhèn)化的一級公路的縱斷面設(shè)計(jì)除受舊路路面改造方式的約束外，還受路側(cè)地坪高程及相交道路縱坡的影響，因此在縱斷面設(shè)計(jì)之前還應(yīng)考慮橫坡的設(shè)計(jì)問題。一般情況下，舊路的等級和設(shè)計(jì)速度達(dá)不到改造的標(biāo)準(zhǔn)，圓曲線半徑較小的路段按公路規(guī)范需要設(shè)置更大的超高，但超高的變化影響到沿線建筑地坪和被交路的接順。改造道路的橫坡設(shè)計(jì)需要在汽車行駛安全、對周邊環(huán)境的影響以及經(jīng)濟(jì)性上取得平衡。在完成橫坡設(shè)計(jì)后，結(jié)合交叉結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)、既有構(gòu)造物銜接、路面改造方式等控制因素來進(jìn)行縱斷面設(shè)計(jì)，以減少縱、橫斷面設(shè)計(jì)的反復(fù)驗(yàn)算，提高改造道路縱、橫斷面設(shè)計(jì)的效率。

本項(xiàng)目在完成平面設(shè)計(jì)后，根據(jù)實(shí)測橫斷面數(shù)據(jù)，驗(yàn)算圓曲線半徑較小路段的汽車行駛橫向穩(wěn)定情況，其中最不利情況即橫向力系數(shù)最大處為0.086，司乘人員感覺為平穩(wěn)，結(jié)合場地情況，改造設(shè)計(jì)采用原道路最大橫坡——4%。

本項(xiàng)目路面改造方式為舊水泥混凝土路面拓寬后加鋪瀝青混凝土。一般路基段(不受構(gòu)造物等其他因素的約束)縱斷面設(shè)計(jì)僅需考慮加鋪路面結(jié)構(gòu)厚度。其設(shè)計(jì)方法為計(jì)算出逐樁橫斷面中最小加鋪的控制點(diǎn)，加上結(jié)構(gòu)厚度后通過設(shè)計(jì)橫坡推算出對應(yīng)縱斷面設(shè)計(jì)的最優(yōu)高程，最后以設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)來擬合這些設(shè)計(jì)點(diǎn)。相較傳統(tǒng)擬合地面高程方式，該方法能同時(shí)兼顧縱橫面路面加鋪結(jié)構(gòu)厚度的要求，無需因?yàn)榧愉伣Y(jié)構(gòu)厚度的過厚或過薄而反復(fù)調(diào)整縱斷面設(shè)計(jì)。

4 立交布設(shè)與改造

高度城鎮(zhèn)化地區(qū)公路的立交改造一般分為既有立交改造和既有平交改建為立交兩種情況。

既有立交改造有以下兩種情況:主線拓寬，立交匝道出入口重新設(shè)計(jì);原立交部分功能不滿足使用要求，按需改建。本項(xiàng)目既有立交改造有三處，其中有兩處是既有通道或跨線橋延長，一處是環(huán)形匝道由于不能滿足交通量需求改建為定向匝道。

既有平交改建立交是城鎮(zhèn)化地區(qū)公路改造的常見情況。隨著城鎮(zhèn)面積的擴(kuò)大，路網(wǎng)逐漸擴(kuò)大、加密，主線的平交口增多，過境交通延誤加長，在路網(wǎng)分流不力的平交節(jié)點(diǎn)改建為立交是較好的解決方案。同時(shí)又由于沿線的街道化，升級改造的用地受到極大的限制，采用主線跨越被交路，輔道與被交路平面交叉的簡易菱形立交形式，既解決主線快速過境交通，也解決地方路網(wǎng)轉(zhuǎn)向交通的要求，同時(shí)其用地在各種立交形式中也是最省的，因此，簡易菱形立交是此類改造工程的首選立交形式。對于景觀要求較高的路段，可采用下穿通道的方式，對于造價(jià)控制較嚴(yán)且路網(wǎng)較發(fā)達(dá)的節(jié)點(diǎn)，可采用主線中央封閉被交路跨越的分離立交形式。本項(xiàng)目平交改造為立交的節(jié)點(diǎn)共七處，結(jié)合交通需求、路網(wǎng)分布、景觀要求及造價(jià)控制等因素，設(shè)置四處主線跨線橋，一處主線下穿通道，一處被交路跨線橋，一處被交路下穿通道，很好的取得了需求與約束的平衡。立交設(shè)置形式見表1。

表1 石大公路立交設(shè)置一覽表

5 結(jié)語

石大公路改造工程目前正處于施工實(shí)施階段，總體情況良好。結(jié)合本項(xiàng)目總體設(shè)計(jì)實(shí)例，筆者對近幾年所參與的幾條珠三角地區(qū)干線公路的升級改造工程所遇到的問題及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)和探討，對日后類似工程有較好的借鑒意義。

［1］JTG B01-2003，公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)［S］.

［2］交通部公路司.新理念公路設(shè)計(jì)指南［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［3］李勤策.路面改造結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.山西建筑，2010，36(11):278-279.