國省道改建工程的優化規劃與設計策略

收稿日期：2024-01-29

作者簡介：莫健偉（1992—），男，本科，工程師，研究方向：路橋設計、省國道改建。

摘要 現階段，國內城市不斷發展與外擴，交通功能單一的國道已經無法滿足社會的需求。文章以生態文明為視角，以福州閩侯縣國道G316線洪塘大橋至旗山大道段改擴建工程為例，探討國省道改建規劃與設計的方案。采用案例分析方法，對城市規劃土地利用狀況與交通網絡情況進行了系統分析，并在此基礎上，從城市交通功能、技術標準、道路斷面布置、規劃河道、用地銜接等角度提出了改擴建設計方案，并對該項目進行了總體評價與優化。該方法注重交通功能與城市交通規劃的配合、技術標準與現狀道路交通特點的符合、斷面布局與自然環境的融合，對同類研究提出了有益的借鑒經驗。

關鍵詞 生態文明；國省道；改建規劃

中圖分類號 U418.8文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2024）11-0037-04

0 引言

國土空間規劃是關鍵的國家治理手段，關乎生態文明建設和高質量發展。傳統的規劃理論和技術方法，雖有其歷史貢獻，但在新的時代背景下，已顯露出其工程弊端。因此，必須從根本上改革和創新國土空間規劃的思維范式、價值導向、目標追求和重點任務，形成真正符合生態文明時代需求的規劃與設計方法。

1 工程概況

閩侯縣位于福建東部、福州市西南側，上街鎮與倉山區被烏龍江分隔，城鎮化發展迅速。G316線是上街鎮的主要通道，連接福州市主城區[1]。如今，上街鎮已經成為閩侯縣的一個重要衛星城，吸引了大量的人口和資本流入。然而，洪塘大橋的2改8車道擴建計劃將導致此段G316線成為交通瓶頸。閩江大道和上下店路交叉口改造后效果圖見圖1。

目前，道路沿線兩側已分布了大量住宅小區、菜市場、企事業單位、學校和民營店面等，沒有閑置地塊且用地屬性復雜，土地利用混合強度較高。項目周邊的主要道路類別見表1。

根據目前所提供的信息，能夠清晰地看到項目周邊的交通路網已經基本構建完成。然而，由于交通需求復雜且數量龐大，因此在設計過程中，仍需要針對現有的道路線性進行擬合，最大限度地利用現有的道路設施，對不良路線的組合設計進行優化和調整。同時，應盡量避免和減少改擴建對周圍環境和居民生活產生的不良影響。

圖1 閩江大道和上下店路交叉口改造后效果圖

2 路線線形設計

2.1 道路橫斷面設計

項目橫斷面布置需要綜合項目的交通、景觀、使用需求及門戶形象的功能定位[2]。確定車行道的寬度、橫坡度和線形。根據道路等級和交通量確定路肩寬度，并考慮設置硬路肩或土路肩。增強中間帶設計，用于分隔對向車流，通常包括中央分隔帶和左側路緣帶，其寬度根據交通量、側向余寬和防止駛入對向車道的設施等因素而定。綜合考慮道路等級需要確定路幅橫斷面尺寸—確定路基高度—路基橫斷面形狀設計—邊坡坡度確定—橫斷面面積計算及土石方數量計算與調配。可采用坐標法斷定已知斷面的各轉折點坐標（xi，yi），則斷面面積為：

（1）

斷面圖各轉折點坐標見圖2。

圖2 斷面圖各轉折點坐標圖

若相鄰兩斷面均為填方或均為挖方且面積大小相近，那么即可假定兩斷面之間為一棱柱體，其體積的計算公式為：

（2）

項目橫斷面體積計算見圖3。

若F1和F2相差甚大，則與棱臺更為相近。其計算公式為：

（3）

綜合上述考量，此路段與正在改擴建的洪塘大橋直接相接，因此，為了確保交通的順暢和安全，決定對這一路段進行全面升級改造。這一路段沒有交叉口和中間過渡段，因此道路斷面延續洪塘大橋中間雙向8車道的斷面。采用了常規的4幅路斷面方案，車道也采用了雙向8車道，保持了交通規模的延續性。路段升級改造情況見表2。

圖3 橫斷面體積計算圖

方案不僅考慮了景觀效果，也充分考慮了交通功能，綜合了道路的實際需求、效果以及交通和景觀功能。希望通過這一改造方案，能夠實現交通的順暢和安全，也為城市門戶通道的景觀形象提升作出貢獻。在改造過程中，注重細節處理。例如，對于綠化帶的設計，不僅考慮了植物的種類和色彩搭配，還考慮了灌溉系統、日常維護等問題。對于道路的材質選擇，采用了耐久性強、防滑性能好的材料，以確保車輛行駛的安全性。

2.2 道路節點分析

針對G316線與旗山大道交會的節點（節點1），采用十字信號燈控交叉口形式，化繁為簡，調整此節點為十字燈控交叉口，優化旗山大道與國賓大道的通達性。綜合考慮此節點的交通性、景觀性，確定采用平交十字交叉口方案。調整道路橫斷面，優化車道分配，提高交叉口通行能力。十字信號燈控交叉口方案見表3。

該設計方案通過綜合考慮交通性和景觀性，能夠確保G316線與旗山大道交會節點（節點1）的交通效率和交通安全水平。

2.3 道路平面設計

公路路線受到地形、地質等條件的限制，在平面上的形式路線會較為曲折，為了能夠確保道路的通行，在轉折處需要插入圓曲線過渡，從而提高道路行駛的舒適程度。常用的圓曲線過渡公式如下：

R=[L2+（Z+T ）2]/（2×Z） （4）

式中，R——圓曲線半徑（m）；L——直線段長度（m）；Z——圓曲線超高（m），表示的是圓曲線的高程變化；T——圓曲線切線長（m），表示的是從直線段切點到圓曲線起點的距離。在實際的工程中，圓曲線過渡的設計需要考慮多個因素，包括道路的等級、設計速度、地形條件、地質條件等等。因此，圓曲線半徑R、直線段長度L、圓曲線超高Z和圓曲線切線長T等參數需要根據具體情況進行合理的設計和選擇。

在選取圓曲線半徑R時，要考慮道路的設計速度和地形條件。設計速度低且地形平坦時，可降低R值以增加行駛舒適度；設計速度高且地形復雜時，需增大R值以確保安全。直線段長度L也應合理設計，過短會增加曲率降低舒適度，過長會降低安全性。因此，R和L的選取需綜合考慮多種因素，確保道路行駛的舒適性和安全性。

該方案在道路功能定位方面，將主干道定義為保證交通流暢，同時保障交通安全和效率。在橫斷面設計上，考慮綠化帶和路側停車的需求，采用了對稱式設計，并將車道數設置為雙向四車道。對各交叉口交通流量和信號燈周期進行了分析比較，以確保交通流暢安全?？紤]投資制約，采用平交信號燈交叉口布置形式，減少工程量和投資成本。該方案將減少交通事故，保障交通安全，并提高交通效率。

3 項目舉措與實際成效

國省道改擴建工程中的橫斷面設計是一項關鍵任務，旨在確保既有道路橫斷面的充分利用，同時，滿足現行技術標準和安全性能要求。在國省道改擴建工程中，橫斷面布置擬合設計是關鍵環節之一[3]。

為了充分利用老路，減少工程規模，需要對既有道路的橫斷面進行擬合設計。收集既有道路的設計資料和現狀數據，包括橫斷面布置、超高橫坡值等。分析既有道路橫斷面布置和超高橫坡值不滿足現行文獻要求的原因，如建設初期的技術標準等因素。根據分析結果進行橫斷面布置的擬合設計，以滿足現行技術標準和安全性能要求。

考慮既有道路的超高橫坡值和地形條件，進行適當調整。最終取值應符合現行文獻的要求，并確保與既有道路的超高橫坡度平滑過渡。節點交通量預測見表4。

表4 節點交通量預測

交通流方向 高峰小時交通量/（pcu/h） 飽和度

G316線直行 3 000 0.8

侯官路直行 2 000 0.6

G316線左轉 800 0.7

侯官路左轉 1 200 0.85

注：飽和度為交通量與設計通行能力的比值，一般飽和度超過0.8時，交叉口會出現擁堵。

根據表4可以看出，節點的交通量較大，尤其是在高峰時，各個方向的交通量都接近或超過了設計通行能力，這會導致交叉口擁堵。因此，需要采取有效的交通組織措施，提高交叉口的通行能力。考慮遠期規劃軌道8號線的線路及站點通過節點2處，未來該節點的交通壓力將進一步加大。

因此，暫時采用平交方案一進行改造，待遠期條件成熟時再進行節點改造。根據之前的分析，節點2的改造方案有三種可選方案：方案一（平交信號燈方案）、方案三（G316線高架+地面平交信號燈）和方案四（G316線下穿+地面平交信號燈）。綜合考慮節點的交通性、景觀性以及避免洪塘大橋、洪山橋通車后再次改建的交通圍擋時間成本等因素，優先采用方案三進行改造。

最終取值應符合現行文獻的要求，并確保與既有道路的超高橫坡度平滑過渡。但是，在實際應用中，還需要根據具體情況進行適當調整，以確保道路的安全性和舒適性。

4 舊路改擴建設計的建議與思考

4.1 幾何設計優化

舊路改擴建工程中，幾何設計優化至關重要。調整平縱面設計能改善安全性和通行效率。平面線形設計使道路更順暢，用適當半徑的圓曲線和緩和曲線連接直線段，降低操控難度。同時，縱斷面設計需考慮地形、排水和視距，合理設置縱坡和豎曲線，避免頻繁起伏和陡峭縱坡，提高道路安全性。

4.2 交通組織改善

舊路改擴建工程還需要關注交通組織的改善。通過優化交叉口設計、設置合適的交通設施以及調整信號配時等措施，能夠提高道路的通行能力。優化交叉口的幾何設計，如設置專用車道和右轉輔道，能夠避免交通沖突。同時，合理設置交通信號燈和標志標線，能夠引導駕駛員有序通行。根據交通量預測和道路等級，應合理設置護欄、標志牌和無障礙設施等安全設施。這些設施的設置應符合相關標準和規范，以確保其有效性。

4.3 環境保護與景觀提升

在舊路改擴建過程中，也應注重環境保護和景觀提升。采取環保材料和綠色施工措施，以減少對環境的影響。例如，在道路建設中利用再生骨料、溫拌瀝青等環保材料。同時，考慮采用降噪材料和排水系統來降低噪聲和減少水污染。在施工過程中，實施綠色施工措施，如控制揚塵、合理利用水資源等，以減少對周邊環境的影響。此外，結合周邊環境進行景觀設計可以提升道路的整體形象。通過設置綠化帶、景觀照明和藝術品等設施可以增加道路的美觀性和文化內涵。

5 結論

國省道改建工程是一項艱巨而復雜的任務，需要考慮眾多因素。該文以福州閩侯縣國道G316線洪塘大橋至旗山大道段改擴建工程為例，探討了國省道改建規劃與設計的方案。最終實現了與既有道路的超高橫坡度平滑過渡。再往后的規劃設計與優化過程中，需注重交通功能與城市交通規劃的配合、技術標準與現狀道路交通特點的符合、斷面布局與自然環境的融合。在節點改造方面，選擇平交方案進行改造，并根據具體情況進行適當調整。同時，還需要加強交通組織和管理，提高道路的安全性和舒適性，為同類研究提供有益的借鑒經驗。

參考文獻

[1]鄒宇， 曾志敏. 貴州省普通國省道公路設計規劃符合性中常見的問題與解決方案[J]. 黑龍江交通科技， 2020（2）： 46-47.

[2]仲崇謹， 陸振波， 王樹盛. 國省道兩側建設項目出入口規劃設計[J]. 西部交通科技， 2008（5）： 39-42.

[3]梅基賢. 國省道改擴建工程道路擬合設計的方法與探討[J]. 廣東土木與建筑， 2019（7）： 110-112.