國道公路城市過境改建設計技術要點

安宴良

(山西新世紀交通建設工程咨詢有限公司,山西 太原 030000)

1 概述

石樓縣境內公路交通運輸網絡按“一橫一縱”布設，主要是以國省干線為軀干，縣鄉公路為骨架，農村公路為血管的組成遍布石樓，促進石樓交通運輸業發展，使石樓縣成為晉秦物流要道和區域運輸樞紐。“一橫”指340國道東至交口縣，西通黃河，“一縱”指248省道北至柳林縣，南達臨汾市永和縣，石樓縣城為橫縱“交織點”，340國道、248省道均穿城而過，隨著“十二、三五”經濟快速發展，340國道、248省道交通量日益增大，石樓縣城交通壓力越來越大，現在已達到了“瓶頸”。國省道城區段已經被日益發展的城市建設所包圍，街道化嚴重，行車受街道化干擾和縱橫向干擾嚴重，加之交通量大，公路處于擁擠狀態，導致交通事故頻頻發生，已經不適應現代化發展的需要[1]。嚴重影響了國道的安全、快速通行能力，同時也影響了石樓縣境內煤炭的運輸，制約了石樓當地經濟發展。同時，國道穿城而過在很大程度上限制了石樓縣城的城市建設和規劃，影響了石樓縣經濟的發展，所以石樓縣城過境國省道改線勢在必行。

2 工程概況

本項目板橋—沙窯段建設工程，屬于近期規劃項目，340國道繞石樓縣城城南改線。項目起點位于沙窯村，與G340(K958+100)呈T形交叉，終點位于板橋村東，與G340(K971+640)呈T形交叉，全長14.814 km。本項目建成后，成為石樓縣城南環，與石樓縣城遠期規劃形成環線，從東南西北四個方向進入石樓縣城車流均可利用環線在進入縣城前進行分流，特別是大型貨車實現了交通流轉換，不僅提高了通行效率，減少了擁堵，增強了安全指數，而且可以大大避免過境車輛對石樓縣的空氣污染，優化了縣城人居生活環境，同時促進了石樓縣的經濟發展和擴大了城鎮發展空間。其石樓縣城外環規劃圖見圖1。

3 設計要點分析

3.1 路線走向

本項目路線起點位于沙窯村，與G340(K958+100)呈T形交叉，本項目終點位于板橋村，與G340(K971+640)呈T形交叉。路線走向為：項目起點位于石樓縣沙窯村，與G340(K958+100)呈T形交叉，路線向南展線，設橋跨越前泊河后，沿地形向西布線，繼續根據地形向西布線，設譚莊隧道穿越山體后沿山體展線下山與省道三大線(S248)平交，下穿中南鐵路繼續向西展線，設段莊隧道穿山而過后折向西北根據地形繼續展線，于K14+814處到達本項目終點板橋村，與G340(K971+640)呈T型交叉，路線全長14.814 km。其中隧道2 520 m/3座，橋梁910 m/7座。主要控制點包括：中南鐵路、譚莊村、賈家溝、前泊河、沙窯村、G340和S248。

3.2 建設規模

本項目全長14.814 km，工程量：挖方280.139 9萬m3；填方75.349 7萬m3；排水工程6.074 7萬m3，防護工程16.786 6萬m3；瀝青混凝土路面13.106 0萬m2；全線新建橋梁910 m/7座；新建涵洞21道；新建隧道2 520 m/3座；平交4處；安全設施14.814 km；拆遷建筑物(磚混房)1 200 m2；全線新增用地43.1 hm2。

3.3 技術標準論證

3.3.1 設計交通量

為建立交通運輸指標與社會經濟指標的相關模型，本項利用數學回歸分析方法，經過多種模型計算結果分析后，發現歷年的客運量與國內生產總值指標關系密切；貨運量與國內生產總產值關系密切。通過回歸分析得出，項目主要影響區社會經濟指標與交通運輸指標相關模型見表1。

表1 項目主要影響區社會經濟指標與交通運輸指標相關模型

1)趨勢交通量預測。

通過以上模型，結合預測的各影響區的社會經濟發展指標預測值，可得到擬建項目各特征年的客貨運量，以此可得到其交通發展的增長率，趨勢交通量預測結果見表2。

表2 趨勢交通量預測結果 輛標準小客車/d

2)誘增交通量預測。

項目的開通，對于本地區的經濟發展將產生較大的促進作用，同時又將誘增新的交通量產生。考慮到本項目為石樓縣的環城公路，項目的實施將對沿線的產業分布產生一定的影響，誘增一些潛在的交通需求。充分結合本項目的特點，得出誘增交通量預測結果見表3。

表3 誘增交通量預測結果 輛標準小客車/d

3)總交通量預測結果。

通過對項目未來趨勢型和誘增型交通量的預測，得出本項目的總交通量預測結果見表4。由表4可知本項目在預測遠景年2037(建成后第15年)的年平均日交通量為10 418輛標準小客車/d。

表4 項目總交通量預測結果 輛標準小客車/d

3.3.2 公路技術等級

JTG D20—2017公路路線設計規范[2]第2.2.2條規定:公路技術等級的選用應該在確定公路功能的基礎上，結合項目所在地的交通運輸體系、未來發展規劃及設計交通量論證確定。

1)經過多年的建設和發展，石樓縣公路交通取得長足的發展，逐步形成了全方位覆蓋的公路網絡體系。

本項目起點位于沙窯村，與G340(K958+100)呈T形交叉，起點處國道340段公路技術等級為二級公路，設計速度為60 km/h，路基寬度為10 m。

本項目終點位于板橋村東，與國道340(K971+640)呈T形交叉，與石樓縣西北環孟家塔—板橋段相接形成環城公路，終點處G340段公路技術等級是二級公路，設計速度是60 km/h，路基寬度是10 m。

2)本項目建成后15年(2037年)平均日交通量(折合小客車)為10 418輛。

根據JTG D20—2017公路路線設計規范第2.2.2條規定，宜選用一級公路、二級公路，綜合考慮交通功能及交通量預測結果，并結合項目起終點銜接國道340、縣城西北環、省道248，確定本項目選用二級公路技術標準。

3.3.3 設計速度

根據JTG D20—2017公路路線設計規范第2.2.3條規定，各級公路應采用的設計速度見表5。

表5 各級公路應采用的設計速度 km/h

項目沿線屬于較典型的黃土覆蓋的基巖殘丘中山地貌，也即典型的黃河東岸土石山區，途經區域地形地質較為簡單；根據地形、地貌等建設條件，該路段路線走廊帶方案唯一且地形、地質較為簡單，在從各種角度對設計速度60 km/h,40 km/h進行綜合比對后，該路段設計速度采用60 km/h，并需加強交通安全設計。主要理由如下：

從交通量組成分析：本項目為混合交通，并且貨車比例較高，采用較大的縱坡不利于行車安全，所以，本項目設計速度采用較高的設計速度比較合理。

從項目的功能分析，本項目作為集散型公路，宜采用40 km/h或60 km/h。

綜合分析，本項目設計速度采用60 km/h。

3.3.4 通行能力分析

根據交通部頒布的JTG D20—2017公路路線設計規范(以下簡稱《規范》)，本項目對二級公路進行通行能力分析。

1)基本通行能力。

根據《規范》表3.6.1，二級公路設計行車速度為60 km/h且在不準超車區30%～70%時，其基本通行能力為1 400 pcu/h。

2)設計通行能力。

當設計速度為60 km/h時，基本通行能力為1 400 pcu/h，根據實際道路條件對設計速度的修正(設計速度60 km/h修正后為55 km/h)，實際通行能力按下列公式求出：

Cd=MSFi×fHV×fd×fw×ff。

其中，Cd為設計通行能力，pcu/h；MSFi為設計服務水平下最大服務交通量；fHV為交通組成系數，根據《規范》取2.5；fd為方向分布修正系數，取0.97；fw為車道寬度、路肩寬度修正系數，車道寬3.25 m，路肩寬度0.75 m；ff為路側干擾修正系數，按照2級干擾，值為0.85;本項目四級服務水平與實際行駛速度相對應的二級公路路段設計通行能力Cd為1 375 pcu/h/ln。

3)設計小時交通量。

根據《規范》3.1.5條，計小時交通量應按如下公式求得：

DDHV=AADT×K。

其中，DDHV為單向設計小時交通量，pcu/h；AADT為預測年度的年平均日交通量,pcu/d；K為設計小時交通量系數，%，為選定時位的小時交通量與年平均日交通量的比值，K取0.11。

經計算，預測末年設計小時交通量DDHV為：

DDHV=10 418×0.11=1 145.98 pcu/h。

4)車道數的確定。

單向車道數是單向設計小時交通量與單向設計通行能力之比，即：

N=DDHV/Cd=836.55/1 375=0.61(道)，即單向車道值取1。

根據計算分析，本項目按雙向雙車道標準進行建設，評價期內能滿足通行能力和服務水平的需要。

5)路基寬度。

本項目按設計速度60 km/h，雙車道二級公路建設。路基寬度根據JTG B01—2014公路工程技術標準[3]，行車道寬3.5 m，硬路肩0.75 m，土路肩0.75 m，雙車道路基寬為10 m，考慮到本項目在路網中的地位、項目的功能定位，并且項目建成后，分流國省道車輛，重載貨車比例增加，以及結合沿線居民出行，交通工具有農用車、拖拉機、摩托車等，為保證出行安全，推薦加寬硬路肩至1.75 m。

12 m橫斷面劃分為：0.75 m×2(土路肩)+1.75 m×2(硬路肩)+2×3.5 m(行車道)。

3.4 主要技術指標

根據JTG B01—2014公路工程技術標準，結合本項目的性質、沿線地形、交通量預測結果及通行能力分析。本項目主要技術指標見表6。

表6 項目主要技術指標

4 結語

國道城市過境改線公路是一項關系民生的重大工程，技術要求高，難度大。本文結合國道340石樓縣境內沙窯至板橋段(南環)公路改建工程實例，根據有關法律、法規的要求，在工程可行性研究階段要同步做好土地預審、環境、水保、地質災害等評價工作[4-6]。在施工期間必然會對交通造成干擾，因此應做好施工組織，設置臨時交通安全設施標志，避免阻礙現有交通，將項目施工對沿線居民出行的影響降低至最小，確保項目的順利實施。