國(guó)省道改建工程的優(yōu)化規(guī)劃與設(shè)計(jì)策略

收稿日期：2024-01-29

作者簡(jiǎn)介：莫健偉（1992—），男，本科，工程師，研究方向：路橋設(shè)計(jì)、省國(guó)道改建。

摘要 現(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)城市不斷發(fā)展與外擴(kuò)，交通功能單一的國(guó)道已經(jīng)無(wú)法滿足社會(huì)的需求。文章以生態(tài)文明為視角，以福州閩侯縣國(guó)道G316線洪塘大橋至旗山大道段改擴(kuò)建工程為例，探討國(guó)省道改建規(guī)劃與設(shè)計(jì)的方案。采用案例分析方法，對(duì)城市規(guī)劃土地利用狀況與交通網(wǎng)絡(luò)情況進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并在此基礎(chǔ)上，從城市交通功能、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、道路斷面布置、規(guī)劃河道、用地銜接等角度提出了改擴(kuò)建設(shè)計(jì)方案，并對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了總體評(píng)價(jià)與優(yōu)化。該方法注重交通功能與城市交通規(guī)劃的配合、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)狀道路交通特點(diǎn)的符合、斷面布局與自然環(huán)境的融合，對(duì)同類研究提出了有益的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞 生態(tài)文明；國(guó)省道；改建規(guī)劃

中圖分類號(hào) U418.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）11-0037-04

0 引言

國(guó)土空間規(guī)劃是關(guān)鍵的國(guó)家治理手段，關(guān)乎生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展。傳統(tǒng)的規(guī)劃理論和技術(shù)方法，雖有其歷史貢獻(xiàn)，但在新的時(shí)代背景下，已顯露出其工程弊端。因此，必須從根本上改革和創(chuàng)新國(guó)土空間規(guī)劃的思維范式、價(jià)值導(dǎo)向、目標(biāo)追求和重點(diǎn)任務(wù)，形成真正符合生態(tài)文明時(shí)代需求的規(guī)劃與設(shè)計(jì)方法。

1 工程概況

閩侯縣位于福建東部、福州市西南側(cè)，上街鎮(zhèn)與倉(cāng)山區(qū)被烏龍江分隔，城鎮(zhèn)化發(fā)展迅速。G316線是上街鎮(zhèn)的主要通道，連接福州市主城區(qū)[1]。如今，上街鎮(zhèn)已經(jīng)成為閩侯縣的一個(gè)重要衛(wèi)星城，吸引了大量的人口和資本流入。然而，洪塘大橋的2改8車(chē)道擴(kuò)建計(jì)劃將導(dǎo)致此段G316線成為交通瓶頸。閩江大道和上下店路交叉口改造后效果圖見(jiàn)圖1。

目前，道路沿線兩側(cè)已分布了大量住宅小區(qū)、菜市場(chǎng)、企事業(yè)單位、學(xué)校和民營(yíng)店面等，沒(méi)有閑置地塊且用地屬性復(fù)雜，土地利用混合強(qiáng)度較高。項(xiàng)目周邊的主要道路類別見(jiàn)表1。

根據(jù)目前所提供的信息，能夠清晰地看到項(xiàng)目周邊的交通路網(wǎng)已經(jīng)基本構(gòu)建完成。然而，由于交通需求復(fù)雜且數(shù)量龐大，因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中，仍需要針對(duì)現(xiàn)有的道路線性進(jìn)行擬合，最大限度地利用現(xiàn)有的道路設(shè)施，對(duì)不良路線的組合設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整。同時(shí)，應(yīng)盡量避免和減少改擴(kuò)建對(duì)周?chē)h(huán)境和居民生活產(chǎn)生的不良影響。

圖1 閩江大道和上下店路交叉口改造后效果圖

2 路線線形設(shè)計(jì)

2.1 道路橫斷面設(shè)計(jì)

項(xiàng)目橫斷面布置需要綜合項(xiàng)目的交通、景觀、使用需求及門(mén)戶形象的功能定位[2]。確定車(chē)行道的寬度、橫坡度和線形。根據(jù)道路等級(jí)和交通量確定路肩寬度，并考慮設(shè)置硬路肩或土路肩。增強(qiáng)中間帶設(shè)計(jì)，用于分隔對(duì)向車(chē)流，通常包括中央分隔帶和左側(cè)路緣帶，其寬度根據(jù)交通量、側(cè)向余寬和防止駛?cè)雽?duì)向車(chē)道的設(shè)施等因素而定。綜合考慮道路等級(jí)需要確定路幅橫斷面尺寸—確定路基高度—路基橫斷面形狀設(shè)計(jì)—邊坡坡度確定—橫斷面面積計(jì)算及土石方數(shù)量計(jì)算與調(diào)配。可采用坐標(biāo)法斷定已知斷面的各轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)（xi，yi），則斷面面積為：

（1）

斷面圖各轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)見(jiàn)圖2。

圖2 斷面圖各轉(zhuǎn)折點(diǎn)坐標(biāo)圖

若相鄰兩斷面均為填方或均為挖方且面積大小相近，那么即可假定兩斷面之間為一棱柱體，其體積的計(jì)算公式為：

（2）

項(xiàng)目橫斷面體積計(jì)算見(jiàn)圖3。

若F1和F2相差甚大，則與棱臺(tái)更為相近。其計(jì)算公式為：

（3）

綜合上述考量，此路段與正在改擴(kuò)建的洪塘大橋直接相接，因此，為了確保交通的順暢和安全，決定對(duì)這一路段進(jìn)行全面升級(jí)改造。這一路段沒(méi)有交叉口和中間過(guò)渡段，因此道路斷面延續(xù)洪塘大橋中間雙向8車(chē)道的斷面。采用了常規(guī)的4幅路斷面方案，車(chē)道也采用了雙向8車(chē)道，保持了交通規(guī)模的延續(xù)性。路段升級(jí)改造情況見(jiàn)表2。

圖3 橫斷面體積計(jì)算圖

方案不僅考慮了景觀效果，也充分考慮了交通功能，綜合了道路的實(shí)際需求、效果以及交通和景觀功能。希望通過(guò)這一改造方案，能夠?qū)崿F(xiàn)交通的順暢和安全，也為城市門(mén)戶通道的景觀形象提升作出貢獻(xiàn)。在改造過(guò)程中，注重細(xì)節(jié)處理。例如，對(duì)于綠化帶的設(shè)計(jì)，不僅考慮了植物的種類和色彩搭配，還考慮了灌溉系統(tǒng)、日常維護(hù)等問(wèn)題。對(duì)于道路的材質(zhì)選擇，采用了耐久性強(qiáng)、防滑性能好的材料，以確保車(chē)輛行駛的安全性。

2.2 道路節(jié)點(diǎn)分析

針對(duì)G316線與旗山大道交會(huì)的節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)1），采用十字信號(hào)燈控交叉口形式，化繁為簡(jiǎn)，調(diào)整此節(jié)點(diǎn)為十字燈控交叉口，優(yōu)化旗山大道與國(guó)賓大道的通達(dá)性。綜合考慮此節(jié)點(diǎn)的交通性、景觀性，確定采用平交十字交叉口方案。調(diào)整道路橫斷面，優(yōu)化車(chē)道分配，提高交叉口通行能力。十字信號(hào)燈控交叉口方案見(jiàn)表3。

該設(shè)計(jì)方案通過(guò)綜合考慮交通性和景觀性，能夠確保G316線與旗山大道交會(huì)節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)1）的交通效率和交通安全水平。

2.3 道路平面設(shè)計(jì)

公路路線受到地形、地質(zhì)等條件的限制，在平面上的形式路線會(huì)較為曲折，為了能夠確保道路的通行，在轉(zhuǎn)折處需要插入圓曲線過(guò)渡，從而提高道路行駛的舒適程度。常用的圓曲線過(guò)渡公式如下：

R=[L2+（Z+T ）2]/（2×Z） （4）

式中，R——圓曲線半徑（m）；L——直線段長(zhǎng)度（m）；Z——圓曲線超高（m），表示的是圓曲線的高程變化；T——圓曲線切線長(zhǎng)（m），表示的是從直線段切點(diǎn)到圓曲線起點(diǎn)的距離。在實(shí)際的工程中，圓曲線過(guò)渡的設(shè)計(jì)需要考慮多個(gè)因素，包括道路的等級(jí)、設(shè)計(jì)速度、地形條件、地質(zhì)條件等等。因此，圓曲線半徑R、直線段長(zhǎng)度L、圓曲線超高Z和圓曲線切線長(zhǎng)T等參數(shù)需要根據(jù)具體情況進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和選擇。

在選取圓曲線半徑R時(shí)，要考慮道路的設(shè)計(jì)速度和地形條件。設(shè)計(jì)速度低且地形平坦時(shí)，可降低R值以增加行駛舒適度；設(shè)計(jì)速度高且地形復(fù)雜時(shí)，需增大R值以確保安全。直線段長(zhǎng)度L也應(yīng)合理設(shè)計(jì)，過(guò)短會(huì)增加曲率降低舒適度，過(guò)長(zhǎng)會(huì)降低安全性。因此，R和L的選取需綜合考慮多種因素，確保道路行駛的舒適性和安全性。

該方案在道路功能定位方面，將主干道定義為保證交通流暢，同時(shí)保障交通安全和效率。在橫斷面設(shè)計(jì)上，考慮綠化帶和路側(cè)停車(chē)的需求，采用了對(duì)稱式設(shè)計(jì)，并將車(chē)道數(shù)設(shè)置為雙向四車(chē)道。對(duì)各交叉口交通流量和信號(hào)燈周期進(jìn)行了分析比較，以確保交通流暢安全?？紤]投資制約，采用平交信號(hào)燈交叉口布置形式，減少工程量和投資成本。該方案將減少交通事故，保障交通安全，并提高交通效率。

3 項(xiàng)目舉措與實(shí)際成效

國(guó)省道改擴(kuò)建工程中的橫斷面設(shè)計(jì)是一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)，旨在確保既有道路橫斷面的充分利用，同時(shí)，滿足現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全性能要求。在國(guó)省道改擴(kuò)建工程中，橫斷面布置擬合設(shè)計(jì)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[3]。

為了充分利用老路，減少工程規(guī)模，需要對(duì)既有道路的橫斷面進(jìn)行擬合設(shè)計(jì)。收集既有道路的設(shè)計(jì)資料和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，包括橫斷面布置、超高橫坡值等。分析既有道路橫斷面布置和超高橫坡值不滿足現(xiàn)行文獻(xiàn)要求的原因，如建設(shè)初期的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等因素。根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行橫斷面布置的擬合設(shè)計(jì)，以滿足現(xiàn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和安全性能要求。

考慮既有道路的超高橫坡值和地形條件，進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。最終取值應(yīng)符合現(xiàn)行文獻(xiàn)的要求，并確保與既有道路的超高橫坡度平滑過(guò)渡。節(jié)點(diǎn)交通量預(yù)測(cè)見(jiàn)表4。

表4 節(jié)點(diǎn)交通量預(yù)測(cè)

交通流方向 高峰小時(shí)交通量/（pcu/h） 飽和度

G316線直行 3 000 0.8

侯官路直行 2 000 0.6

G316線左轉(zhuǎn) 800 0.7

侯官路左轉(zhuǎn) 1 200 0.85

注：飽和度為交通量與設(shè)計(jì)通行能力的比值，一般飽和度超過(guò)0.8時(shí)，交叉口會(huì)出現(xiàn)擁堵。

根據(jù)表4可以看出，節(jié)點(diǎn)的交通量較大，尤其是在高峰時(shí)，各個(gè)方向的交通量都接近或超過(guò)了設(shè)計(jì)通行能力，這會(huì)導(dǎo)致交叉口擁堵。因此，需要采取有效的交通組織措施，提高交叉口的通行能力。考慮遠(yuǎn)期規(guī)劃軌道8號(hào)線的線路及站點(diǎn)通過(guò)節(jié)點(diǎn)2處，未來(lái)該節(jié)點(diǎn)的交通壓力將進(jìn)一步加大。

因此，暫時(shí)采用平交方案一進(jìn)行改造，待遠(yuǎn)期條件成熟時(shí)再進(jìn)行節(jié)點(diǎn)改造。根據(jù)之前的分析，節(jié)點(diǎn)2的改造方案有三種可選方案：方案一（平交信號(hào)燈方案）、方案三（G316線高架+地面平交信號(hào)燈）和方案四（G316線下穿+地面平交信號(hào)燈）。綜合考慮節(jié)點(diǎn)的交通性、景觀性以及避免洪塘大橋、洪山橋通車(chē)后再次改建的交通圍擋時(shí)間成本等因素，優(yōu)先采用方案三進(jìn)行改造。

最終取值應(yīng)符合現(xiàn)行文獻(xiàn)的要求，并確保與既有道路的超高橫坡度平滑過(guò)渡。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以確保道路的安全性和舒適性。

4 舊路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)的建議與思考

4.1 幾何設(shè)計(jì)優(yōu)化

舊路改擴(kuò)建工程中，幾何設(shè)計(jì)優(yōu)化至關(guān)重要。調(diào)整平縱面設(shè)計(jì)能改善安全性和通行效率。平面線形設(shè)計(jì)使道路更順暢，用適當(dāng)半徑的圓曲線和緩和曲線連接直線段，降低操控難度。同時(shí)，縱斷面設(shè)計(jì)需考慮地形、排水和視距，合理設(shè)置縱坡和豎曲線，避免頻繁起伏和陡峭縱坡，提高道路安全性。

4.2 交通組織改善

舊路改擴(kuò)建工程還需要關(guān)注交通組織的改善。通過(guò)優(yōu)化交叉口設(shè)計(jì)、設(shè)置合適的交通設(shè)施以及調(diào)整信號(hào)配時(shí)等措施，能夠提高道路的通行能力。優(yōu)化交叉口的幾何設(shè)計(jì)，如設(shè)置專用車(chē)道和右轉(zhuǎn)輔道，能夠避免交通沖突。同時(shí)，合理設(shè)置交通信號(hào)燈和標(biāo)志標(biāo)線，能夠引導(dǎo)駕駛員有序通行。根據(jù)交通量預(yù)測(cè)和道路等級(jí)，應(yīng)合理設(shè)置護(hù)欄、標(biāo)志牌和無(wú)障礙設(shè)施等安全設(shè)施。這些設(shè)施的設(shè)置應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以確保其有效性。

4.3 環(huán)境保護(hù)與景觀提升

在舊路改擴(kuò)建過(guò)程中，也應(yīng)注重環(huán)境保護(hù)和景觀提升。采取環(huán)保材料和綠色施工措施，以減少對(duì)環(huán)境的影響。例如，在道路建設(shè)中利用再生骨料、溫拌瀝青等環(huán)保材料。同時(shí)，考慮采用降噪材料和排水系統(tǒng)來(lái)降低噪聲和減少水污染。在施工過(guò)程中，實(shí)施綠色施工措施，如控制揚(yáng)塵、合理利用水資源等，以減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。此外，結(jié)合周邊環(huán)境進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)可以提升道路的整體形象。通過(guò)設(shè)置綠化帶、景觀照明和藝術(shù)品等設(shè)施可以增加道路的美觀性和文化內(nèi)涵。

5 結(jié)論

國(guó)省道改建工程是一項(xiàng)艱巨而復(fù)雜的任務(wù)，需要考慮眾多因素。該文以福州閩侯縣國(guó)道G316線洪塘大橋至旗山大道段改擴(kuò)建工程為例，探討了國(guó)省道改建規(guī)劃與設(shè)計(jì)的方案。最終實(shí)現(xiàn)了與既有道路的超高橫坡度平滑過(guò)渡。再往后的規(guī)劃設(shè)計(jì)與優(yōu)化過(guò)程中，需注重交通功能與城市交通規(guī)劃的配合、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)狀道路交通特點(diǎn)的符合、斷面布局與自然環(huán)境的融合。在節(jié)點(diǎn)改造方面，選擇平交方案進(jìn)行改造，并根據(jù)具體情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。同時(shí)，還需要加強(qiáng)交通組織和管理，提高道路的安全性和舒適性，為同類研究提供有益的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]鄒宇， 曾志敏. 貴州省普通國(guó)省道公路設(shè)計(jì)規(guī)劃符合性中常見(jiàn)的問(wèn)題與解決方案[J]. 黑龍江交通科技， 2020（2）： 46-47.

[2]仲崇謹(jǐn)， 陸振波， 王樹(shù)盛. 國(guó)省道兩側(cè)建設(shè)項(xiàng)目出入口規(guī)劃設(shè)計(jì)[J]. 西部交通科技， 2008（5）： 39-42.

[3]梅基賢. 國(guó)省道改擴(kuò)建工程道路擬合設(shè)計(jì)的方法與探討[J]. 廣東土木與建筑， 2019（7）： 110-112.