虎崗高速公路改擴建工程橫斷面結構形式的分析

鄭少杰

(東莞市路橋投資建設有限公司，廣東 東莞 523000)

0 引言

我國改革開放以來，高速公路從無到有，從有到多，逐步成網，發展迅速。根據中國工程院、交通運輸部《交通強國戰略研究》，目前我國高速公路的規模已經達到發達國家水平。截至2016 年，高速公路里程達到13.1 萬km，世界第一，較美國超出25%，預計到2020 年將達到15 萬km[1]。

社會經濟不斷發展中，各行各業的發展均呈井噴之勢，交通行業亦不例外，當前建成通車的高速公路，已經難以滿足車輛保有量高速增長及通行要求，交通流量的增大，不得不促使高速公路進行擴建，這也是交通行業發展的必然。我國許多學者對高速公路改擴建方面進行了研究，并在許多借鑒性強的實踐案例中，已經積累了許多寶貴的理論和實踐經驗[2-6]。

1 影響高速公路改擴建橫斷面的因素

由于高速公路改擴建較為復雜，因此影響工程橫斷面的因素有很多，其中最主要的是道路交通量、沿線用地條件、施工期間交通組織以及經濟技術合理性等。

1.1 道路交通量

在確定公路橫斷面寬度時，需要考慮是否滿足公路交通量通行的需求。現今由于經濟社會發展、改革開放政策的實施，高速公路的交通量較以前得到了倍數增長，這一情況則導致很多原有高速公路不能滿足通行需求，加上一些原有高速公路自身交通量的預測誤差，促使高速公路擴建日漸緊迫。較多的高速公路現有車道已無法滿足車輛通行需求，需要進行車道擴建，如一些4車道的道路需要擴建至6車道，若車流量過大，則需要直接擴建至8車道，而在橫斷面結構形式的選擇上，需要做好道路交通量的預測工作[7]。由此，可以看出道路交通量影響了斷面結構形式的選擇。

1.2 沿線用地條件

高速公路會對沿線的區域經濟發展起到促進作用，其沿線一般設置有要求運輸方便的工業園區、物流園區以及一些其他產業，高速公路沿線已經形成一定的經濟產業帶及建筑群，因此，在高速公路改擴建時，沿線的建筑拆遷及協調難度相對較大，甚至會降低高速公路改擴建的可行性。

1.3 施工期間交通組織

隨著越來越多改擴建工程的開展，道路施工期間的交通組織問題也變得愈加重要，在確保安全的同時，增加交通組織的合理性。需要改擴建的高速公路現狀交通量一般較大，如何在改擴建施工過程中確保既有交通的通行，做好交通疏解，已成為改擴建的一個重要影響因素。

1.4 經濟技術合理性

在改擴建方式上可以選擇單側拼寬、雙側拼寬及混合模式，改擴建的方式選擇主要需考慮沿線的征拆及工程造價的合理性，同時，成熟的路面拼接技術可以讓項目擴建更加順利，當然，在條件允許的情況下，可以嘗試性地選用新技術，提出問題，改進問題，取得在經濟、社會效益上的突破[8]。

2 高速公路改擴建橫斷面主要結構形式

國內需改擴建高速公路的斷面主要集中在雙向4車道的高速公路，小部分6車道高速公路也在規劃改擴建，而目前國內高速公路斷面較大的主要采用雙向8車道，雙向10車道的高速公路在我國較為少見，主要的改擴建橫斷面結構形式包括：(1)4車道改為6車道；(2)4車道改為8車道；(3)6車道改為8車道；(4)6車道改為10車道。

根據對國內外已實施的和在建的高速公路擴建項目的調研，在不考慮新建線路的情況下，高速公路拓寬改造的形式主要有單側拼接加寬及雙側拼接加寬兩種形式。單側加寬即在原有高速公路路基一側進行拼接加寬，雙側加寬即在路基兩側同時進行拼接加寬。兩種加寬方式的比較選擇應根據設計和施工技術難度、工程規模、使用壽命、對環境的影響和對土地資源的占用等因素綜合考慮。

表1 單雙側拼寬優缺點對比

3 虎崗高速公路改擴建工程實例分析

3.1 概況

虎崗高速公路是東莞市規劃的“六縱四橫”干線公路中東西方向(橫向)的一條高速公路，是廣東省高速公路網規劃(“十二縱六橫十二射兩環”及53條加密聯絡橫線)中的一部分。近年來，隨著東莞市經濟的快速增長，虎崗高速公路車流量也持續上升，目前部分路段日均雙向車流量近20萬輛次，在重大節假日高速公路小客車免費通行期間，每日雙向車流量超過35萬輛次，虎崗高速公路局部路段的通行能力已經遠遠滿足不了東莞市的經濟增長、交通量增長的需求。

虎崗高速公路擴建可有效加強東莞市東西向交通主干線的通行能力，滿足城市東西向出行需求，進一步加強東莞市東西部鎮區的聯系。

3.2 設計原則及考慮因素

以本項目功能需求為依據，并綜合考慮沿線環境、地理條件、路網分布、周邊建筑、互通情況等，在不中斷交通的基礎上，結合以往拓寬技術特點，總體上方案設計主要考慮因素及遵循的原則如下：(1)合理選擇方案減少對現有道路交通影響；(2)最大限度地利用現有工程；(3)保證交通安全為核心；(4)因地制宜，合理掌握標準；(5)體現可持續發展；(6)強調以人為本，以景觀、環保為主線貫穿設計全過程；(7)將橋梁、路面加固改造作為主要工作；(8)實現既有交通設施的最大化利用，減少不必要的用地及拆遷，杜絕浪費；(9)運用最新施工技術，在質量提升基礎下實現造價最小化。

3.3 改擴建橫斷面形式選擇

根據《公路工程技術標準》(JTG B01-2014)附錄A“公路服務水平分級”，公路服務水平分為六級，并根據3.4服務水平，高速公路對應的設計服務水平為三級。 本項目設計速度為120km/h，根據相關公路工程技術標準，單方向車道數按下式計算：

N=(AADT×K×D)/CD

式中：

N—高速公路單方向的車道數量；

AADT—年平均日交通量；

CD—單車道的服務交通量，三級服務水平等級本項目取最大值1 600pcu/h；

K—設計小時交通量系數，本項目取0.077 8；

D—方向不均勻系數，本項目取0.50。

以2022年為本項目的建成年，并以2022年為預測基年得到的計算結果，根據計算結果計算各路段所需車道數，如表2所示。

表2 各路段所需車道數計算結果

由表2可以看出，到本項目改擴建通車20 年時，本項目五點梅支線單向所需車道數平均為4 車道；新聯支線所需車道數為4車道；冷水坑隧道起點～花燈盞立交段單向平均所需車道數為5 車道。

因此，綜合以上分析，五點梅支線及新聯支線由原4車道擴建為8車道，虎崗高速公路主線由原6車道擴建為10車道高速公路。橋梁、涵洞、跨線橋和通道加寬與一般路基加寬基本相同。

圖1 虎崗高速公路原雙向6車道主線路基標準橫斷面

圖2 五點梅支線原雙向4車道路基標準橫斷面

圖3 改造后主線雙向10車道的整體式路基標準橫斷面

圖4 改造后五點梅支線雙向8車道的分離式路基標準橫斷面

3.4 改擴建方案

在另選新線和原址拼寬兩種改擴建方式中，根據東莞市城總規，市內北側有東部快速干線及規劃中的環莞快速三期，中部有正在建設中的莞番高速公路(橋頭至寮步正在設計中)，走廊帶資源奇缺，沒有走廊帶可提供建設新線。考慮到近年來東莞市經濟發展迅猛，城市化水平較高，土地資源非常寶貴，因此，虎崗高速公路改擴建方式采用在現有虎崗高速公路平面基礎上進行擴建加寬。

根據收集到的地形圖資料、虎崗高速公路影像圖，結合既有線路沿線現狀情況、兩側用地建設情況以及改擴建條件，針對虎崗高速公路不同路段的加寬方案進行了設計，主要改擴建方案如表3所示。

表3 路段加寬擴建方式

4 結語

提升既有高速公路的服務能力將是當前和今后的一項長期任務。本文分析了高速公路改擴建橫斷面形式選擇的主要影響因素，包括道路交通量、沿線用地條件、施工期間交通組織及技術經濟合理性等，并明確改擴建主要的橫斷面結構形式。以虎崗高速公路的規劃實踐為例，介紹虎崗高速公路結合交通量及實際情況將主線斷面形式由6車道改為10車道，沿線路段主要采用兩側拼寬、高架分離的改擴建方案，具有較強的可行性以及參考性。