國(guó)道公路城市過(guò)境改建設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)

安宴良

(山西新世紀(jì)交通建設(shè)工程咨詢(xún)有限公司,山西 太原 030000)

1 概述

石樓縣境內(nèi)公路交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)按“一橫一縱”布設(shè)，主要是以國(guó)省干線為軀干，縣鄉(xiāng)公路為骨架，農(nóng)村公路為血管的組成遍布石樓，促進(jìn)石樓交通運(yùn)輸業(yè)發(fā)展，使石樓縣成為晉秦物流要道和區(qū)域運(yùn)輸樞紐?！耙粰M”指340國(guó)道東至交口縣，西通黃河，“一縱”指248省道北至柳林縣，南達(dá)臨汾市永和縣，石樓縣城為橫縱“交織點(diǎn)”，340國(guó)道、248省道均穿城而過(guò)，隨著“十二、三五”經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，340國(guó)道、248省道交通量日益增大，石樓縣城交通壓力越來(lái)越大，現(xiàn)在已達(dá)到了“瓶頸”。國(guó)省道城區(qū)段已經(jīng)被日益發(fā)展的城市建設(shè)所包圍，街道化嚴(yán)重，行車(chē)受街道化干擾和縱橫向干擾嚴(yán)重，加之交通量大，公路處于擁擠狀態(tài)，導(dǎo)致交通事故頻頻發(fā)生，已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展的需要[1]。嚴(yán)重影響了國(guó)道的安全、快速通行能力，同時(shí)也影響了石樓縣境內(nèi)煤炭的運(yùn)輸，制約了石樓當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。同時(shí)，國(guó)道穿城而過(guò)在很大程度上限制了石樓縣城的城市建設(shè)和規(guī)劃，影響了石樓縣經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，所以石樓縣城過(guò)境國(guó)省道改線勢(shì)在必行。

2 工程概況

本項(xiàng)目板橋—沙窯段建設(shè)工程，屬于近期規(guī)劃項(xiàng)目，340國(guó)道繞石樓縣城城南改線。項(xiàng)目起點(diǎn)位于沙窯村，與G340(K958+100)呈T形交叉，終點(diǎn)位于板橋村東，與G340(K971+640)呈T形交叉，全長(zhǎng)14.814 km。本項(xiàng)目建成后，成為石樓縣城南環(huán)，與石樓縣城遠(yuǎn)期規(guī)劃形成環(huán)線，從東南西北四個(gè)方向進(jìn)入石樓縣城車(chē)流均可利用環(huán)線在進(jìn)入縣城前進(jìn)行分流，特別是大型貨車(chē)實(shí)現(xiàn)了交通流轉(zhuǎn)換，不僅提高了通行效率，減少了擁堵，增強(qiáng)了安全指數(shù)，而且可以大大避免過(guò)境車(chē)輛對(duì)石樓縣的空氣污染，優(yōu)化了縣城人居生活環(huán)境，同時(shí)促進(jìn)了石樓縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和擴(kuò)大了城鎮(zhèn)發(fā)展空間。其石樓縣城外環(huán)規(guī)劃圖見(jiàn)圖1。

3 設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 路線走向

本項(xiàng)目路線起點(diǎn)位于沙窯村，與G340(K958+100)呈T形交叉，本項(xiàng)目終點(diǎn)位于板橋村，與G340(K971+640)呈T形交叉。路線走向?yàn)椋喉?xiàng)目起點(diǎn)位于石樓縣沙窯村，與G340(K958+100)呈T形交叉，路線向南展線，設(shè)橋跨越前泊河后，沿地形向西布線，繼續(xù)根據(jù)地形向西布線，設(shè)譚莊隧道穿越山體后沿山體展線下山與省道三大線(S248)平交，下穿中南鐵路繼續(xù)向西展線，設(shè)段莊隧道穿山而過(guò)后折向西北根據(jù)地形繼續(xù)展線，于K14+814處到達(dá)本項(xiàng)目終點(diǎn)板橋村，與G340(K971+640)呈T型交叉，路線全長(zhǎng)14.814 km。其中隧道2 520 m/3座，橋梁910 m/7座。主要控制點(diǎn)包括：中南鐵路、譚莊村、賈家溝、前泊河、沙窯村、G340和S248。

3.2 建設(shè)規(guī)模

本項(xiàng)目全長(zhǎng)14.814 km，工程量：挖方280.139 9萬(wàn)m3；填方75.349 7萬(wàn)m3；排水工程6.074 7萬(wàn)m3，防護(hù)工程16.786 6萬(wàn)m3；瀝青混凝土路面13.106 0萬(wàn)m2；全線新建橋梁910 m/7座；新建涵洞21道；新建隧道2 520 m/3座；平交4處；安全設(shè)施14.814 km；拆遷建筑物(磚混房)1 200 m2；全線新增用地43.1 hm2。

3.3 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)論證

3.3.1 設(shè)計(jì)交通量

為建立交通運(yùn)輸指標(biāo)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的相關(guān)模型，本項(xiàng)利用數(shù)學(xué)回歸分析方法，經(jīng)過(guò)多種模型計(jì)算結(jié)果分析后，發(fā)現(xiàn)歷年的客運(yùn)量與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值指標(biāo)關(guān)系密切；貨運(yùn)量與國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總產(chǎn)值關(guān)系密切。通過(guò)回歸分析得出，項(xiàng)目主要影響區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與交通運(yùn)輸指標(biāo)相關(guān)模型見(jiàn)表1。

表1 項(xiàng)目主要影響區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與交通運(yùn)輸指標(biāo)相關(guān)模型

1)趨勢(shì)交通量預(yù)測(cè)。

通過(guò)以上模型，結(jié)合預(yù)測(cè)的各影響區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展指標(biāo)預(yù)測(cè)值，可得到擬建項(xiàng)目各特征年的客貨運(yùn)量，以此可得到其交通發(fā)展的增長(zhǎng)率，趨勢(shì)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 趨勢(shì)交通量預(yù)測(cè)結(jié)果 輛標(biāo)準(zhǔn)小客車(chē)/d

2)誘增交通量預(yù)測(cè)。

項(xiàng)目的開(kāi)通，對(duì)于本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展將產(chǎn)生較大的促進(jìn)作用，同時(shí)又將誘增新的交通量產(chǎn)生?？紤]到本項(xiàng)目為石樓縣的環(huán)城公路，項(xiàng)目的實(shí)施將對(duì)沿線的產(chǎn)業(yè)分布產(chǎn)生一定的影響，誘增一些潛在的交通需求。充分結(jié)合本項(xiàng)目的特點(diǎn)，得出誘增交通量預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 誘增交通量預(yù)測(cè)結(jié)果 輛標(biāo)準(zhǔn)小客車(chē)/d

3)總交通量預(yù)測(cè)結(jié)果。

通過(guò)對(duì)項(xiàng)目未來(lái)趨勢(shì)型和誘增型交通量的預(yù)測(cè)，得出本項(xiàng)目的總交通量預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知本項(xiàng)目在預(yù)測(cè)遠(yuǎn)景年2037(建成后第15年)的年平均日交通量為10 418輛標(biāo)準(zhǔn)小客車(chē)/d。

表4 項(xiàng)目總交通量預(yù)測(cè)結(jié)果 輛標(biāo)準(zhǔn)小客車(chē)/d

3.3.2 公路技術(shù)等級(jí)

JTG D20—2017公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范[2]第2.2.2條規(guī)定:公路技術(shù)等級(jí)的選用應(yīng)該在確定公路功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目所在地的交通運(yùn)輸體系、未來(lái)發(fā)展規(guī)劃及設(shè)計(jì)交通量論證確定。

1)經(jīng)過(guò)多年的建設(shè)和發(fā)展，石樓縣公路交通取得長(zhǎng)足的發(fā)展，逐步形成了全方位覆蓋的公路網(wǎng)絡(luò)體系。

本項(xiàng)目起點(diǎn)位于沙窯村，與G340(K958+100)呈T形交叉，起點(diǎn)處國(guó)道340段公路技術(shù)等級(jí)為二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為60 km/h，路基寬度為10 m。

本項(xiàng)目終點(diǎn)位于板橋村東，與國(guó)道340(K971+640)呈T形交叉，與石樓縣西北環(huán)孟家塔—板橋段相接形成環(huán)城公路，終點(diǎn)處G340段公路技術(shù)等級(jí)是二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度是60 km/h，路基寬度是10 m。

2)本項(xiàng)目建成后15年(2037年)平均日交通量(折合小客車(chē))為10 418輛。

根據(jù)JTG D20—2017公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范第2.2.2條規(guī)定，宜選用一級(jí)公路、二級(jí)公路，綜合考慮交通功能及交通量預(yù)測(cè)結(jié)果，并結(jié)合項(xiàng)目起終點(diǎn)銜接國(guó)道340、縣城西北環(huán)、省道248，確定本項(xiàng)目選用二級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3.3 設(shè)計(jì)速度

根據(jù)JTG D20—2017公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范第2.2.3條規(guī)定，各級(jí)公路應(yīng)采用的設(shè)計(jì)速度見(jiàn)表5。

表5 各級(jí)公路應(yīng)采用的設(shè)計(jì)速度 km/h

項(xiàng)目沿線屬于較典型的黃土覆蓋的基巖殘丘中山地貌，也即典型的黃河?xùn)|岸土石山區(qū)，途經(jīng)區(qū)域地形地質(zhì)較為簡(jiǎn)單；根據(jù)地形、地貌等建設(shè)條件，該路段路線走廊帶方案唯一且地形、地質(zhì)較為簡(jiǎn)單，在從各種角度對(duì)設(shè)計(jì)速度60 km/h,40 km/h進(jìn)行綜合比對(duì)后，該路段設(shè)計(jì)速度采用60 km/h，并需加強(qiáng)交通安全設(shè)計(jì)。主要理由如下：

從交通量組成分析：本項(xiàng)目為混合交通，并且貨車(chē)比例較高，采用較大的縱坡不利于行車(chē)安全，所以，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)速度采用較高的設(shè)計(jì)速度比較合理。

從項(xiàng)目的功能分析，本項(xiàng)目作為集散型公路，宜采用40 km/h或60 km/h。

綜合分析，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)速度采用60 km/h。

3.3.4 通行能力分析

根據(jù)交通部頒布的JTG D20—2017公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱(chēng)《規(guī)范》)，本項(xiàng)目對(duì)二級(jí)公路進(jìn)行通行能力分析。

1)基本通行能力。

根據(jù)《規(guī)范》表3.6.1，二級(jí)公路設(shè)計(jì)行車(chē)速度為60 km/h且在不準(zhǔn)超車(chē)區(qū)30%～70%時(shí)，其基本通行能力為1 400 pcu/h。

2)設(shè)計(jì)通行能力。

當(dāng)設(shè)計(jì)速度為60 km/h時(shí)，基本通行能力為1 400 pcu/h，根據(jù)實(shí)際道路條件對(duì)設(shè)計(jì)速度的修正(設(shè)計(jì)速度60 km/h修正后為55 km/h)，實(shí)際通行能力按下列公式求出：

Cd=MSFi×fHV×fd×fw×ff。

其中，Cd為設(shè)計(jì)通行能力，pcu/h；MSFi為設(shè)計(jì)服務(wù)水平下最大服務(wù)交通量；fHV為交通組成系數(shù)，根據(jù)《規(guī)范》取2.5；fd為方向分布修正系數(shù)，取0.97；fw為車(chē)道寬度、路肩寬度修正系數(shù)，車(chē)道寬3.25 m，路肩寬度0.75 m；ff為路側(cè)干擾修正系數(shù)，按照2級(jí)干擾，值為0.85;本項(xiàng)目四級(jí)服務(wù)水平與實(shí)際行駛速度相對(duì)應(yīng)的二級(jí)公路路段設(shè)計(jì)通行能力Cd為1 375 pcu/h/ln。

3)設(shè)計(jì)小時(shí)交通量。

根據(jù)《規(guī)范》3.1.5條，計(jì)小時(shí)交通量應(yīng)按如下公式求得：

DDHV=AADT×K。

其中，DDHV為單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量，pcu/h；AADT為預(yù)測(cè)年度的年平均日交通量,pcu/d；K為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù)，%，為選定時(shí)位的小時(shí)交通量與年平均日交通量的比值，K取0.11。

經(jīng)計(jì)算，預(yù)測(cè)末年設(shè)計(jì)小時(shí)交通量DDHV為：

DDHV=10 418×0.11=1 145.98 pcu/h。

4)車(chē)道數(shù)的確定。

單向車(chē)道數(shù)是單向設(shè)計(jì)小時(shí)交通量與單向設(shè)計(jì)通行能力之比，即：

N=DDHV/Cd=836.55/1 375=0.61(道)，即單向車(chē)道值取1。

根據(jù)計(jì)算分析，本項(xiàng)目按雙向雙車(chē)道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，評(píng)價(jià)期內(nèi)能滿(mǎn)足通行能力和服務(wù)水平的需要。

5)路基寬度。

本項(xiàng)目按設(shè)計(jì)速度60 km/h，雙車(chē)道二級(jí)公路建設(shè)。路基寬度根據(jù)JTG B01—2014公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[3]，行車(chē)道寬3.5 m，硬路肩0.75 m，土路肩0.75 m，雙車(chē)道路基寬為10 m，考慮到本項(xiàng)目在路網(wǎng)中的地位、項(xiàng)目的功能定位，并且項(xiàng)目建成后，分流國(guó)省道車(chē)輛，重載貨車(chē)比例增加，以及結(jié)合沿線居民出行，交通工具有農(nóng)用車(chē)、拖拉機(jī)、摩托車(chē)等，為保證出行安全，推薦加寬硬路肩至1.75 m。

12 m橫斷面劃分為：0.75 m×2(土路肩)+1.75 m×2(硬路肩)+2×3.5 m(行車(chē)道)。

3.4 主要技術(shù)指標(biāo)

根據(jù)JTG B01—2014公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本項(xiàng)目的性質(zhì)、沿線地形、交通量預(yù)測(cè)結(jié)果及通行能力分析。本項(xiàng)目主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表6。

表6 項(xiàng)目主要技術(shù)指標(biāo)

4 結(jié)語(yǔ)

國(guó)道城市過(guò)境改線公路是一項(xiàng)關(guān)系民生的重大工程，技術(shù)要求高，難度大。本文結(jié)合國(guó)道340石樓縣境內(nèi)沙窯至板橋段(南環(huán))公路改建工程實(shí)例，根據(jù)有關(guān)法律、法規(guī)的要求，在工程可行性研究階段要同步做好土地預(yù)審、環(huán)境、水保、地質(zhì)災(zāi)害等評(píng)價(jià)工作[4-6]。在施工期間必然會(huì)對(duì)交通造成干擾，因此應(yīng)做好施工組織，設(shè)置臨時(shí)交通安全設(shè)施標(biāo)志，避免阻礙現(xiàn)有交通，將項(xiàng)目施工對(duì)沿線居民出行的影響降低至最小，確保項(xiàng)目的順利實(shí)施。