虎崗高速公路改擴(kuò)建工程橫斷面結(jié)構(gòu)形式的分析

鄭少杰

(東莞市路橋投資建設(shè)有限公司，廣東 東莞 523000)

0 引言

我國(guó)改革開(kāi)放以來(lái)，高速公路從無(wú)到有，從有到多，逐步成網(wǎng)，發(fā)展迅速。根據(jù)中國(guó)工程院、交通運(yùn)輸部《交通強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略研究》，目前我國(guó)高速公路的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平。截至2016 年，高速公路里程達(dá)到13.1 萬(wàn)km，世界第一，較美國(guó)超出25%，預(yù)計(jì)到2020 年將達(dá)到15 萬(wàn)km[1]。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展中，各行各業(yè)的發(fā)展均呈井噴之勢(shì)，交通行業(yè)亦不例外，當(dāng)前建成通車(chē)的高速公路，已經(jīng)難以滿(mǎn)足車(chē)輛保有量高速增長(zhǎng)及通行要求，交通流量的增大，不得不促使高速公路進(jìn)行擴(kuò)建，這也是交通行業(yè)發(fā)展的必然。我國(guó)許多學(xué)者對(duì)高速公路改擴(kuò)建方面進(jìn)行了研究，并在許多借鑒性強(qiáng)的實(shí)踐案例中，已經(jīng)積累了許多寶貴的理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)[2-6]。

1 影響高速公路改擴(kuò)建橫斷面的因素

由于高速公路改擴(kuò)建較為復(fù)雜，因此影響工程橫斷面的因素有很多，其中最主要的是道路交通量、沿線(xiàn)用地條件、施工期間交通組織以及經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理性等。

1.1 道路交通量

在確定公路橫斷面寬度時(shí)，需要考慮是否滿(mǎn)足公路交通量通行的需求?，F(xiàn)今由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、改革開(kāi)放政策的實(shí)施，高速公路的交通量較以前得到了倍數(shù)增長(zhǎng)，這一情況則導(dǎo)致很多原有高速公路不能滿(mǎn)足通行需求，加上一些原有高速公路自身交通量的預(yù)測(cè)誤差，促使高速公路擴(kuò)建日漸緊迫。較多的高速公路現(xiàn)有車(chē)道已無(wú)法滿(mǎn)足車(chē)輛通行需求，需要進(jìn)行車(chē)道擴(kuò)建，如一些4車(chē)道的道路需要擴(kuò)建至6車(chē)道，若車(chē)流量過(guò)大，則需要直接擴(kuò)建至8車(chē)道，而在橫斷面結(jié)構(gòu)形式的選擇上，需要做好道路交通量的預(yù)測(cè)工作[7]。由此，可以看出道路交通量影響了斷面結(jié)構(gòu)形式的選擇。

1.2 沿線(xiàn)用地條件

高速公路會(huì)對(duì)沿線(xiàn)的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到促進(jìn)作用，其沿線(xiàn)一般設(shè)置有要求運(yùn)輸方便的工業(yè)園區(qū)、物流園區(qū)以及一些其他產(chǎn)業(yè)，高速公路沿線(xiàn)已經(jīng)形成一定的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)帶及建筑群，因此，在高速公路改擴(kuò)建時(shí)，沿線(xiàn)的建筑拆遷及協(xié)調(diào)難度相對(duì)較大，甚至?xí)档透咚俟犯臄U(kuò)建的可行性。

1.3 施工期間交通組織

隨著越來(lái)越多改擴(kuò)建工程的開(kāi)展，道路施工期間的交通組織問(wèn)題也變得愈加重要，在確保安全的同時(shí)，增加交通組織的合理性。需要改擴(kuò)建的高速公路現(xiàn)狀交通量一般較大，如何在改擴(kuò)建施工過(guò)程中確保既有交通的通行，做好交通疏解，已成為改擴(kuò)建的一個(gè)重要影響因素。

1.4 經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理性

在改擴(kuò)建方式上可以選擇單側(cè)拼寬、雙側(cè)拼寬及混合模式，改擴(kuò)建的方式選擇主要需考慮沿線(xiàn)的征拆及工程造價(jià)的合理性，同時(shí)，成熟的路面拼接技術(shù)可以讓項(xiàng)目擴(kuò)建更加順利，當(dāng)然，在條件允許的情況下，可以嘗試性地選用新技術(shù)，提出問(wèn)題，改進(jìn)問(wèn)題，取得在經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益上的突破[8]。

2 高速公路改擴(kuò)建橫斷面主要結(jié)構(gòu)形式

國(guó)內(nèi)需改擴(kuò)建高速公路的斷面主要集中在雙向4車(chē)道的高速公路，小部分6車(chē)道高速公路也在規(guī)劃改擴(kuò)建，而目前國(guó)內(nèi)高速公路斷面較大的主要采用雙向8車(chē)道，雙向10車(chē)道的高速公路在我國(guó)較為少見(jiàn)，主要的改擴(kuò)建橫斷面結(jié)構(gòu)形式包括：(1)4車(chē)道改為6車(chē)道；(2)4車(chē)道改為8車(chē)道；(3)6車(chē)道改為8車(chē)道；(4)6車(chē)道改為10車(chē)道。

根據(jù)對(duì)國(guó)內(nèi)外已實(shí)施的和在建的高速公路擴(kuò)建項(xiàng)目的調(diào)研，在不考慮新建線(xiàn)路的情況下，高速公路拓寬改造的形式主要有單側(cè)拼接加寬及雙側(cè)拼接加寬兩種形式。單側(cè)加寬即在原有高速公路路基一側(cè)進(jìn)行拼接加寬，雙側(cè)加寬即在路基兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行拼接加寬。兩種加寬方式的比較選擇應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)和施工技術(shù)難度、工程規(guī)模、使用壽命、對(duì)環(huán)境的影響和對(duì)土地資源的占用等因素綜合考慮。

表1 單雙側(cè)拼寬優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

3 虎崗高速公路改擴(kuò)建工程實(shí)例分析

3.1 概況

虎崗高速公路是東莞市規(guī)劃的“六縱四橫”干線(xiàn)公路中東西方向(橫向)的一條高速公路，是廣東省高速公路網(wǎng)規(guī)劃(“十二縱六橫十二射兩環(huán)”及53條加密聯(lián)絡(luò)橫線(xiàn))中的一部分。近年來(lái)，隨著東莞市經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，虎崗高速公路車(chē)流量也持續(xù)上升，目前部分路段日均雙向車(chē)流量近20萬(wàn)輛次，在重大節(jié)假日高速公路小客車(chē)免費(fèi)通行期間，每日雙向車(chē)流量超過(guò)35萬(wàn)輛次，虎崗高速公路局部路段的通行能力已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿(mǎn)足不了東莞市的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、交通量增長(zhǎng)的需求。

虎崗高速公路擴(kuò)建可有效加強(qiáng)東莞市東西向交通主干線(xiàn)的通行能力，滿(mǎn)足城市東西向出行需求，進(jìn)一步加強(qiáng)東莞市東西部鎮(zhèn)區(qū)的聯(lián)系。

3.2 設(shè)計(jì)原則及考慮因素

以本項(xiàng)目功能需求為依據(jù)，并綜合考慮沿線(xiàn)環(huán)境、地理?xiàng)l件、路網(wǎng)分布、周邊建筑、互通情況等，在不中斷交通的基礎(chǔ)上，結(jié)合以往拓寬技術(shù)特點(diǎn)，總體上方案設(shè)計(jì)主要考慮因素及遵循的原則如下：(1)合理選擇方案減少對(duì)現(xiàn)有道路交通影響；(2)最大限度地利用現(xiàn)有工程；(3)保證交通安全為核心；(4)因地制宜，合理掌握標(biāo)準(zhǔn)；(5)體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展；(6)強(qiáng)調(diào)以人為本，以景觀、環(huán)保為主線(xiàn)貫穿設(shè)計(jì)全過(guò)程；(7)將橋梁、路面加固改造作為主要工作；(8)實(shí)現(xiàn)既有交通設(shè)施的最大化利用，減少不必要的用地及拆遷，杜絕浪費(fèi)；(9)運(yùn)用最新施工技術(shù)，在質(zhì)量提升基礎(chǔ)下實(shí)現(xiàn)造價(jià)最小化。

3.3 改擴(kuò)建橫斷面形式選擇

根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)附錄A“公路服務(wù)水平分級(jí)”，公路服務(wù)水平分為六級(jí)，并根據(jù)3.4服務(wù)水平，高速公路對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)服務(wù)水平為三級(jí)。 本項(xiàng)目設(shè)計(jì)速度為120km/h，根據(jù)相關(guān)公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，單方向車(chē)道數(shù)按下式計(jì)算：

N=(AADT×K×D)/CD

式中：

N—高速公路單方向的車(chē)道數(shù)量；

AADT—年平均日交通量；

CD—單車(chē)道的服務(wù)交通量，三級(jí)服務(wù)水平等級(jí)本項(xiàng)目取最大值1 600pcu/h；

K—設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)，本項(xiàng)目取0.077 8；

D—方向不均勻系數(shù)，本項(xiàng)目取0.50。

以2022年為本項(xiàng)目的建成年，并以2022年為預(yù)測(cè)基年得到的計(jì)算結(jié)果，根據(jù)計(jì)算結(jié)果計(jì)算各路段所需車(chē)道數(shù)，如表2所示。

表2 各路段所需車(chē)道數(shù)計(jì)算結(jié)果

由表2可以看出，到本項(xiàng)目改擴(kuò)建通車(chē)20 年時(shí)，本項(xiàng)目五點(diǎn)梅支線(xiàn)單向所需車(chē)道數(shù)平均為4 車(chē)道；新聯(lián)支線(xiàn)所需車(chē)道數(shù)為4車(chē)道；冷水坑隧道起點(diǎn)～花燈盞立交段單向平均所需車(chē)道數(shù)為5 車(chē)道。

因此，綜合以上分析，五點(diǎn)梅支線(xiàn)及新聯(lián)支線(xiàn)由原4車(chē)道擴(kuò)建為8車(chē)道，虎崗高速公路主線(xiàn)由原6車(chē)道擴(kuò)建為10車(chē)道高速公路。橋梁、涵洞、跨線(xiàn)橋和通道加寬與一般路基加寬基本相同。

圖1 虎崗高速公路原雙向6車(chē)道主線(xiàn)路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

圖2 五點(diǎn)梅支線(xiàn)原雙向4車(chē)道路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

圖3 改造后主線(xiàn)雙向10車(chē)道的整體式路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

圖4 改造后五點(diǎn)梅支線(xiàn)雙向8車(chē)道的分離式路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面

3.4 改擴(kuò)建方案

在另選新線(xiàn)和原址拼寬兩種改擴(kuò)建方式中，根據(jù)東莞市城總規(guī)，市內(nèi)北側(cè)有東部快速干線(xiàn)及規(guī)劃中的環(huán)莞快速三期，中部有正在建設(shè)中的莞番高速公路(橋頭至寮步正在設(shè)計(jì)中)，走廊帶資源奇缺，沒(méi)有走廊帶可提供建設(shè)新線(xiàn)?？紤]到近年來(lái)東莞市經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅猛，城市化水平較高，土地資源非常寶貴，因此，虎崗高速公路改擴(kuò)建方式采用在現(xiàn)有虎崗高速公路平面基礎(chǔ)上進(jìn)行擴(kuò)建加寬。

根據(jù)收集到的地形圖資料、虎崗高速公路影像圖，結(jié)合既有線(xiàn)路沿線(xiàn)現(xiàn)狀情況、兩側(cè)用地建設(shè)情況以及改擴(kuò)建條件，針對(duì)虎崗高速公路不同路段的加寬方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)，主要改擴(kuò)建方案如表3所示。

表3 路段加寬擴(kuò)建方式

4 結(jié)語(yǔ)

提升既有高速公路的服務(wù)能力將是當(dāng)前和今后的一項(xiàng)長(zhǎng)期任務(wù)。本文分析了高速公路改擴(kuò)建橫斷面形式選擇的主要影響因素，包括道路交通量、沿線(xiàn)用地條件、施工期間交通組織及技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性等，并明確改擴(kuò)建主要的橫斷面結(jié)構(gòu)形式。以虎崗高速公路的規(guī)劃實(shí)踐為例，介紹虎崗高速公路結(jié)合交通量及實(shí)際情況將主線(xiàn)斷面形式由6車(chē)道改為10車(chē)道，沿線(xiàn)路段主要采用兩側(cè)拼寬、高架分離的改擴(kuò)建方案，具有較強(qiáng)的可行性以及參考性。