基于高速公路運(yùn)營(yíng)需求的設(shè)計(jì)理念

（河北交通投資集團(tuán)公司，河北 石家莊 050000）

自改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)高速公路建設(shè)迅猛發(fā)展，公路人積累了豐富的高速公路建設(shè)、管理及運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，但也存在設(shè)計(jì)思路與高速公路運(yùn)營(yíng)需求脫節(jié)的情況。如何將公眾需求、運(yùn)營(yíng)需求融入高速公路的設(shè)計(jì)中，成為公路從業(yè)人員面臨的新課題。

本文從運(yùn)營(yíng)需求的視角出發(fā)，分析了我國(guó)高速公路項(xiàng)目在設(shè)計(jì)行車時(shí)速選用、路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化布置、建筑垃圾循環(huán)利用、低路基與排水設(shè)施設(shè)計(jì)、交安設(shè)施潛力發(fā)掘、開(kāi)放式服務(wù)區(qū)建設(shè)等方面存在的問(wèn)題，并提出了合理化建議，力求實(shí)現(xiàn)高速公路建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的有機(jī)融合。

一、分段選用設(shè)計(jì)速度，分段設(shè)置車道數(shù)量

（一）現(xiàn)狀

《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定：設(shè)計(jì)速度的選用應(yīng)根據(jù)公路功能與技術(shù)等級(jí)，結(jié)合地形、工程經(jīng)濟(jì)、預(yù)期運(yùn)行速度和沿線土地利用性質(zhì)等因素綜合論證確定。目前，同一條高速公路分段選用設(shè)計(jì)速度的案例有很多，如京張高速山區(qū)段限速80km/h、平原區(qū)段限速120km/h，但對(duì)同一地形地貌特征的路段進(jìn)一步細(xì)化選用設(shè)計(jì)速度的案例尚且不多，目前河北省已在延崇高速河北段進(jìn)行了相關(guān)實(shí)踐，在山區(qū)段分段選用了80km/h和100km/h的設(shè)計(jì)速度。

（二）改進(jìn)建議

1.按車型、車道選用設(shè)計(jì)速度。根據(jù)設(shè)計(jì)理論，設(shè)計(jì)速度主要根據(jù)沿線地形條件和交通量預(yù)測(cè)結(jié)果確定。事實(shí)上，車型構(gòu)成對(duì)高速公路不同區(qū)段的通行特征影響較為明顯，因此可“因車施策”，選用不同設(shè)計(jì)速度，實(shí)行客貨車分車道行駛，提升高速公路的通行能力。

2.按交通量分段設(shè)置車道數(shù)量。由于高速公路沿線不同區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平參差不齊，導(dǎo)致不同路段的過(guò)境交通量具有明顯差異。如果高速公路按照同一標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置車道數(shù)量，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域的路段將會(huì)出現(xiàn)“卡脖子”現(xiàn)象。因此，在公路項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，必須認(rèn)真調(diào)研各區(qū)段的交通量及車型構(gòu)成，科學(xué)、合理地計(jì)算公路車道通行能力，分區(qū)段設(shè)置車道數(shù)量。

二、合理優(yōu)化空間結(jié)構(gòu)，提升道路運(yùn)營(yíng)效率

在設(shè)計(jì)階段對(duì)高速公路空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理優(yōu)化，是提升運(yùn)營(yíng)期交通組織便利性、空間結(jié)構(gòu)利用率、延長(zhǎng)道路使用年限的重要手段。結(jié)合近幾年的高速公路運(yùn)營(yíng)實(shí)踐，筆者主要就路面橫向結(jié)構(gòu)非差異化布置、路面結(jié)構(gòu)橫向空間長(zhǎng)期單點(diǎn)使用以及單車道匝道維修等進(jìn)行分析論證。

（一）現(xiàn)狀

緊急停車帶僅供車輛在緊急情況下使用，其余時(shí)間則處于閑置狀態(tài)；高速公路左側(cè)路緣帶長(zhǎng)期處于閑置狀態(tài)，無(wú)法充分發(fā)揮應(yīng)用價(jià)值，造成了極大的資源浪費(fèi)?；ネㄔ训赖膶挾仍O(shè)計(jì)，目前僅考慮了預(yù)測(cè)交通量和匝道長(zhǎng)度，忽略了養(yǎng)護(hù)維修期間的保暢需求，當(dāng)單匝道路面或交安設(shè)施出現(xiàn)病害時(shí)，由于橫斷面過(guò)窄，匝道交通組織極其困難，只能采取中斷交通的方式進(jìn)行維修。

（二）改進(jìn)建議

1.合理優(yōu)化緊急停車帶、路緣帶的結(jié)構(gòu)和功能。設(shè)計(jì)階段采用路面橫向差異性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減薄硬路肩、左側(cè)路緣帶路面結(jié)構(gòu)厚度，實(shí)現(xiàn)降低建設(shè)成本的目的。對(duì)于已建成的高速公路，在保證各部分尺寸均滿足規(guī)范要求的前提下，在路面養(yǎng)護(hù)特定周期內(nèi)適當(dāng)左右移動(dòng)路面標(biāo)線位置，轉(zhuǎn)移路面結(jié)構(gòu)受力位置，既延長(zhǎng)路面使用壽命，又能最大程度發(fā)揮緊急停車帶和路緣帶的使用功能。

2.增加單車道互通匝道寬度。結(jié)合路面養(yǎng)護(hù)期間的保暢需求及合理的交通量預(yù)測(cè)，在條件合適時(shí)重點(diǎn)考慮加寬硬路肩或選取雙車道匝道斷面型式。雖然增加斷面寬度會(huì)提高一次性投入，但考慮到高速公路運(yùn)營(yíng)期中斷交通造成的損失，該方案值得借鑒。

三、建筑垃圾重復(fù)利用，推動(dòng)公路綠色發(fā)展

（一）現(xiàn)狀

有資料顯示，我國(guó)每年產(chǎn)生的建筑垃圾約20億噸。近年來(lái)，國(guó)家在廢舊材料利用方面，給予了諸多政策支持，如生產(chǎn)原材料中攙兌比例不低于30%的特定建材產(chǎn)品免征增值稅，再生節(jié)能建筑材料企業(yè)擴(kuò)大產(chǎn)能實(shí)行貸款貼息政策等，這些政策對(duì)于降低材料生產(chǎn)成本以及工程造價(jià)意義重大。

2017年11月，交通運(yùn)輸部印發(fā)《關(guān)于全面深入推進(jìn)綠色交通發(fā)展的意見(jiàn)》，明確到2020年，交通運(yùn)輸廢舊材料循環(huán)利用率和利用水平穩(wěn)步提升；2019年7月，河北省住建廳、省發(fā)改委、省工信廳、省自然資源廳、省生態(tài)環(huán)境廳聯(lián)合印發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)建筑垃圾管理和資源化利用工作的指導(dǎo)意見(jiàn)》，提出河北省建筑垃圾資源化利用目標(biāo)，到2020年，全省城市建筑垃圾資源化利用率達(dá)到20%以上；到2025年，達(dá)到50%以上。高速公路建設(shè)30年來(lái)，河北省在廢舊輪胎、尾礦等廢舊材料利用方面成就顯著，但對(duì)建筑垃圾的利用還缺乏深入研究。

（二）改進(jìn)建議

當(dāng)前，制約建筑垃圾資源化利用的主要因素有：建筑垃圾的分類和集中回收存放還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?；缺少建筑垃圾用于公路行業(yè)的相關(guān)規(guī)范。因此，要實(shí)現(xiàn)建筑垃圾大規(guī)模用于高速公路建設(shè)，各級(jí)人民政府應(yīng)加快制定建筑垃圾分類及收集存放相關(guān)政策，公路行業(yè)技術(shù)人員應(yīng)積極開(kāi)展建筑垃圾的應(yīng)用研究，盡快出臺(tái)建筑垃圾應(yīng)用規(guī)范。同時(shí)，在高速公路建設(shè)前期調(diào)查研究階段，設(shè)計(jì)人員應(yīng)擴(kuò)大對(duì)公路沿線建筑材料的調(diào)查范圍，將建筑垃圾納入可應(yīng)用材料行列，并在設(shè)計(jì)文件中明確提出使用要求。

四、加強(qiáng)路基方案研究，完善路面排水設(shè)計(jì)

（一）現(xiàn)狀

眾所周知，高速公路建設(shè)會(huì)占用大量的土地資源，但我國(guó)是人口大國(guó)，人均耕地面積僅為世界平均水平的三分之一，建設(shè)用地供給形勢(shì)非常嚴(yán)峻。因此，合理規(guī)劃、利用建設(shè)用地成為擺在公路人面前的重要課題。

平原區(qū)高速公路建設(shè)一般采用降低路基高度的方法，減少對(duì)土地資源的占用。但隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高速公路高程控制點(diǎn)越發(fā)密集，傳統(tǒng)的低路基法已不再適用，因此必須尋求更加合理的設(shè)計(jì)理念和方法。

當(dāng)前，高速公路路基高度主要受與之交叉的橫向公路和鐵路控制，這種交叉設(shè)計(jì)一般采用“下穿”和“上跨”兩種形式，帶來(lái)最直接的問(wèn)題是下穿通道易出現(xiàn)積水，上跨段路基高、占地多。針對(duì)下穿通道排水問(wèn)題，設(shè)計(jì)階段大多采用截、排、蓄水相結(jié)合的措施，但設(shè)計(jì)階段很難做到一通道一設(shè)計(jì)，因此部分蒸發(fā)池由于有效儲(chǔ)水量的限制不能發(fā)揮臨時(shí)蓄水作用，給運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)工作造成了極大的困擾。目前對(duì)于高速公路與地方路“下穿”或“上跨”設(shè)計(jì)方案的論證較少，低路基還沒(méi)有真正“低”下來(lái)，低下來(lái)的排水設(shè)計(jì)又存在很多弊端。

（二）改進(jìn)建議

1.結(jié)合排水設(shè)計(jì)充分論證高速公路與地方路“下穿”或“上跨”設(shè)計(jì)方案，最大化實(shí)現(xiàn)低路基，減少工程占地和投資。

2.在排水方案的選擇上，除常用的截、排、蓄措施外，應(yīng)增加排水泵站的適宜性研究論證；考慮雙孔通道設(shè)計(jì)方案，一孔通行、一孔蓄水；對(duì)縱坡與超高疊加、匯水集中路段的路面排水，應(yīng)根據(jù)水文計(jì)算結(jié)果適當(dāng)增加泄水槽斷面尺寸和密度，避免出現(xiàn)溢水引發(fā)泄水槽外路基水毀病害。

3.根據(jù)河北省有關(guān)政策，高速公路建成后，兩側(cè)至少要各設(shè)50米的綠化帶。建設(shè)單位應(yīng)在高速公路設(shè)計(jì)階段與地方政府緊密溝通協(xié)調(diào)，爭(zhēng)取綠化帶與高速公路同步建設(shè)。如此一來(lái)，可以將綠化帶作為取土用地，解決部分土源問(wèn)題以及排水去向問(wèn)題。

4.對(duì)于部分不能實(shí)現(xiàn)低路基的路段，進(jìn)行增加擋土墻路基的方案論證，通過(guò)采用粉煤灰等輕質(zhì)填料修筑路基結(jié)合擋土墻建設(shè)，有效減少路基占地寬度。

五、發(fā)掘交安設(shè)施潛力，提升安全服務(wù)水平

（一）現(xiàn)狀

近年來(lái)，隨著公眾對(duì)出行服務(wù)需求的不斷提升，高速公路在交安設(shè)施、監(jiān)控設(shè)施等方面存在的問(wèn)題日益突出。如固定高度波形梁護(hù)欄制約了路面維修方案的制定，固定限速標(biāo)志制約了惡劣天氣主動(dòng)管控措施的實(shí)施，監(jiān)控設(shè)施利用率不高制約了高速公路智能化發(fā)展等。

（二）改進(jìn)建議

1.變固定高度護(hù)欄為高度可調(diào)節(jié)護(hù)欄。固定高度護(hù)欄制約了路面維修方案的制訂，有時(shí)為了保證路面維修質(zhì)量不得不重新更換護(hù)欄，造成極大浪費(fèi)；有時(shí)為了保證護(hù)欄高度，必須對(duì)原有路面采取銑刨重鋪方案，既對(duì)路面整體強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響，又造成了環(huán)境污染。因此，建議在設(shè)計(jì)階段設(shè)置高度可調(diào)節(jié)護(hù)欄，為護(hù)欄板提升高度預(yù)留孔位，變“事后彌補(bǔ)”為“主動(dòng)控制”。

2.變固定限速標(biāo)志為可變限速標(biāo)志。霧天、雪天等惡劣天氣條件下，路面濕滑且能見(jiàn)度較低，極易導(dǎo)致連環(huán)追尾、群死群傷的惡性事故。公安交通管理部門(mén)往往采用簡(jiǎn)單的封道斷交措施來(lái)應(yīng)對(duì)惡劣天氣，雖然起到了遏制交通事故的作用，但也極大地影響了社會(huì)公眾的出行體驗(yàn)，降低了高速公路的服務(wù)品質(zhì)。因此，建議設(shè)計(jì)階段把固定限速標(biāo)志改為可變限速標(biāo)志、增設(shè)智能安全行車誘導(dǎo)系統(tǒng)（如埋置式自發(fā)光路標(biāo)），在惡劣天氣條件下，可根據(jù)路面通行條件及時(shí)調(diào)整限速標(biāo)準(zhǔn)、誘導(dǎo)和預(yù)警車輛安全行駛；在各互通出入口設(shè)置攔車器，再輔以公安交通管理部門(mén)的執(zhí)法管控，使高速公路實(shí)現(xiàn)惡劣天氣安全有序通行。

3.實(shí)現(xiàn)監(jiān)控設(shè)施智能化。當(dāng)前，高速公路基本已實(shí)現(xiàn)全程監(jiān)控，但監(jiān)控設(shè)施處于“監(jiān)而不控”的尷尬境地，監(jiān)控系統(tǒng)的價(jià)值并未完全發(fā)揮。針對(duì)目前路政、交警普遍采用的巡查方式，建議開(kāi)展監(jiān)控設(shè)施代替路面巡查的相關(guān)研究，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)對(duì)交通違章、交通事故、路面病害、沿線設(shè)施缺損乃至路基橋涵表面病害的精準(zhǔn)識(shí)別與定位并實(shí)時(shí)報(bào)警，節(jié)約大量人力物力。同時(shí)，通過(guò)后臺(tái)自動(dòng)處理系統(tǒng)，結(jié)合可變信息標(biāo)志，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)交通事故和擁堵自動(dòng)預(yù)警，自動(dòng)通知救援等智能化服務(wù)功能。

4.慎用鍍塑產(chǎn)品。從多條高速公路鍍塑產(chǎn)品的使用情況看，很多鍍塑防眩網(wǎng)、防落網(wǎng)、隔離柵等都出現(xiàn)不同程度的病害，河北省邢臨高速、沿海高速的鍍塑護(hù)欄板，保阜高速、張石高速的鍍塑防眩網(wǎng)都出現(xiàn)了嚴(yán)重的開(kāi)裂銹蝕現(xiàn)象。而同期甚至更早使用的普通鍍鋅護(hù)欄等產(chǎn)品都表現(xiàn)出了良好的防腐性能。基于此，在進(jìn)行高速公路交安設(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量慎用或減少使用鍍塑產(chǎn)品。

六、打造開(kāi)放式服務(wù)區(qū)，豐富服務(wù)區(qū)經(jīng)營(yíng)業(yè)態(tài)

（一）現(xiàn)狀

隨著高速公路里程的持續(xù)增加和路網(wǎng)的不斷完善，在國(guó)家物流降費(fèi)政策的影響下，高速公路的總體收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)將呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。從全國(guó)高速公路運(yùn)營(yíng)企業(yè)收入占比情況來(lái)看，僅通過(guò)高速公路收費(fèi)來(lái)維持高速公路運(yùn)營(yíng)企業(yè)高質(zhì)量運(yùn)行已不可能，多元化發(fā)展成為高速公路運(yùn)營(yíng)企業(yè)的必由之路。

在通車總里程超7000公里的河北高速上，最具開(kāi)發(fā)潛力的無(wú)疑是遍布于高速公路沿線的服務(wù)區(qū)。目前，河北省服務(wù)區(qū)基本屬于全封閉式運(yùn)營(yíng)，其服務(wù)對(duì)象只是通行高速公路的司乘人員，且服務(wù)形式和服務(wù)內(nèi)容單一，僅能滿足公眾就餐、如廁、車輛加油等基本需求，嚴(yán)重浪費(fèi)了服務(wù)區(qū)的優(yōu)勢(shì)資源。

（二）改進(jìn)建議

1.加快開(kāi)放式服務(wù)區(qū)建設(shè)。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)大部分服務(wù)區(qū)仍屬于封閉式運(yùn)營(yíng)，而且在過(guò)去傳統(tǒng)的收費(fèi)模式下，難以實(shí)現(xiàn)服務(wù)區(qū)與地方道路、商圈、景點(diǎn)的開(kāi)放聯(lián)通。新的收費(fèi)模式下，采用按車型和行駛里程精確收費(fèi)，使在服務(wù)區(qū)增設(shè)進(jìn)出口成為可能。全國(guó)首個(gè)設(shè)置ETC出口的服務(wù)區(qū)——太行山高速沙河服務(wù)區(qū)的成功建設(shè)，也證明了服務(wù)區(qū)增設(shè)進(jìn)出口的可行性。因此，服務(wù)區(qū)運(yùn)營(yíng)管理單位應(yīng)以此為契機(jī)，加快開(kāi)放式服務(wù)區(qū)建設(shè)，打破傳統(tǒng)服務(wù)區(qū)的封閉運(yùn)行模式，在不斷提升服務(wù)區(qū)服務(wù)水平的同時(shí)，通過(guò)拓展服務(wù)功能和與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)的融合，促進(jìn)服務(wù)區(qū)與周邊地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的耦合效應(yīng)。

2.拓展服務(wù)功能，把服務(wù)區(qū)變?yōu)槁糜巍澳康牡亍?。?dāng)前，國(guó)內(nèi)絕大部分服務(wù)區(qū)僅具備餐飲、如廁、車輛加油等基本功能，服務(wù)區(qū)的潛力并未被充分挖掘。根據(jù)江蘇交通控股有限公司的服務(wù)區(qū)運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)拓展服務(wù)區(qū)的服務(wù)功能，著力將服務(wù)區(qū)從“途經(jīng)地”變?yōu)槁糜巍澳康牡亍?，能夠在一定程度上增加服?wù)區(qū)的經(jīng)營(yíng)收入。

針對(duì)河北省服務(wù)區(qū)存在的短板和缺陷，建議在設(shè)計(jì)階段從以下幾方面做好服務(wù)區(qū)的功能設(shè)計(jì)：一是擴(kuò)大商品經(jīng)營(yíng)范圍，建設(shè)商超特別是跨境電商，滿足司乘人員的剛性需求以及高端購(gòu)物需求；二是增加物流服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)物流倉(cāng)儲(chǔ)及運(yùn)輸節(jié)點(diǎn)、區(qū)域集散、貨車甩掛、城市配送等物流服務(wù)，形成高效的高速公路干線貨物轉(zhuǎn)運(yùn)體系；三是完善休閑娛樂(lè)等旅游功能，使服務(wù)區(qū)成為高速公路上的“補(bǔ)給站”和休閑娛樂(lè)的消費(fèi)地；四是升級(jí)餐飲服務(wù)功能，引進(jìn)知名品牌，豐富餐飲業(yè)態(tài)；五是建設(shè)文化窗口，通過(guò)多種形式宣傳地方特色文化，實(shí)現(xiàn)地方文化上高速。

需要注意的是，上述功能設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)高速公路交通量大小、服務(wù)區(qū)區(qū)位優(yōu)勢(shì)、區(qū)域經(jīng)濟(jì)特性、地方文化特色、高速公路通行群體特點(diǎn)等“量體裁衣”，以獨(dú)具特色、保證經(jīng)營(yíng)效益為目標(biāo)，切勿貪大求全。

七、開(kāi)發(fā)模塊式伸縮縫，強(qiáng)化護(hù)欄防腐設(shè)計(jì)

（一）現(xiàn)狀

目前常用的模數(shù)式伸縮縫和梳齒板式伸縮縫，都是利用鋼筋混凝土實(shí)現(xiàn)與橋梁的固定。多年來(lái)，高速公路橋梁伸縮縫維修難、開(kāi)通慢一直是困擾高速公路養(yǎng)護(hù)人員的難題。一旦橋梁伸縮縫出現(xiàn)損壞，維修或更換都要求養(yǎng)護(hù)時(shí)間達(dá)到7天以上，且滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度后才能開(kāi)放交通。

河北高速主要采用橋梁混凝土護(hù)欄和中央分隔帶混凝土護(hù)欄，這兩種護(hù)欄都是普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因降雪撒布融雪劑，經(jīng)常造成混凝土護(hù)欄大面積腐蝕，一般4～5年就需要進(jìn)行一次防腐處治，不僅花費(fèi)大量養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，還嚴(yán)重影響高速公路的安全暢通。

（二）改進(jìn)建議

1.開(kāi)發(fā)模塊式伸縮縫?，F(xiàn)行常用伸縮縫在維修時(shí)只能通過(guò)開(kāi)鑿混凝土、植筋焊接等方式，施工周期長(zhǎng)，對(duì)交通影響大，對(duì)原有橋梁混凝土也有損傷。因此，建議有關(guān)部門(mén)研發(fā)一款無(wú)需鋼筋混凝土錨固的模塊式伸縮縫，從而實(shí)現(xiàn)伸縮縫的快速維修。

2.加強(qiáng)混凝土護(hù)欄的防腐設(shè)計(jì)。從目前我國(guó)混凝土配合比設(shè)計(jì)技術(shù)來(lái)講，對(duì)混凝土進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)已不是什么難題。因此，建議設(shè)計(jì)單位選用具有防腐功能的高性能混凝土，在建設(shè)階段就解決混凝土的防腐問(wèn)題，從而降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)用，減少養(yǎng)護(hù)施工帶來(lái)的安全隱患。

八、結(jié)語(yǔ)

設(shè)計(jì)規(guī)范是無(wú)數(shù)從事公路事業(yè)的前輩們根據(jù)大量建設(shè)和運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)而來(lái)的，在保證安全運(yùn)營(yíng)的前提下，根據(jù)高速公路運(yùn)營(yíng)需求適當(dāng)開(kāi)展突破性研究十分必要，只有這樣，設(shè)計(jì)規(guī)范才能逐步發(fā)展和完善。因此，高速公路技術(shù)人員應(yīng)充分結(jié)合運(yùn)營(yíng)需求與用戶需要，在既有設(shè)計(jì)理念的基礎(chǔ)上最大限度的融合運(yùn)營(yíng)理念，大膽創(chuàng)新、大膽試驗(yàn)研究，逐步實(shí)現(xiàn)高速公路建設(shè)與運(yùn)營(yíng)需求的有機(jī)融合，更好地為社會(huì)服務(wù)。