趙 鵬，聶舒磊，苗 壯

(貴州省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院股份有限公司 貴陽市 550001)

0 引言

山區(qū)低等級(jí)公路改擴(kuò)建的研究，主要指的是三級(jí)公路、四級(jí)公路、等外公路以及采用40km/h設(shè)計(jì)速度的二級(jí)公路，改擴(kuò)建也主要指這些路升級(jí)改造為二級(jí)路，對(duì)于低等級(jí)路改造為一級(jí)路，平縱指標(biāo)提高較多，原有線位資源能夠利用的部分很少，大部分為新建，因此研究意義不大[1]。國(guó)外由于許多發(fā)達(dá)國(guó)家客觀的預(yù)測(cè)了交通量增長(zhǎng)，對(duì)公路改擴(kuò)建研究總體較少，隨著這些年國(guó)內(nèi)交通基礎(chǔ)設(shè)施大力發(fā)展，國(guó)內(nèi)積累了較多的山區(qū)低等級(jí)公路改擴(kuò)建的經(jīng)驗(yàn)，楊靜[2]依托云南省文山-都龍改擴(kuò)建工程，研究了山區(qū)公路改擴(kuò)建的舊路路基可用性和路基拓寬的穩(wěn)定性；馬贊[1]依托貴州省道S205福泉高樓至龍山段改擴(kuò)建工程，對(duì)低等級(jí)公路的路線、路基、路面、橋涵、隧道的升級(jí)改造做了全面的研究，并對(duì)項(xiàng)目做了運(yùn)行速度評(píng)價(jià)；王春元[3]通過有限元分析，以云南文山—都龍公路改擴(kuò)建項(xiàng)目為依托，就山區(qū)公路改擴(kuò)建中路基拓寬時(shí)的新老路基不均勻沉降問題做了細(xì)致的研究。貴州省內(nèi)則于2019年印發(fā)了《貴州省二級(jí)公路改擴(kuò)建設(shè)計(jì)技術(shù)指南》(以下簡(jiǎn)稱《指南》)，對(duì)二級(jí)公路改擴(kuò)建從路線到保通設(shè)計(jì)等各個(gè)方面的技術(shù)要求做了詳細(xì)的闡述，2021年貴州省還頒布了《山區(qū)普通公路改擴(kuò)建工程技術(shù)規(guī)范》的地方規(guī)范(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》)?？偨Y(jié)起來山區(qū)公路改擴(kuò)建研究主要希望解決的問題是山區(qū)公路改擴(kuò)建舊路適應(yīng)性和可利用性評(píng)價(jià)、路基拼寬、既有公路市政化等問題，在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際就貴州山區(qū)低等級(jí)公路改擴(kuò)建常見技術(shù)問題歸納探討，希望能為相關(guān)技術(shù)管理人員提供參考，并運(yùn)用于類似項(xiàng)目中。

1 貴州山區(qū)低等級(jí)公路改擴(kuò)建必要性問題探討

2015年年底貴州成為西部第一個(gè)、全國(guó)第九個(gè)實(shí)現(xiàn)縣縣通高速的省份。隨著縣縣通高速，至2020年年底，貴州省已建成通車高速公路7607km，占整個(gè)高速路網(wǎng)規(guī)劃里程的67.03%，貴州省的高速公路網(wǎng)已基本趨于完整，與高速公路不同的是，早期受投資規(guī)模和功能定位的限制，許多新建等級(jí)公路的標(biāo)準(zhǔn)較低，路網(wǎng)布局不合理，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多早期建成的低等級(jí)公路交通通行已嚴(yán)重受到影響，交通安全沒有保障，易發(fā)生交通事故，服務(wù)水平逐年降低。

根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局《公路路線基本情況明細(xì)表》貴州省近20年新建(圖1)和改擴(kuò)建(圖2)等級(jí)公路里程情況統(tǒng)計(jì)，以國(guó)、省、縣道為對(duì)象，2013年為節(jié)點(diǎn)，2013年前還以新建四級(jí)公路為主等級(jí)公路，2013年后則開始了大力度的對(duì)低等級(jí)公路改擴(kuò)建為二級(jí)路的工作，由此貴州開始了大規(guī)模的低等級(jí)公路改擴(kuò)建。

圖1 貴州省近20年等級(jí)公路新建情況

圖2 貴州省近20年等級(jí)公路改擴(kuò)建情況

2021年8月，貴州省交通運(yùn)輸廳印發(fā)了《貴州省鄉(xiāng)鎮(zhèn)通三級(jí)及以上公路建設(shè)規(guī)劃(2021-2035年)》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)劃》)，指出截止到2020年，全省>1166個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)中，通二級(jí)及以上公路的鄉(xiāng)鎮(zhèn)526個(gè)，占比45.11%，通三級(jí)及以上的鄉(xiāng)鎮(zhèn)649，占比55.66%，其余517個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)僅四級(jí)及以下公路單車道通行。公路基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)“兩頭強(qiáng)、中間弱”問題突出。

受限于早年山區(qū)的經(jīng)濟(jì)能力、地形地質(zhì)條件等因素，既有道路的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等級(jí)較低，落后的交通狀況已不能滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。綜上，貴州山區(qū)低等級(jí)公路改擴(kuò)建是必要的。

2 貴州山區(qū)低等級(jí)公路改擴(kuò)建路線設(shè)計(jì)技術(shù)問題探討

山區(qū)低等級(jí)公路的改造升級(jí)多是利用縣道、鄉(xiāng)道、村道進(jìn)行改擴(kuò)建，山區(qū)公路改擴(kuò)建中路線設(shè)計(jì)是首當(dāng)其沖的，路基、路面、橋梁、涵洞以及其他附屬設(shè)施等都是在路線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成的，馬贊[1]等提出在設(shè)計(jì)時(shí)同向曲線間直線長(zhǎng)度不能滿足要求時(shí)，能夠合并為一個(gè)交點(diǎn)的，可用基本型圓曲線和緩和曲線進(jìn)行連接，不能合并的，則用其他特殊形式的曲線進(jìn)行連接，例如卵型、凸型、復(fù)合型或C型；當(dāng)既有道路線形為反向曲線時(shí)，視曲線半徑和直線長(zhǎng)度情況，可在滿足標(biāo)準(zhǔn)的情況下用S型曲線連接。在路線設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，山區(qū)公路改擴(kuò)建中的核心在于舊路改擴(kuò)建適應(yīng)性評(píng)價(jià)和老路利用率的評(píng)價(jià)，目前主要還停留在定性階段。

隨著公路工程技術(shù)的日趨完善，越來越多的低等級(jí)道路也留存有設(shè)計(jì)資料，或者更易通過勘測(cè)手段獲得設(shè)計(jì)資料，結(jié)合貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)至黃平高速公路改擴(kuò)建的工程經(jīng)驗(yàn)，嘗試一種半定量的方法來評(píng)價(jià)舊路改擴(kuò)建適應(yīng)性和老路利用率的方法。

2.1 項(xiàng)目背景

貴州省鎮(zhèn)遠(yuǎn)至黃平高速公路是貴陽至長(zhǎng)沙主通道的瓶頸路段，項(xiàng)目與貴黃高速、玉鎮(zhèn)高速(兩條高速公路的設(shè)計(jì)速度均為100km/h)共同形成貴陽至長(zhǎng)沙高速主通道貴州段，而鎮(zhèn)遠(yuǎn)至黃平段目前現(xiàn)狀僅為設(shè)計(jì)速度80km/h高速公路，基于提高項(xiàng)目通行能力和服務(wù)水平考慮，對(duì)既有高速的設(shè)計(jì)速度由80km/h提升為100km/h的可行性做如下的半定量分析和討論。

2.2 評(píng)價(jià)辦法

原既有鎮(zhèn)遠(yuǎn)至黃平高速公路，路線全長(zhǎng)47.371km，速度提升后，整體平縱指標(biāo)偏低，最小平曲線半徑為710m，最大圓曲線半徑為3350m，改造后有3段平曲線需要增設(shè)緩和曲線。平面上有1處同向曲線間直線長(zhǎng)度519.265m小于600m(6V)，縱面上有2處縱坡大于最大縱坡規(guī)范值(4%)，分別為4.9%和4.5%，坡長(zhǎng)有1段900m大于縱坡4%的最大坡長(zhǎng)規(guī)范值800m，除此之外有33段豎曲線，約占總豎曲線數(shù)量47%的豎曲線半徑小于100km/h的設(shè)計(jì)速度下視覺所需的最小豎曲線半徑。提速后平縱面不符合規(guī)范路段分布情況如圖3。

圖3 設(shè)計(jì)速度提升后平縱面不符合規(guī)范路段分布示意圖

既有道路全線共有橋梁9000m/30座，其中5480m/18座(約60.88%)的橋梁需要做超高改造。共有隧道4055m/5座，既有隧道建筑限界不能滿足提速要求，所有隧道都需要進(jìn)行擴(kuò)大隧道建筑限界的改造。結(jié)合路線平縱指標(biāo)、主要構(gòu)造物的利用情況、改造的難點(diǎn)等情況對(duì)鎮(zhèn)遠(yuǎn)至黃平擴(kuò)容工程的設(shè)計(jì)速度由80km/h提升到100km/h的可行性做如表1的分析。

表1 鎮(zhèn)遠(yuǎn)至黃平高速公路設(shè)計(jì)速度由80km/h提升到100km/h的可行性分析表

2.3 評(píng)價(jià)結(jié)論

綜合以上對(duì)設(shè)計(jì)速度的分析討論，基于提高項(xiàng)目通行能力和服務(wù)水平的考慮，結(jié)合改擴(kuò)建的具體加寬方式，設(shè)計(jì)速度的確定分兩種情況：

(1)當(dāng)采用兩側(cè)拼寬方式改擴(kuò)建時(shí)，采用100km/h將對(duì)既有道路較大改動(dòng)，且既有隧道建筑限界不滿足規(guī)范要求，考慮到貴州省設(shè)計(jì)速度80km/h的高速公路，實(shí)際運(yùn)行速度多數(shù)路段能達(dá)到100km/h，為了盡量減小改擴(kuò)建對(duì)既有工程的影響和浪費(fèi)，充分利用既有高速進(jìn)行改擴(kuò)建，對(duì)高速的設(shè)計(jì)速度仍沿用80km/h設(shè)計(jì)速度。

(2)當(dāng)采用單側(cè)分離增建時(shí)，新建段的設(shè)計(jì)速度宜采用100km/h。

3 貴州山區(qū)低等級(jí)公路改擴(kuò)建路基拓寬技術(shù)問題探討

山區(qū)公路改擴(kuò)建路基拼寬的技術(shù)問題得從兩個(gè)方面考慮，第一個(gè)方面是拓寬方式的選擇，第二是新舊路基不均勻沉降問題的解決。

公路路基拓寬包括單側(cè)拓寬、兩側(cè)拓寬、分離拓寬等三種方式，《指南》推薦采用單側(cè)拼寬的方式，單側(cè)拼寬的優(yōu)勢(shì)較大，但在一些過集鎮(zhèn)，道路兩側(cè)有大型構(gòu)筑物的路段，宜參照城市道路的做法，采用兩側(cè)拼寬的辦法。如項(xiàng)目“S318貞豐北盤江(青杠林)至長(zhǎng)田公路改擴(kuò)建工程”，現(xiàn)有老路為四級(jí)公路，現(xiàn)有道路平縱指標(biāo)相對(duì)較低，路面等級(jí)也不高，導(dǎo)致道路的通行能力和服務(wù)水平受限，大部分老路路基寬7.5m，局部6.5m或低于6.5m寬，在對(duì)既有道路進(jìn)行改擴(kuò)建時(shí)，對(duì)于道路兩側(cè)集鎮(zhèn)化嚴(yán)重，存在無法拆除或者拆除代價(jià)較大的構(gòu)筑物時(shí)，結(jié)合《指南》和相關(guān)文獻(xiàn)，在原有的路基的兩側(cè)邊溝增設(shè)車行蓋板的方式拓寬路基方案，在保障邊溝排水功能和蓋板結(jié)構(gòu)安全的前提下，根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，改擴(kuò)建的效果較佳，且避免了單側(cè)拓寬拆遷大的缺點(diǎn)，見圖4。

圖4 邊溝加車行蓋板路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

在選擇好公路拓寬方式后，重點(diǎn)是新舊路基的搭接解決不均勻沉降的問題，賈寶新等[4]通過有限元模擬，表明新地基土受到的壓應(yīng)力和新地基土壓縮模量是影響路面差異沉降的主要因素；《指南》里則提出，路基拼接時(shí)，應(yīng)在新老路基結(jié)合部設(shè)置臺(tái)階，臺(tái)階寬度不宜小于100cm，且應(yīng)設(shè)置成2%～>4%的內(nèi)向橫坡，當(dāng)拼寬寬度較小時(shí)，可采用超寬填筑或翻挖既有路基等措施，結(jié)合面以外不小于2m的范圍，應(yīng)增強(qiáng)補(bǔ)壓，確保拼接密實(shí)，路基拼接可采用鋪設(shè)土工合成材料等措施加強(qiáng)連接。

4 貴州山區(qū)低等級(jí)公路改擴(kuò)建中既有公路市政化問題探討

當(dāng)前我國(guó)正處在城市建設(shè)進(jìn)程的快速發(fā)展期，撤縣設(shè)區(qū)、設(shè)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)等都表明城市在不斷向外擴(kuò)張，越來越多的公路開始納入城鄉(xiāng)規(guī)劃的范圍內(nèi)，導(dǎo)致公路在滿足城際或區(qū)域交通功能的基礎(chǔ)上，作為城市規(guī)劃路網(wǎng)的一部分，應(yīng)同時(shí)具備一定的市政功能，以滿足城市發(fā)展的需求。目前關(guān)于公路市政化的研究開展較多，總體看來公路改擴(kuò)建中既有公路市政化的問題，核心在公路市政化改造的橫斷面設(shè)計(jì)，對(duì)于山區(qū)低等級(jí)公路的市政化的研究目前很少有文獻(xiàn)涉及，《規(guī)范》里強(qiáng)調(diào)兼具城市道路功能的橫斷面設(shè)計(jì)應(yīng)在城市道路規(guī)劃紅線寬度范圍內(nèi)進(jìn)行，道路橫斷面可選用城市道路規(guī)定的相應(yīng)形式，結(jié)合山區(qū)低等級(jí)公路改擴(kuò)建的工程實(shí)際，山區(qū)公路市政化時(shí)宜多借鑒既有的公路市政化經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)應(yīng)該注意結(jié)合山區(qū)用地緊張，城市規(guī)模一般相對(duì)較小的特點(diǎn)做好山區(qū)低等級(jí)公路市政化的設(shè)計(jì)。

5 山區(qū)公路改擴(kuò)建中其他技術(shù)問題探討

貴州山區(qū)低等級(jí)公路一般不設(shè)置隧道，橋梁一般也較少，或以中小橋?yàn)橹?，改擴(kuò)建時(shí)多半不能利用，或需拆除重建，另外涵洞也基本存在孔徑較小、流量不夠等問題，較大程度降低了涵洞的使用功能，加長(zhǎng)的意義不大，在工程實(shí)際中也主要以新設(shè)涵洞為主，所以關(guān)于隧道、橋梁、涵洞在山區(qū)低等級(jí)公路改擴(kuò)建中的技術(shù)問題參照相關(guān)等級(jí)道路新建時(shí)的規(guī)范要求執(zhí)行即可。

6 結(jié)論

隨著貴州高等級(jí)公路網(wǎng)的完善，貴州迎來低等級(jí)公路改擴(kuò)建的關(guān)鍵期，貴州公路的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)“兩頭強(qiáng)、中間弱”問題突出，低等級(jí)公路改擴(kuò)建顯得尤為必要，在做路線設(shè)計(jì)時(shí)核心在于舊路改擴(kuò)建適應(yīng)性評(píng)價(jià)和老路利用率的評(píng)價(jià)，在路基拓寬技術(shù)方面，重點(diǎn)是拓寬方式的選擇和新舊路基不均勻沉降問題的解決，拓寬方式方面《指南》推薦采用單側(cè)拼寬的方式，結(jié)合具體的工程項(xiàng)目，考慮貴州低等級(jí)道路兩側(cè)集鎮(zhèn)化嚴(yán)重的實(shí)際，考慮在原有的路基的兩側(cè)邊溝增設(shè)車行蓋板的方式作為路基拓寬方案。公路市政化中核心在橫斷面設(shè)計(jì)，山區(qū)公路市政化時(shí)宜多借鑒既有的公路市政化經(jīng)驗(yàn)。山區(qū)低等級(jí)公路的隧道、橋梁、涵洞、路線交叉，以及標(biāo)志、標(biāo)線、安全設(shè)施、綠化及景觀、保通設(shè)計(jì)等方面參照相關(guān)等級(jí)道路新建時(shí)的規(guī)范要求執(zhí)行即可。