城市交通規(guī)劃與道路工程建設(shè)研究

張志磊

深圳市綜合交通與市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司 廣東 深圳 518000

城市道路是承載城市交通各項(xiàng)功能的主要載體，也是承載市政管線、附屬設(shè)施和景觀綠化的主要空間，其對(duì)于城市地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和居民生活水平提升發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)前，隨著我國(guó)城市化的進(jìn)一步推進(jìn)，新建道路工程涉及到的各項(xiàng)要素也在逐漸增多，如何確保道路工程具有更高的建設(shè)質(zhì)量，且確保新建道路工程能夠有效融合到既有的道路網(wǎng)當(dāng)中，仍是需要重點(diǎn)研究的一項(xiàng)內(nèi)容[1]。

1 工程概況

某地城郊地區(qū)因現(xiàn)有交通網(wǎng)絡(luò)將難以滿足未來(lái)通行需要，且考慮到帶動(dòng)當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施發(fā)展和城市化水平提升等多方面的要求，擬新建一道路工程項(xiàng)目，該路段設(shè)定為該市主干路線的重要組成部分之一。由于該工程項(xiàng)目啟動(dòng)建設(shè)計(jì)劃時(shí)，全市路網(wǎng)規(guī)劃并未將其囊括其中，因此，為加快項(xiàng)目建設(shè)，并使之帶動(dòng)周邊地塊項(xiàng)目建設(shè)，規(guī)劃路網(wǎng)修編及道路設(shè)計(jì)兩項(xiàng)工作為同步進(jìn)行。

具體來(lái)看，該路段與現(xiàn)有的兩條主干道路采取交叉方式，道路等級(jí)設(shè)定為城市主干路，設(shè)計(jì)速度為60km/h，規(guī)劃道路紅線寬度為40m。但由于該項(xiàng)目尚未納入到全市路網(wǎng)規(guī)劃中，因此未確定是否采用立體交叉方式。同時(shí)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘查后發(fā)現(xiàn)，該路段將穿越某廣場(chǎng)區(qū)域，但該廣場(chǎng)區(qū)域?yàn)榛靥钔羺^(qū)域，地質(zhì)條件相對(duì)較差，給施工期間的防護(hù)工作帶來(lái)了更高的難度。

2 交通規(guī)劃方面的主要工作

2.1 地質(zhì)勘查作業(yè)

為明確該地區(qū)的地形地貌，有關(guān)單位組織地質(zhì)勘查人員，使用GIS和GPS技術(shù)對(duì)該區(qū)域進(jìn)行較為詳細(xì)的勘查作業(yè)。根據(jù)整體的勘察結(jié)果來(lái)看，該項(xiàng)目所處區(qū)域的地層巖性復(fù)雜程度較低，沿線地貌單元主要有構(gòu)造剝蝕殘丘崗地地貌、構(gòu)造剝蝕低丘地貌以及構(gòu)造剝蝕中丘地貌三種。①殘丘崗地地貌：海拔不超過(guò)150m，相對(duì)高差不超過(guò)40m的低丘緩坡地帶；②低丘地貌：海拔小于200m，相對(duì)高差在40-100m的地帶；③中丘地貌：海拔200-300m，相對(duì)高差不超過(guò)100m的地帶?？傮w說(shuō)來(lái)，本項(xiàng)目自北向南地形相對(duì)平緩，大部分路段為微丘地形，地形條件對(duì)路線走向的影響較小。但從土層分布情況來(lái)看，在該區(qū)域存在一些零散分布的風(fēng)化巖層和粉土，以及因以往施工而引入的回填土層，這些區(qū)域土質(zhì)的力學(xué)強(qiáng)度相對(duì)較低，是路線規(guī)劃建設(shè)中需要重點(diǎn)關(guān)注的細(xì)節(jié)問(wèn)題。

2.2 路線整體布設(shè)規(guī)劃

在路線整體布設(shè)環(huán)節(jié)，規(guī)劃設(shè)計(jì)人員主要基于以下幾方面的原則加以進(jìn)行：首先，在公路路線設(shè)計(jì)工作中，貫徹“滿足功能，降低造價(jià)，節(jié)約土地，平順安全，服務(wù)經(jīng)濟(jì)，減少爭(zhēng)議”的指導(dǎo)原則，樹立可持續(xù)發(fā)展的指導(dǎo)思想進(jìn)行設(shè)計(jì)；其次，針對(duì)該區(qū)域內(nèi)不同的地質(zhì)條件，靈活運(yùn)用不用的技術(shù)指標(biāo)；再次，加強(qiáng)對(duì)該路線的運(yùn)營(yíng)安全性研究，在設(shè)計(jì)中樹立“用戶第一”的理念，從該路段的交通參與者的角度出發(fā)，在不過(guò)多增加工程造價(jià)的前提下，適當(dāng)采用較高的超高及視距等技術(shù)指標(biāo)來(lái)提高該路段的通行安全；最后，在路線規(guī)劃布局過(guò)程中，盡量減少對(duì)土地資源的占用和影響[2]。

根據(jù)以上幾點(diǎn)原則，設(shè)計(jì)人員以現(xiàn)有規(guī)劃資料作為基礎(chǔ)，并輔以必要的工程測(cè)量和勘察，多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，做到在設(shè)計(jì)深度層面上滿足項(xiàng)目的可實(shí)施性，從而反饋規(guī)劃并加以調(diào)整。以此來(lái)保證道路項(xiàng)目能夠更好地與城市建設(shè)發(fā)展相匹配，減少后期因道路設(shè)計(jì)問(wèn)題對(duì)規(guī)劃反復(fù)調(diào)整，影響城市建設(shè)。

為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的測(cè)量，在本次路線測(cè)量規(guī)劃中，測(cè)量人員主要應(yīng)用基于GPS的靜態(tài)定位技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，具體則分為以下幾個(gè)步驟：（1）在已知坐標(biāo)的位置上布置第一臺(tái)GPS接收機(jī)，而后前往需要測(cè)量的點(diǎn)位，布置另一臺(tái)接收機(jī)，將兩臺(tái)GPS接收機(jī)同時(shí)固定好，避免其發(fā)生移動(dòng)，保持靜止?fàn)顟B(tài)；（2）控制GPS接收機(jī)向GPS衛(wèi)星發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)，以獲取動(dòng)態(tài)變化的未知點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)值，實(shí)現(xiàn)對(duì)未知點(diǎn)坐標(biāo)的觀測(cè)分析，根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)可知，所得到的坐標(biāo)值的精確度相對(duì)較高；（3）在獲得準(zhǔn)確的未知點(diǎn)坐標(biāo)后，以此確定路橋工程具體的施工區(qū)域，在確保完成路橋建設(shè)的前提下，將土地資源占用壓縮至最低水平；（4）在確定具體范圍后，指導(dǎo)施工部門逐步進(jìn)行地基開挖、施工環(huán)境搭設(shè)等后續(xù)環(huán)節(jié)。

2.3 方案初步擬定

根據(jù)相關(guān)勘查結(jié)果，相關(guān)單位研究后初步擬定了以下兩種方案。

方案一為“低線位方案”。在該方案中，設(shè)計(jì)高程為1107.02m，以-0.3%縱坡從現(xiàn)有道路的上方跨越，同時(shí)路基段最大填方高度設(shè)置為3.85m。對(duì)于原計(jì)劃中需要穿越廣場(chǎng)的部分，采用暗挖隧道的方式穿過(guò)，隧道設(shè)計(jì)高程為1110.72m，隧道長(zhǎng)度為600m，內(nèi)縱坡為1.0%。

方案二則為“高線位方案”。在該方案中，設(shè)計(jì)高程為1111.90m，以1.5%縱坡從現(xiàn)有道路的上方跨越，同時(shí)路基段最大填方高度設(shè)置為13m。對(duì)于原計(jì)劃中需要穿越廣場(chǎng)的部分，主要采用暗挖隧道的方式穿過(guò)（廣場(chǎng)段可采取明挖方式進(jìn)行）。隧道設(shè)計(jì)高程為1118.23m，隧道長(zhǎng)度設(shè)置為475m，內(nèi)縱坡為-0.8%。

2.4 方案優(yōu)化和比選

在初步擬定上述兩個(gè)方案后，結(jié)合已有的地質(zhì)勘查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，從路線左線方面來(lái)看，兩個(gè)方案的基礎(chǔ)均位于中風(fēng)化巖層；從路線中線方面來(lái)看，方案一中約有6.5%隧道基礎(chǔ)位于回填土部位，且有17%左右的隧道洞頂位于回填土，在方案二中，路基有近16%在回填土上，而隧道洞頂則不存在回填土區(qū)域；從路線右線方面來(lái)看，方案一的隧道基礎(chǔ)均位于中風(fēng)化巖層上，洞頂則有5%左右為回填土層，方案二的隧道基礎(chǔ)和洞頂則均位于中風(fēng)化巖層上，不涉及到回填土層。

考慮到以上兩個(gè)方案均涉及到諸多復(fù)雜因素，如道路建設(shè)的地理特征等，因此在本次方案設(shè)置和比選中，基于GIS系統(tǒng)，引入多目標(biāo)非線性的道路優(yōu)化模型，對(duì)初步設(shè)計(jì)的方案進(jìn)行優(yōu)化，將非線性優(yōu)化函數(shù)應(yīng)用于與道路選擇相對(duì)應(yīng)的多個(gè)對(duì)象，確保方案選擇的合理性與科學(xué)性。具體來(lái)看，此環(huán)節(jié)主要分為以下兩個(gè)步驟：一是對(duì)方案進(jìn)行建模，在此環(huán)節(jié)中，設(shè)計(jì)人員通過(guò)規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)圖來(lái)表示路線設(shè)計(jì)計(jì)劃，該圖中包括道路方案的起點(diǎn)和終點(diǎn)等關(guān)鍵信息，以此建立一個(gè)可選的網(wǎng)絡(luò)圖，為后續(xù)的設(shè)計(jì)工作的優(yōu)化協(xié)調(diào)做好準(zhǔn)備。二是對(duì)優(yōu)化模型進(jìn)行建立。根據(jù)道路模型設(shè)計(jì)情況，設(shè)計(jì)人員設(shè)置如下對(duì)象函數(shù)：minF(x)=(f1(x),f2(x),f3(x),…,ff(x),fp(x))。其中，x的分量x1與a1呈弧對(duì)應(yīng)，且∈[0,-1]。由此函數(shù)及其對(duì)應(yīng)關(guān)系可推斷出，gi(x)≥0，i∈N*，將變量的取值約束設(shè)定為x1=0或x1=1且a1∈A。通過(guò)該模型的建立，整個(gè)設(shè)計(jì)方案之中存在問(wèn)題和潛在的可能影響就容易被看出，這樣將對(duì)于道路設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化和調(diào)整有很大幫助。

整體來(lái)看，通過(guò)相關(guān)軟件對(duì)收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理后，得出方案一和方案二的綜合對(duì)比情況，分別如表1和表2所示。

表1 兩種方案工程規(guī)模及投資對(duì)比

表2 兩種方案綜合對(duì)比情況

根據(jù)表1中的對(duì)比情況，經(jīng)過(guò)有關(guān)單位各部門的綜合分析后決定，采取方案二為本次道路工程的規(guī)劃建設(shè)方案。相對(duì)而言，這種方案的優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）該方案為既有道路后期改造預(yù)留了空間，并對(duì)于現(xiàn)有規(guī)劃道路的修建之影響較小，保證了現(xiàn)有規(guī)劃道路的可實(shí)施性；（2）該方案隧道洞口和洞頂?shù)炔课换静簧婕盎靥钔羺^(qū)域，安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)更低；（3）該方案能夠合理利用隧道出渣進(jìn)行填筑作業(yè)，有效降低了土石方棄方量，實(shí)現(xiàn)填挖平衡；（4）該方案的工程投資相對(duì)更低，經(jīng)濟(jì)性更為突出。

2.5 交通規(guī)劃的其他補(bǔ)充性內(nèi)容

在確定了整體的交通規(guī)劃方案后，設(shè)計(jì)人員著重考慮該路線中的車輛掉頭問(wèn)題，考慮到實(shí)際設(shè)計(jì)的需要，該路段的掉頭車道設(shè)計(jì)于路段末端與其他道路的平面交叉部位，在路口的人行橫道后40m設(shè)置掉頭口，且兩側(cè)渠化中央分隔帶，車輛掉頭后先進(jìn)入加速車道加速后再并入直行車道，保證行車安全。掉頭口應(yīng)設(shè)在公交站后[3]。掉頭車道寬度設(shè)置為3.5m，過(guò)渡段長(zhǎng)度設(shè)置為30m，掉頭口寬度設(shè)置為8m。同時(shí)，掉頭口處設(shè)置掉頭指示標(biāo)志并增設(shè)信號(hào)燈，當(dāng)對(duì)向車道為紅燈且無(wú)行駛車輛時(shí)方可掉頭行駛，其余時(shí)間則需要在掉頭車道等待掉頭。

3 相關(guān)管理措施的應(yīng)用

3.1 新技術(shù)的應(yīng)用

為實(shí)現(xiàn)規(guī)劃效率及質(zhì)量的進(jìn)一步提升，在本次工程作業(yè)中，應(yīng)用了以下兩類技術(shù)：一是BIM技術(shù)，技術(shù)人員在施工前使用BIM技術(shù)及其相關(guān)軟件對(duì)隧道工程進(jìn)行整體建模，明確在道路的橋梁和隧道等施工過(guò)程中會(huì)對(duì)周圍的哪些環(huán)境因素造成干擾，根據(jù)建模仿真分析結(jié)果，對(duì)預(yù)定的施工方案進(jìn)行細(xì)節(jié)上的修正，以降低施工環(huán)節(jié)可能帶來(lái)的副作用[4]。二是GPS技術(shù)，在現(xiàn)場(chǎng)勘查作業(yè)中，為確保勘查數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，全部應(yīng)用GPS技術(shù)及其對(duì)應(yīng)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行勘察作業(yè)。三是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，一方面這項(xiàng)技術(shù)用于實(shí)時(shí)監(jiān)控勘查數(shù)據(jù)，另一方面則用于各種精密設(shè)備保存環(huán)境的監(jiān)控，這不僅能夠確保測(cè)量體系始終在最優(yōu)條件下運(yùn)行，而且也有助于保持測(cè)量設(shè)備的精準(zhǔn)度[5]。

3.2 確保測(cè)量過(guò)程精準(zhǔn)的有關(guān)措施

為確保本次交通規(guī)劃測(cè)量數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度，設(shè)計(jì)單位對(duì)于這方面的工作尤為重視，在實(shí)際工作開始前，對(duì)所有勘查測(cè)量人員均進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)工作，并引入考核機(jī)制確保培訓(xùn)工作行之有效，通過(guò)此環(huán)節(jié)，確保所有勘查測(cè)量人員均可掌握應(yīng)具備的專業(yè)知識(shí)和技能，打造一支專業(yè)化的工作團(tuán)隊(duì)，以確保測(cè)量過(guò)程的準(zhǔn)確可靠。另一方面，設(shè)計(jì)單位對(duì)于確保測(cè)量?jī)x器的綜合性能也較為關(guān)注，在日常工作中，工作人員加強(qiáng)了對(duì)儀器的維護(hù)，保證儀器的穩(wěn)定性。具體來(lái)看，首先，工作人員始終根據(jù)實(shí)際需要，及時(shí)調(diào)整相應(yīng)的測(cè)量設(shè)備，確保測(cè)量設(shè)備的精準(zhǔn)度，以實(shí)現(xiàn)測(cè)量工作的準(zhǔn)確可靠。其次，設(shè)計(jì)單位也與檢測(cè)儀器的生產(chǎn)商加強(qiáng)技術(shù)層面的溝通，以獲得可能的技術(shù)支持和備件供應(yīng)，從而應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的不利情況[6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

整體來(lái)看，城市交通規(guī)劃與道路工程建設(shè)這項(xiàng)工作有著極為突出的綜合性和復(fù)雜性，為確保這方面的工作能夠進(jìn)一步提升，就需要從規(guī)劃、技術(shù)、質(zhì)量管理等多個(gè)層面入手，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)和管理方法等加強(qiáng)審視，確保各種技術(shù)方法能夠真正落到實(shí)處。同時(shí)在今后的工作中，仍需要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的優(yōu)化創(chuàng)新，確保道路工程質(zhì)量水平的穩(wěn)步提升。