高速公路改擴建不同加寬形式間過渡段方案研究

吳 維

(中交第二公路勘察設(shè)計研究院有限公司，武漢 430056)

高速公路改擴建方式一般分為單側(cè)加寬和兩側(cè)加寬，其中單側(cè)加寬包括單側(cè)拼寬和單側(cè)新增分離，兩側(cè)加寬包括兩側(cè)拼寬和兩側(cè)新增分離。目前大部分改擴建工程均采用兩側(cè)拼寬方案，高速公路兩側(cè)拼寬的改擴建方案關(guān)鍵技術(shù)都已經(jīng)得到了有效解決，除此之外還有部分工程受地形、地物、大型構(gòu)造物等限制，只能采用單側(cè)加寬方案，對于單側(cè)加寬擴建方式的關(guān)鍵技術(shù)，國內(nèi)有不少專家學(xué)者和工程設(shè)計人員已有相關(guān)研究和設(shè)計實踐。徐強[1]以連霍高速公路鄭州至洛陽段高速公路改擴建工程為依托，詳細闡述了單側(cè)新增分離路基應(yīng)注意的問題和解決方法；王中平[2]以洛三靈高速公路改擴建工程為依托，提出了單側(cè)加寬方式過渡段的施工組織、交通組織方案；周艷麗[3]以連霍高速公路河南境西段洛三高速公路改擴建項目為依托，對采用單側(cè)加寬擴建方式的既有高速公路的車道劃分進行了分析，針對既有高速中央分隔帶全封閉與否，提出了不同的車道劃分方案。綜合來看，眾多學(xué)者和工程設(shè)計人員的研究和設(shè)計實踐更多的是關(guān)注單側(cè)分離加寬方式的施工、排水、施工組織、交通組織及車道劃分，但對不同加寬方式過渡段的方案設(shè)計論述還比較少見。

論文結(jié)合京港澳高速公路湖北北段改擴建工程，對兩側(cè)拼寬與單側(cè)分離新增的過渡段的方案設(shè)計進行分析討論，以尋求類似情況下不同加寬方式過渡段方案設(shè)計的最佳方案，為類似改擴建工程項目提供參考。

1 工程概況

京港澳高速公路湖北北段改擴建工程起于鄂豫界九里關(guān)，止于軍山長江大橋以北武漢西樞紐以南，設(shè)計速度120 km/h，路基寬度28 m，雙向四車道,如圖1所示。本次改擴建為四改八，即雙向四車道改為雙向八車道42 m，全線主要采用兩側(cè)拼寬方案，局部受特殊工點控制采用單側(cè)新增分離方案。

京港澳高速既有府淪河特大橋位于武漢市東西湖區(qū)與孝感市孝南區(qū)交界段，T型簡支梁橋，共分43聯(lián)，每聯(lián)橋面連續(xù)，橋跨布置為：(5×30 m)×6+(4×30 m)×2+(3×45 m)+(3×30 m)+(4×30 m)+(5×30 m)×18+(3×25 m)+(5×30 m)+(3×45 m)+(4×30 m)×3+(5×30 m)×4+(3×25 m)+(4×30 m)×3，橋梁全長5 947 m。受河道、通航及橋梁規(guī)模影響，該段高速公路擴容只能采用右側(cè)新增分離方案，即既有府淪河特大橋北端由雙向四車道過渡為單向四車道，府倫河特大橋南端由單向四車道過渡為雙向四車道。

2 過渡段方案設(shè)計

高速公路兩側(cè)拼寬方案最大的特點是新增占地少，路容美觀，既有行車方向沒有改變。單側(cè)新增分離方案最大的特點是新路基可根據(jù)需要適當調(diào)整平縱面線形，不受既有公路的限制，且新路施工期間對既有公路影響較小，但既有公路由雙向車道改為單向車道，即兩側(cè)拼寬路段與單側(cè)新增分離路段既有公路的行車道由雙向行駛過渡為單向行駛。周艷麗在洛三高速公路改擴建項目中提出的右側(cè)硬路肩方案，工程量小，造價低，工程實施難度小，工期短，且符合行駛習(xí)慣，對行車安全有利，京港澳高速公路湖北北段改擴建工程根據(jù)項目實際情況，采用右側(cè)硬路肩方案，既有高速公路采用單側(cè)新增分離段落，路幅重新劃分，行車道居左，硬路肩居右，其路基橫斷面圖如圖2所示。

對于過渡段而言，由于存在路線線形的變化，對車輛的通行存在較大的影響，要保障行車安全，需要注重過渡段位置的選擇，一是過渡段的長度要滿足通行安全的需要；二是過渡段內(nèi)應(yīng)避開大型構(gòu)造物；三是過渡段盡量避免設(shè)置在長直線路段，如圖3所示。

方案一：寬度漸變

針對高速公路改擴建項目中不同加寬形式之間的銜接段平面設(shè)計，目前相關(guān)規(guī)范均沒有明確要求，實際項目中，大都采用寬度漸變的方式，即在保證行車道寬度的前提下，以漸變率來控制路基寬度，漸變率一般不大于1∶100。該方案是既有高速的設(shè)計線(中心線)位置不變，在保證行車道、硬路肩等寬度的前提下，以漸變率來控制路基寬度，如圖4所示。

兩側(cè)拼寬段老路行車道1和3與單側(cè)新增分離段老路行車道1和3間距分別為14.25 m和7.25 m，按最大漸變率1∶100，則過渡段所需長度為1.425 km。

該方案的優(yōu)點是過渡段長度最短，對既有高速的影響最小，缺點是過渡段的設(shè)計線與行車軌跡線有交叉，行車道的平縱面順適度有所欠缺。

方案二：線形設(shè)計

根據(jù)國內(nèi)高速公路改擴建建設(shè)的經(jīng)驗，高速公路改擴建設(shè)計時要在滿足車道平衡的前提下，提高平縱面順適度[4]，根據(jù)這一要求，現(xiàn)提出行車軌跡擬合的思路。

在過渡段新增設(shè)計線，設(shè)計線與行車軌跡線平行。以京港澳高速公路湖北北段改擴建工程為例，既有高速的設(shè)計線為中心線，中間帶為4.5 m，行車道3.75 m×4，右側(cè)硬路肩3 m，標準橫斷面圖見圖1，以既有高速的中心線為基準，采用120 km/h的設(shè)計速度，在府淪河特大橋北端向左側(cè)分別偏置6 m和13.5 m，分別與既有高速內(nèi)側(cè)兩車道中心線和外側(cè)兩車道中心線以線元連接，新增2條設(shè)計線，在府淪河南端向右偏置8.25 m，向左偏置6.25 m，分別與擴建后高速公路左幅的內(nèi)側(cè)兩車道中心線和外側(cè)兩車道中心線以線元連接平面按設(shè)計，新增2條設(shè)計線。

3 過渡段方案比選

兩種過渡方案(表1)的優(yōu)缺點如下：

寬度漸變：

優(yōu)點：1)不受平面線形約束；2)過渡段長度相對較短，且是定值，規(guī)模相對較小。

缺點：行車道的平縱面不順適，不利于行車安全。

線形漸變：

優(yōu)點：平縱面線形指標高，有利于行車安全。

缺點：工程規(guī)模受既有高速的平面線形制約，占地較多。

表1 過渡段方案比選

4 結(jié) 語

平原區(qū)高速公路改擴建項目由于地物較多、受限因素復(fù)雜，既有高速公路改擴建方案受控的工點較多，無法采用單一的擴寬方案。當采用混合加寬方式時，不同過渡段的設(shè)計方案對行車安全有不同影響，文中以京港澳高速公路湖北北段改擴建工程為例，當過渡段長度滿足設(shè)置線形漸變時，推薦采用線形漸變方案，有利于行車安全。