蔣云昕

（浙江中交通力工程設(shè)計(jì)有限公司，浙江 杭州 310011）

一、工程概述

目前，國(guó)內(nèi)平原地區(qū)的改擴(kuò)建以雙側(cè)加寬為主，但在山區(qū)高速公路采用雙側(cè)拼寬的改擴(kuò)建模式不一定適合山區(qū)的地形和地質(zhì)條件，部分區(qū)域采用雙側(cè)整體式加寬模式，工程上基本不可行。結(jié)合筆者參加的連霍國(guó)道主干線(xiàn)鄭州至洛陽(yáng)高速公路改建工程的設(shè)計(jì)及施工配合全過(guò)程的經(jīng)歷，本項(xiàng)目改建宜采用單側(cè)加寬的改擴(kuò)建方式。這種改擴(kuò)建模式在國(guó)內(nèi)尚屬首次，可參考的資料較少。單側(cè)加寬改擴(kuò)建模式涉及到老路由原來(lái)的雙向四車(chē)道改造成為單向四車(chē)道的行車(chē)模式，老路的互通立交前后中分帶開(kāi)口長(zhǎng)度及老路現(xiàn)狀中分帶如何利用等問(wèn)題的研究，成為了本項(xiàng)目的關(guān)鍵性技術(shù)難點(diǎn)。

本項(xiàng)目起于鄭州西南繞城樞紐立交西側(cè)2km，止于洛陽(yáng)西南繞城樞紐立交，改擴(kuò)建采用單側(cè)加寬的改擴(kuò)建方式。該方案的主要特點(diǎn)是：現(xiàn)狀老路的雙向四車(chē)道高速公路改造成新建后的八車(chē)道高速公路右半幅單方向的四個(gè)車(chē)行道，新建單側(cè)四車(chē)道作為左幅車(chē)行道。下面結(jié)合筆者參加本項(xiàng)目第二設(shè)計(jì)合同段的設(shè)計(jì)體會(huì)，對(duì)單側(cè)加寬高速公路老路中分帶開(kāi)口長(zhǎng)度確定的設(shè)計(jì)思路、方法與大家分享和探討。

圖1 單側(cè)加寬路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

二、老路現(xiàn)狀

本項(xiàng)目山嶺區(qū)路段采用設(shè)計(jì)速度100km/h，路基寬度為24.5m，橫斷面布置為：行車(chē)道2×2×3.75m，左側(cè)路緣帶2×0.5m，硬路肩2×2.5m，中央分隔帶2m，土路肩2×0.75m。本項(xiàng)目平原區(qū)路段采用設(shè)計(jì)速度120km/h，路基寬度為26.0m，橫斷面布置為：行車(chē)道2×2×3.75m，硬路肩2×2.5m，左側(cè)路緣帶2×0.75m，中央分隔帶3m，土路肩2×0.75m。

三、改建后單側(cè)整體式加寬路基橫斷面

改建后的標(biāo)準(zhǔn)橫斷面為：現(xiàn)狀老路改造成為右幅的單向四車(chē)道，另外在現(xiàn)狀老路的左側(cè)增加單向四車(chē)道的整體式的路基橫斷面，左側(cè)加寬的左幅標(biāo)準(zhǔn)路基寬度19.5m，其中行車(chē)道寬度4×3.75m，右側(cè)硬路肩寬度 3.0m，左側(cè)路緣帶寬度 0.75m，土路肩寬度2×0.75m。平原區(qū)路段設(shè)計(jì)速度為120km/h時(shí)，中央分隔帶標(biāo)準(zhǔn)段L取3米，山嶺區(qū)設(shè)計(jì)速度為100km/h時(shí)，中央分隔帶標(biāo)準(zhǔn)段L取2米。單側(cè)加寬路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面及行車(chē)模式見(jiàn)圖1、圖2。

圖2 單側(cè)加寬高速公路行車(chē)模式平面示意圖

四、改建互通立交前后老路中分帶開(kāi)口部長(zhǎng)度論證

采用單側(cè)加寬的改擴(kuò)建模式，應(yīng)參考車(chē)輛的行駛方式。車(chē)輛在正常路段原則上無(wú)需進(jìn)行變換車(chē)道行駛，但由于進(jìn)出互通的需要，車(chē)輛在互通區(qū)前后路段存在著變換車(chē)道行駛的可能。為節(jié)省工程投資，同時(shí)根據(jù)車(chē)輛的行駛方式，現(xiàn)狀中分帶取消范圍主要集中在互通區(qū)前后路段，其他路段原則上保留現(xiàn)狀的中分帶不進(jìn)行改造。

現(xiàn)狀老路的左半幅車(chē)流經(jīng)中分帶開(kāi)口段再進(jìn)入老路的右半幅的行車(chē)模式為：首先車(chē)流從老路左半幅進(jìn)入中分帶開(kāi)口段為分流、減速過(guò)程，車(chē)流從中分帶開(kāi)口段進(jìn)入老路的右半幅為合流、加速過(guò)程。因此，中分帶開(kāi)口段長(zhǎng)度由三段組成：開(kāi)口始端長(zhǎng)度L1、開(kāi)口段中間區(qū)長(zhǎng)度、開(kāi)口末端長(zhǎng)度L2。

（一）開(kāi)口始端長(zhǎng)度L1確定

開(kāi)口始端長(zhǎng)度L1由分流漸變段和減速車(chē)道長(zhǎng)度組成。根據(jù)《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD20-2006）第11.5.3條規(guī)定：高速公路主線(xiàn)的分岔漸變段的漸變率為1∶40。車(chē)輛從老路的左幅右側(cè)車(chē)道變道至老路的中間帶開(kāi)口段，車(chē)輛的漸變段長(zhǎng)度為：設(shè)計(jì)速度為120km/h時(shí)，距離為(3.75/2+3.75+4.5/2)×40=315米；設(shè)計(jì)速度為100km/h時(shí)，距離為(3.75/2+3.75+3.0/2)×40=285米。

減速車(chē)道長(zhǎng)度根據(jù)減速車(chē)道長(zhǎng)度計(jì)算公式L=（v12-v22）/26a可得；假設(shè)車(chē)輛擬設(shè)計(jì)速度120km/h(100 km/h)勻速橫移一個(gè)車(chē)道寬度行駛進(jìn)入中央帶開(kāi)口段，然后在新開(kāi)辟的車(chē)道上減速至70km/h(60km/h)。從駕駛員舒適性角度考慮，減速度要在1.3m/s2以下，本次設(shè)計(jì)取a=1.3m/s2。經(jīng)計(jì)算：設(shè)計(jì)速度為120km/h時(shí)，減速段長(zhǎng)度為282米；設(shè)計(jì)速度為100km/h時(shí)，減速段長(zhǎng)度為190米。因此，設(shè)計(jì)速度為120km/h時(shí)，開(kāi)口始端長(zhǎng)度L1=315+282=597米；設(shè)計(jì)速度為100km/h時(shí)，開(kāi)口始端長(zhǎng)度L1=285+190=475米。

表1 中分帶變換車(chē)道長(zhǎng)度

（二）開(kāi)口中間區(qū)段長(zhǎng)度通過(guò)交織理論、穿越間隙理論、排隊(duì)理論等相關(guān)理論，結(jié)合不同的互通相關(guān)情況分別計(jì)算可得。根據(jù)不同互通的交通流情況、設(shè)計(jì)速度、車(chē)道寬度等參數(shù)，計(jì)算出本合同段5個(gè)互通的開(kāi)口段長(zhǎng)度為840m～540m不等，本次設(shè)計(jì)取840m。

（三）開(kāi)始末端長(zhǎng)度L2確定

開(kāi)口始端長(zhǎng)度L1由合流漸變段和加速車(chē)道長(zhǎng)度組成。根據(jù)《公路路線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī) 范》（JTG D20-2006）第11.5.3條規(guī)定：高速公路主線(xiàn)的合流漸變段的漸變率為1∶80。車(chē)輛從老路的中間帶開(kāi)口段變道至老路的右幅右側(cè)車(chē)道，車(chē)輛的漸變段長(zhǎng)度為：設(shè)計(jì)速度為120km/h時(shí)，距離為(3.75/2+3.75+4.5/2)×80=630米；設(shè)計(jì)速度為100km/h時(shí)，距離為(3.75/2+3.75+3.0/2)×80=570米。

（四）老路中分帶開(kāi)口段長(zhǎng)度

為確保車(chē)輛充分變換車(chē)道需要，根據(jù)上述計(jì)算可得，互通前后老路中分帶變換車(chē)道范圍長(zhǎng)度最小值如下表1。

五、結(jié)論

考慮到本項(xiàng)目的改擴(kuò)建模式可借鑒的資料有限。項(xiàng)目業(yè)主在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中同時(shí)也委托北京工業(yè)大學(xué)對(duì)鄭洛高速公路改建立交前后中央帶開(kāi)口長(zhǎng)度設(shè)置方案進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)?zāi)M測(cè)試。北工大的理論研究與設(shè)計(jì)單位的論證分析對(duì)于老路中央帶開(kāi)口段需要的長(zhǎng)度，兩者結(jié)論基本一致。最后，本項(xiàng)目互通區(qū)前后老路中央帶開(kāi)口范圍基本確定為互通區(qū)前3.5km～1.5km及互通區(qū)后1.5km～3.5km，其他路段現(xiàn)狀中央分隔帶均保留。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改擴(kuò)建的高速公路既有平原區(qū)的也有山嶺區(qū)的高速公路，高速公路的改擴(kuò)建模式也將結(jié)合地形、地質(zhì)及結(jié)構(gòu)物等不同而采用不同的改擴(kuò)建模式。在今后的高速公路加寬改造過(guò)程中，單側(cè)加寬的高速公路改擴(kuò)建模式也將會(huì)越來(lái)越多地被采用，單側(cè)加寬高速公路的改擴(kuò)建勢(shì)必涉及到現(xiàn)有老路的改造利用問(wèn)題，現(xiàn)有老路的行車(chē)模式的研究特別是互通區(qū)前后路段、現(xiàn)有老路的中央分隔帶開(kāi)口長(zhǎng)度、現(xiàn)有老路的左右幅雙向橫坡對(duì)行車(chē)的影響等，將是單側(cè)加寬高速公路改擴(kuò)建的關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)需解決的技術(shù)難題。