沿线高度城镇化一级公路改造总体设计

2011-04-12郭建锋

山西建筑 2011年19期

郭建锋

根据我国道路的规划、建设、管理以及设计标准，道路分为公路与城市道路两大类。公路与城市道路在形式上没有非常严格的界限，通常以城镇规划区内的道路为城市道路，连接不同城镇的为公路。随着我国经济建设的高速发展，城镇化进程加快，尤其是东部沿海发达地区，公路沿线城镇化已影响其正常使用功能，最明显的莫过于公路街道化，频密的路口、多种交通(机动车、非机动车和行人)的出行，大大削弱了干线公路的通行能力。对于已高度城镇化路段的干线公路，其升级改造工作将有更多的内容。笔者以东莞市石大公路升级改造工程为例，介绍高度城镇化区域的公路改造总体设计方法。

1 工程概况

石大公路是东莞市中部南北向一级公路，全长27.1km，双向六车道，通车已经十多年，随着东莞市经济的高速发展，交通量亦急剧增长。石大公路穿越的三个镇区已高度城镇化，其范围已覆盖整条干线公路，沿线各种等级的道路交叉频繁，公路两侧建筑林立，大多已街道化。本次改造拟提高公路的服务水平及适应能力，为社会经济建设创造良好的基础条件。

改造工程采用一级公路兼顾城市主干道标准，主线计算行车速度采用80km/h，辅道计算行车速度采用40km/h的标准，设计荷载为公路—Ⅰ级。全线新建桥梁12座，车行下穿通道3座，节点改造10处，路面改造方式为白加黑，总投资为16.86亿元。

2 路线走廊选择

旧路升级改造项目，常见的路线走廊选择有两种:原路改造模式与新线绕行模式。原路改建模式一般适用于旧线改造后能满足预测中远期交通量或走廊带唯一且因地形限制而改线困难的过镇路段;新线绕行模式适用于有改线余地的城镇过境路段，或利用附近有其他走廊带代替的情况。

本项目在前期设计中就遇到上述两种情况。石大公路茶山镇段沿路两侧建筑间距不到40m，已不可能拓宽，且有两个小半径的反向曲线路段不具备“裁弯取直”的改造条件。经过对镇区规划的研究，选取规划镇环城路的一段作为替代路线，既有公路还给镇区作镇区城市干道。寮步镇及大岭山镇段由于当地对本项目改造作了规划预留，该段采用原路改造模式。

3 路线设计

3.1 横断面布置

沿线高度城镇化的公路，道路横向干扰增多，机动车、非机动车、行人在一块板式的干线公路上混行，由此导致干线公路的通行能力降低，交通安全也难以得到保障。在此背景下的公路的升级改造，除考虑过境和区域组团交通快速通过外，区域内多种混行交通的集散也同样重要。较成功的经验是各种交通各行其道，一级公路(主线，以过境交通为主)在中间，城市道路(辅道，以区域内交通为主)及人行道设置于两侧，中间以分隔带间隔。

本项目按上述原则，结合城镇预留道路红线宽度，道路标准横断面主线采用双向六车道，取消公路硬路肩，仅保留路缘带，辅道各两个车道，用绿化带分隔主辅道。

3.2 路线平面设计

对于高等级公路新建路段，应注重立体线形设计，做到线形连续、指标均衡、视觉良好、景观协调、安全舒适。而对于公路改建路段，在拟合道路中线后，应对其进行检查，首要满足汽车运动学和力学要求，对于平纵组合，要适当掌握，不强求完全做到“平包纵”。本项目拟合后路中线在指标上能满足主线计算行车速度对应指标的要求，虽局部平纵组合稍差，但在通过路线透视图检查后，利用采取相应的补救措施的方式代替改移道路，更多地利用老路，节约了投资，减少了新增用地。

3.3 路线纵、横断面设计

高度城镇化的一级公路的纵断面设计除受旧路路面改造方式的约束外，还受路侧地坪高程及相交道路纵坡的影响，因此在纵断面设计之前还应考虑横坡的设计问题。一般情况下，旧路的等级和设计速度达不到改造的标准，圆曲线半径较小的路段按公路规范需要设置更大的超高，但超高的变化影响到沿线建筑地坪和被交路的接顺。改造道路的横坡设计需要在汽车行驶安全、对周边环境的影响以及经济性上取得平衡。在完成横坡设计后，结合交叉结构物设计、既有构造物衔接、路面改造方式等控制因素来进行纵断面设计，以减少纵、横断面设计的反复验算，提高改造道路纵、横断面设计的效率。

本项目在完成平面设计后，根据实测横断面数据，验算圆曲线半径较小路段的汽车行驶横向稳定情况，其中最不利情况即横向力系数最大处为0.086，司乘人员感觉为平稳，结合场地情况，改造设计采用原道路最大横坡——4%。

本项目路面改造方式为旧水泥混凝土路面拓宽后加铺沥青混凝土。一般路基段(不受构造物等其他因素的约束)纵断面设计仅需考虑加铺路面结构厚度。其设计方法为计算出逐桩横断面中最小加铺的控制点，加上结构厚度后通过设计横坡推算出对应纵断面设计的最优高程，最后以设计时速80km/h的设计标准来拟合这些设计点。相较传统拟合地面高程方式，该方法能同时兼顾纵横面路面加铺结构厚度的要求，无需因为加铺结构厚度的过厚或过薄而反复调整纵断面设计。

4 立交布设与改造

高度城镇化地区公路的立交改造一般分为既有立交改造和既有平交改建为立交两种情况。

既有立交改造有以下两种情况:主线拓宽，立交匝道出入口重新设计;原立交部分功能不满足使用要求，按需改建。本项目既有立交改造有三处，其中有两处是既有通道或跨线桥延长，一处是环形匝道由于不能满足交通量需求改建为定向匝道。

既有平交改建立交是城镇化地区公路改造的常见情况。随着城镇面积的扩大，路网逐渐扩大、加密，主线的平交口增多，过境交通延误加长，在路网分流不力的平交节点改建为立交是较好的解决方案。同时又由于沿线的街道化，升级改造的用地受到极大的限制，采用主线跨越被交路，辅道与被交路平面交叉的简易菱形立交形式，既解决主线快速过境交通，也解决地方路网转向交通的要求，同时其用地在各种立交形式中也是最省的，因此，简易菱形立交是此类改造工程的首选立交形式。对于景观要求较高的路段，可采用下穿通道的方式，对于造价控制较严且路网较发达的节点，可采用主线中央封闭被交路跨越的分离立交形式。本项目平交改造为立交的节点共七处，结合交通需求、路网分布、景观要求及造价控制等因素，设置四处主线跨线桥，一处主线下穿通道，一处被交路跨线桥，一处被交路下穿通道，很好的取得了需求与约束的平衡。立交设置形式见表1。