基于公路功能的橫斷面總體設(shè)計

歐陽丹

（上海市政工程設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

1 概 述

我國地少人多，國家也為極其稀缺的耕地資源使用畫下了紅線。公路建設(shè)用地應(yīng)該要貫徹節(jié)約集約用地，以及嚴(yán)格保護(hù)耕地的原則，以便最大限度地減少占地面積。而建設(shè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、斷面形式直接影響著公路建設(shè)占地面積。

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01—2014）（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》（2014））明確規(guī)定公路技術(shù)等級的劃分，以及主要技術(shù)指標(biāo)選取的主要依據(jù)是公路功能[1]。該標(biāo)準(zhǔn)指出公路建設(shè)應(yīng)按地區(qū)特點、交通特性、路網(wǎng)結(jié)構(gòu)綜合分析確定公路的功能，再根據(jù)功能結(jié)合交通量、地形條件等選用技術(shù)等級和主要技術(shù)指標(biāo)。

公路功能為公路在路網(wǎng)中為車輛所提供的交通服務(wù)能力，根據(jù)服務(wù)特點不同，分為干線公路、集散公路和支線公路。其中，主要（次要）干線公路具有暢通直達(dá)的功能，主要（次要）集散公路具有匯集疏散功能[1]。公路總體設(shè)計應(yīng)根據(jù)公路功能、技術(shù)等級和地形等條件，合理確定公路斷面布置形式，在確保行駛安全性的前提下，既滿足功能又同時達(dá)到環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的要求。

2 橫斷面總體設(shè)計

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01—2003）（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》（2003））及《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2006）對各級公路路基寬度總寬度和各部分寬度進(jìn)行了“雙控”，用數(shù)字規(guī)定各等級設(shè)計速度采用的車道數(shù)與路基寬度的一般值和最小值[2-3]。而《標(biāo)準(zhǔn)》（2014）取消了對各級公路路基寬度的具體規(guī)定，僅對車道寬度、路緣帶寬度、路肩寬度做出了規(guī)定，并明確了取用條件及適用情況；同時對中央分隔帶寬度不再指定具體值，而是強(qiáng)調(diào)中央分隔帶寬度應(yīng)從對向隔離、安全防護(hù)的主要功能出發(fā)，綜合考慮中央分隔帶護(hù)欄的防護(hù)形式和防護(hù)能力確定[1]。同時，《公路路線設(shè)計規(guī)范》（JTG D20—2017）又增加了允許具有集散功能的一級和二級公路，在非機(jī)動車、行人密集的路段，可根據(jù)需要設(shè)置側(cè)分隔帶、非機(jī)動車道和人行道，且路基總寬度中應(yīng)包含這些部分的寬度[4]。

2.1 干線一級公路

《標(biāo)準(zhǔn)》（2014）規(guī)定作為干線的一級公路，設(shè)計速度宜采用100 km/h，受地形、地質(zhì)條件限制時，可采用 80 km/h[1]。

目前我國干線一級公路結(jié)合地形條件、區(qū)域路網(wǎng)銜接，以及沿線土地性質(zhì)等因素的綜合分析論證，通常推薦設(shè)計速度采用80 km/h。

2.1.1 車道寬度

設(shè)計速度不低于80 km/h時，車道寬度取值為3.75m。

2.1.2 中間帶

中間帶由防護(hù)設(shè)施寬度和左側(cè)側(cè)向余寬組成，而側(cè)向余寬是由左側(cè)路緣帶和C值組成。設(shè)計速度為80 km/h時，左側(cè)路緣帶寬度一般值為0.5m，C值為0.25m。

一級公路承擔(dān)干線功能要求選擇具有防止車輛失控沖過進(jìn)入對向車道功能的中央分隔帶護(hù)欄。中央分隔帶護(hù)欄通常采用F型混凝土護(hù)欄，路基段采用整體式，橋梁段因上部結(jié)構(gòu)常用分幅布置而采用分離式。

根據(jù)《公路交通安全設(shè)施設(shè)計規(guī)范》（JTG D81—2017），作為干線一級公路中央分隔帶采用整體式護(hù)欄形式時，路基護(hù)欄防護(hù)等級應(yīng)滿足五（S A、S A m）級；橋梁護(hù)欄防護(hù)等級應(yīng)滿足五（S A、S A m）級[5]。

整體式五級防護(hù)等級F型混凝土護(hù)欄對應(yīng)的護(hù)欄寬度為60.6 cm，通過計算可知路基段采用F型混凝土護(hù)欄中間帶寬度最小值為2.106 m=（0.5+0.25）m側(cè)向余寬+0.606 m防護(hù)設(shè)施寬度+（0.25+0.5）m側(cè)向余寬，如圖1所示。

圖1 干線一級公路路基段中間帶示意圖（單位：mm）

分離式五級防護(hù)等級F型混凝土護(hù)欄對應(yīng)的護(hù)欄寬度為50.3 cm，通過計算可知橋梁段采用F型混凝土護(hù)欄中間帶寬度最小值為2.756 m=（0.5+0.25）m側(cè)向余寬+0.503 m防護(hù)設(shè)施寬度+0.25m+0.503m防護(hù)設(shè)施寬度+（0.25+0.5）m側(cè)向余寬，如圖2所示。

圖2 橋梁段中間帶示意圖（單位：mm）

因干線一級公路的設(shè)計服務(wù)水平較高，不應(yīng)低于三級，為避免路基與橋梁因中間帶寬度不同而引起公路線形和車輛行駛軌跡的頻繁變化，從而降低服務(wù)水平，建議路基段與橋梁段中間帶寬度采用3.0m等值。

2.1.3 路肩

右側(cè)硬路肩寬度一般值為3.0m，土路肩寬度取值為0.75m。

2.1.4 斷面布置

綜上所述，設(shè)計速度80 km/h、雙向四車道的干線一級公路路基寬度為25.5 m，其斷面組成為25.5 m=0.75 m土路肩+3.0m硬路肩+2×3.75 m車行道+3.0 m中間帶+2×3.75 m車行道+3.0 m硬路肩+0.75m土路肩，如圖3所示。

圖3 干線一級公路橫斷面布置圖（雙向4車道，單位：m）

2.2 集散一級公路

《標(biāo)準(zhǔn)》（2014）規(guī)定：作為集散的一級公路，設(shè)計速度宜采用80 km/h，受地形、地質(zhì)條件限制時，可采用60 km/h[1]。

2.2.1 車道寬度

設(shè)計速度80 km/h時，車道寬度取值為3.75m；設(shè)計速度60 km/h時，車道寬度取值為3.5m。

2.2.2 中間帶

一級公路承擔(dān)集散功能中央防護(hù)設(shè)施只需要滿足達(dá)到隔離對向交通的功能，對防撞擊等防護(hù)功能不作要求。因此，路基段可選用僅有物理隔離作用的分隔欄，路基段中間帶寬度最小值為1.8m=（0.5+0.25）m側(cè)向余寬+0.3 m防護(hù)設(shè)施寬度 +（0.25+0.5）m側(cè)向余寬，如圖4所示。橋梁段護(hù)欄與干線一級公路相同，仍需滿足五（S A、S A m）級防護(hù)等級，橋梁段中間帶寬度最小值為2.756m，如圖2所示。

路基段和橋梁段中間帶寬度差值約1m，為盡量減少公路占地面積，同時考慮避免路基與橋梁因中央分隔帶寬度不同而引起公路線形和車輛行駛軌跡的頻繁變化，根據(jù)橋梁比例采取不同措施。對于橋梁占比較小的公路，建議路基與橋梁段采用不同的中間帶寬度，路基段中間帶寬度為2.0m，橋梁段中間帶寬度為3.0m，通過在寬度變化前后設(shè)置過渡段，以保證車輛行駛軌跡的連續(xù)性；對于橋梁占比較大的公路，路基與橋梁段建議采用相同的中間帶寬度3.0m。

圖4 集散一級公路路基段中間帶示意圖（單位：mm）

2.2.3 路肩

設(shè)計速度80 km/h，右側(cè)硬路肩寬度一般值為1.5m，土路肩寬度一般值為0.75m。

設(shè)計速度60 km/h，右側(cè)硬路肩寬度一般值為0.75m，土路肩寬度一般值為0.75m。

2.2.4 斷面布置

設(shè)計速度80 km/h、雙向四車道的集散一級公路，路基段寬度為21.5（22.5）m，其斷面組成為21.5（22.5）m=0.75m土路肩+1.5 m硬路肩+2×3.75m行車道+2.0（3.0）m中間帶+2×3.75m行車道+1.5 m硬路肩+0.75 m土路肩，如圖5所示。

圖5 集散一級公路橫斷面布置圖（設(shè)計速度80 km/h，單位：m）

設(shè)計速度60 km/h、雙向四車道的集散一級公路，路基段寬度為19.0（20.0）m，其斷面組成為19.0（20.0）m=0.75m土路肩+0.75m硬路肩+2×3.5m行車道+2.0（3.0）m中間帶+2×3.5m行車道+0.75m硬路肩+0.75m土路肩，如圖6所示。

2.3 集散一級公路兼城市道路

2.3.1 功能分析

圖6 集散一級公路橫斷面布置圖（設(shè)計速度60 km/h，單位：m）

近些年，隨著我國城鎮(zhèn)化步伐加快，以及區(qū)域經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，城市周邊地區(qū)、中心城與衛(wèi)星城之間，以及城市群之間的公路大量涌現(xiàn)。這些公路的功能與一般公路的功能明顯不同，除承擔(dān)機(jī)動車交通量以外，行人和自行車等非機(jī)動車交通量也很大。此外，在城市出入城段，到發(fā)交通轉(zhuǎn)換量較大，這些公路除承擔(dān)集散交通功能外還兼顧著城市道路功能，過境交通與城市到發(fā)交通混為一體勢必會影響一級公路的服務(wù)水平。

原有的公路斷面形式已不能適應(yīng)城市發(fā)展的交通出行需求，應(yīng)結(jié)合城市道路斷面布置。為提高慢行交通的安全出行，需增設(shè)專用的非機(jī)動車道及人行道；為確保一級公路的服務(wù)水平，需增設(shè)輔道，實現(xiàn)快速過境交通與城市到發(fā)交通分離。

2.3.2 車道寬度

一級公路兼城市道路，設(shè)計速度不宜過高，宜采用60 km/h設(shè)計速度，車道寬度取值為3.5m。

2.3.3 中間帶

城市內(nèi)橋梁通常采用整體式上部結(jié)構(gòu)，中間隔離措施可與路基段一致。對于承擔(dān)集散功能的一級公路，中間隔離設(shè)施可不要求其防撞擊等防護(hù)功能。為考慮城市景觀綠化需求，中央分隔帶選擇綠化帶形式。

根據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ37—2012）（2016年版），中央分隔帶最小寬度為1.5m[6]。因此中間帶寬度最小值為2.5 m=0.5m路緣帶+1.5m中央分隔帶+0.5m路緣帶，如圖7所示。中央分隔帶寬度還應(yīng)包括設(shè)置照明燈柱、標(biāo)志牌、信號燈、城市公共服務(wù)設(shè)施的要求，具體應(yīng)用時，可結(jié)合項目實際需求進(jìn)行調(diào)整設(shè)施帶寬度。

圖7 中央分隔帶采用綠化帶時示意圖（單位：mm）

2.3.4 路肩

公路路肩主要具有保護(hù)和支撐路面結(jié)構(gòu)、提供行車道側(cè)向余寬和側(cè)向通視條件、為故障車輛提供臨時?？靠臻g等功能。而在城區(qū)段增設(shè)的輔道、非機(jī)動車道能同樣發(fā)揮路肩的作用，因此在城區(qū)段建議取消路肩，改建為輔道、非機(jī)動車道和人行道。

設(shè)置側(cè)分隔帶將機(jī)動車道與輔道隔離，側(cè)分隔帶寬度要考慮預(yù)留市政管線空間、城市景觀綠化要求及城市附屬設(shè)施設(shè)置要求。根據(jù)《城市道路工程設(shè)計規(guī)范》（CJJ37—2012）（2016年版），側(cè)分隔帶最小寬度為1.5m[6]。

為減小占地面積，通常將輔道與非機(jī)動車道共板布置，輔道寬度為7.5m=0.25m路緣帶+3.5m車行道+0.25m路緣帶+3.5m非機(jī)動車道。

考慮設(shè)置行道樹及人行的舒適性，人行道最小寬度通常取為3.0m。

2.3.5 斷面布置

斷面寬度為41.5m，其斷面組成為41.5m=3.0m人行道+7.5m輔道+1.5m側(cè)分隔帶+8.0m行車道+0.5m路緣帶+2×3.5m機(jī)動車道+0.5m路緣帶+1.5m綠化帶+8.0m行車道+1.5m側(cè)分隔帶+7.5m輔道+3.0m人行道，如圖8所示。

圖8 一級公路兼城市道路橫斷面布置圖（單位：m）

3 工程實例

203省道陽新縣棋盤洲至富池段改建工程全線長約34 km，位于湖北省陽新縣境內(nèi)，北起韋山村附近，對接棋盤洲長江大橋新港互通連接線，南止于半壁山盛家灣附近，與興國至富池公路相接。

通過分析項目影響區(qū)范圍內(nèi)的規(guī)劃路網(wǎng)布局、行政區(qū)劃分布、土地開發(fā)建設(shè)、港口碼頭布局等，該項目與干線公路相銜接，連接5萬人口以上的縣（市）、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、主要工業(yè)生產(chǎn)基地、重要經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)、港口碼頭等物流集散地，提供中等距離、中等容量及中等速度的交通服務(wù)，屬于集散公路類別中的主要集散公路。

根據(jù)功能定位，結(jié)合交通量預(yù)測結(jié)果、沿線地形、工程經(jīng)濟(jì)、預(yù)期的運行速度和沿線土地利用性質(zhì)等因素，推薦該項目采用設(shè)計速度80 km/h，雙向4車道的一級公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》（2003），設(shè)計速度 80 km/h，雙向 4車道的一級公路路基寬度一般值為24.5m[2]。

而基于公路功能進(jìn)行橫斷面設(shè)計，路基段寬度為21.5m，橋梁段寬度為22.5m。該項目橋梁占比約為9.5%，占比較小，路基與橋梁段可采用不同的中間帶寬度。

對比該項目不同路基寬度下的建設(shè)規(guī)模和工程投資，見表1所列。該項目位于長江中游南岸，地貌屬于構(gòu)造剝蝕丘陵地貌區(qū)，地形起伏不大，平均填土高度約3.3m。當(dāng)路基寬度從24.5m調(diào)整為21.5m時，建設(shè)規(guī)模會減小，占地會減少9.33 h m2，建安費減少約6 233萬元，總投資可節(jié)省9 724萬元。

表1 建設(shè)規(guī)模與工程投資對比表

4 結(jié) 語

以前的橫斷面設(shè)計都是依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》（2003），直接選擇技術(shù)等級和設(shè)計速度對應(yīng)的路基寬度總寬度值和各部分寬度值，這種粗放的設(shè)計往往不利于更好地利用有限的資源，充分發(fā)揮公路建設(shè)的投資效益。

本文貫徹“節(jié)約集約”設(shè)計原則，提出基于公路功能進(jìn)行橫斷面總體設(shè)計，對承擔(dān)不同交通功能的一級公路的橫斷面布置形式進(jìn)行了分析。在項目的總體設(shè)計中，凸顯公路功能的作用，以公路的功能為基點，結(jié)合技術(shù)等級、交通量和地形等主要因素，合理選擇公路橫斷面布置形式，在確保行駛安全性、滿足功能需求下，使得公路的綜合效益最佳。