貴州山區低等級公路改擴建中常見技術問題探討

趙 鵬，聶舒磊，苗 壯

(貴州省交通規劃勘察設計研究院股份有限公司 貴陽市 550001)

0 引言

山區低等級公路改擴建的研究，主要指的是三級公路、四級公路、等外公路以及采用40km/h設計速度的二級公路，改擴建也主要指這些路升級改造為二級路，對于低等級路改造為一級路，平縱指標提高較多，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]。國外由于許多發達國家客觀的預測了交通量增長，對公路改擴建研究總體較少，隨著這些年國內交通基礎設施大力發展，國內積累了較多的山區低等級公路改擴建的經驗，楊靜[2]依托云南省文山-都龍改擴建工程，研究了山區公路改擴建的舊路路基可用性和路基拓寬的穩定性；馬贊[1]依托貴州省道S205福泉高樓至龍山段改擴建工程，對低等級公路的路線、路基、路面、橋涵、隧道的升級改造做了全面的研究，并對項目做了運行速度評價；王春元[3]通過有限元分析，以云南文山—都龍公路改擴建項目為依托，就山區公路改擴建中路基拓寬時的新老路基不均勻沉降問題做了細致的研究。貴州省內則于2019年印發了《貴州省二級公路改擴建設計技術指南》(以下簡稱《指南》)，對二級公路改擴建從路線到保通設計等各個方面的技術要求做了詳細的闡述，2021年貴州省還頒布了《山區普通公路改擴建工程技術規范》的地方規范(以下簡稱《規范》)。總結起來山區公路改擴建研究主要希望解決的問題是山區公路改擴建舊路適應性和可利用性評價、路基拼寬、既有公路市政化等問題，在前人研究的基礎上，結合工程實際就貴州山區低等級公路改擴建常見技術問題歸納探討，希望能為相關技術管理人員提供參考，并運用于類似項目中。

1 貴州山區低等級公路改擴建必要性問題探討

2015年年底貴州成為西部第一個、全國第九個實現縣縣通高速的省份。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，占整個高速路網規劃里程的67.03%，貴州省的高速公路網已基本趨于完整，與高速公路不同的是，早期受投資規模和功能定位的限制，許多新建等級公路的標準較低，路網布局不合理，隨著社會經濟的發展，許多早期建成的低等級公路交通通行已嚴重受到影響，交通安全沒有保障，易發生交通事故，服務水平逐年降低。

根據國家統計局《公路路線基本情況明細表》貴州省近20年新建(圖1)和改擴建(圖2)等級公路里程情況統計，以國、省、縣道為對象，2013年為節點，2013年前還以新建四級公路為主等級公路，2013年后則開始了大力度的對低等級公路改擴建為二級路的工作，由此貴州開始了大規模的低等級公路改擴建。

圖1 貴州省近20年等級公路新建情況

圖2 貴州省近20年等級公路改擴建情況

2021年8月，貴州省交通運輸廳印發了《貴州省鄉鎮通三級及以上公路建設規劃(2021-2035年)》(以下簡稱《規劃》)，指出截止到2020年，全省>1166個鄉鎮中，通二級及以上公路的鄉鎮526個，占比45.11%，通三級及以上的鄉鎮649，占比55.66%，其余517個鄉鎮僅四級及以下公路單車道通行。公路基礎設施網絡“兩頭強、中間弱”問題突出。

受限于早年山區的經濟能力、地形地質條件等因素，既有道路的技術標準等級較低，落后的交通狀況已不能滿足經濟發展的需求。綜上，貴州山區低等級公路改擴建是必要的。

2 貴州山區低等級公路改擴建路線設計技術問題探討

山區低等級公路的改造升級多是利用縣道、鄉道、村道進行改擴建，山區公路改擴建中路線設計是首當其沖的，路基、路面、橋梁、涵洞以及其他附屬設施等都是在路線設計的基礎上完成的，馬贊[1]等提出在設計時同向曲線間直線長度不能滿足要求時，能夠合并為一個交點的，可用基本型圓曲線和緩和曲線進行連接，不能合并的，則用其他特殊形式的曲線進行連接，例如卵型、凸型、復合型或C型；當既有道路線形為反向曲線時，視曲線半徑和直線長度情況，可在滿足標準的情況下用S型曲線連接。在路線設計的基礎上，山區公路改擴建中的核心在于舊路改擴建適應性評價和老路利用率的評價，目前主要還停留在定性階段。

隨著公路工程技術的日趨完善，越來越多的低等級道路也留存有設計資料，或者更易通過勘測手段獲得設計資料，結合貴州省鎮遠至黃平高速公路改擴建的工程經驗，嘗試一種半定量的方法來評價舊路改擴建適應性和老路利用率的方法。

2.1 項目背景

貴州省鎮遠至黃平高速公路是貴陽至長沙主通道的瓶頸路段，項目與貴黃高速、玉鎮高速(兩條高速公路的設計速度均為100km/h)共同形成貴陽至長沙高速主通道貴州段，而鎮遠至黃平段目前現狀僅為設計速度80km/h高速公路，基于提高項目通行能力和服務水平考慮，對既有高速的設計速度由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 評價辦法

原既有鎮遠至黃平高速公路，路線全長47.371km，速度提升后，整體平縱指標偏低，最小平曲線半徑為710m，最大圓曲線半徑為3350m，改造后有3段平曲線需要增設緩和曲線。平面上有1處同向曲線間直線長度519.265m小于600m(6V)，縱面上有2處縱坡大于最大縱坡規范值(4%)，分別為4.9%和4.5%，坡長有1段900m大于縱坡4%的最大坡長規范值800m，除此之外有33段豎曲線，約占總豎曲線數量47%的豎曲線半徑小于100km/h的設計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范路段分布情況如圖3。

圖3 設計速度提升后平縱面不符合規范路段分布示意圖

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，所有隧道都需要進行擴大隧道建筑限界的改造。結合路線平縱指標、主要構造物的利用情況、改造的難點等情況對鎮遠至黃平擴容工程的設計速度由80km/h提升到100km/h的可行性做如表1的分析。

表1 鎮遠至黃平高速公路設計速度由80km/h提升到100km/h的可行性分析表

2.3 評價結論

綜合以上對設計速度的分析討論，基于提高項目通行能力和服務水平的考慮，結合改擴建的具體加寬方式，設計速度的確定分兩種情況：

(1)當采用兩側拼寬方式改擴建時，采用100km/h將對既有道路較大改動，且既有隧道建筑限界不滿足規范要求，考慮到貴州省設計速度80km/h的高速公路，實際運行速度多數路段能達到100km/h，為了盡量減小改擴建對既有工程的影響和浪費，充分利用既有高速進行改擴建，對高速的設計速度仍沿用80km/h設計速度。

(2)當采用單側分離增建時，新建段的設計速度宜采用100km/h。

3 貴州山區低等級公路改擴建路基拓寬技術問題探討

山區公路改擴建路基拼寬的技術問題得從兩個方面考慮，第一個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拓寬、兩側拓寬、分離拓寬等三種方式，《指南》推薦采用單側拼寬的方式，單側拼寬的優勢較大，但在一些過集鎮，道路兩側有大型構筑物的路段，宜參照城市道路的做法，采用兩側拼寬的辦法。如項目“S318貞豐北盤江(青杠林)至長田公路改擴建工程”，現有老路為四級公路，現有道路平縱指標相對較低，路面等級也不高，導致道路的通行能力和服務水平受限，大部分老路路基寬7.5m，局部6.5m或低于6.5m寬，在對既有道路進行改擴建時，對于道路兩側集鎮化嚴重，存在無法拆除或者拆除代價較大的構筑物時，結合《指南》和相關文獻，在原有的路基的兩側邊溝增設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構安全的前提下，根據以往的工程經驗，改擴建的效果較佳，且避免了單側拓寬拆遷大的缺點，見圖4。

圖4 邊溝加車行蓋板路基標準橫斷面圖

在選擇好公路拓寬方式后，重點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，應在新老路基結合部設置臺階，臺階寬度不宜小于100cm，且應設置成2%～>4%的內向橫坡，當拼寬寬度較小時，可采用超寬填筑或翻挖既有路基等措施，結合面以外不小于2m的范圍，應增強補壓，確保拼接密實，路基拼接可采用鋪設土工合成材料等措施加強連接。

4 貴州山區低等級公路改擴建中既有公路市政化問題探討

當前我國正處在城市建設進程的快速發展期，撤縣設區、設經濟開發區等都表明城市在不斷向外擴張，越來越多的公路開始納入城鄉規劃的范圍內，導致公路在滿足城際或區域交通功能的基礎上，作為城市規劃路網的一部分，應同時具備一定的市政功能，以滿足城市發展的需求。目前關于公路市政化的研究開展較多，總體看來公路改擴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計，對于山區低等級公路的市政化的研究目前很少有文獻涉及，《規范》里強調兼具城市道路功能的橫斷面設計應在城市道路規劃紅線寬度范圍內進行，道路橫斷面可選用城市道路規定的相應形式，結合山區低等級公路改擴建的工程實際，山區公路市政化時宜多借鑒既有的公路市政化經驗，同時應該注意結合山區用地緊張，城市規模一般相對較小的特點做好山區低等級公路市政化的設計。

5 山區公路改擴建中其他技術問題探討

貴州山區低等級公路一般不設置隧道，橋梁一般也較少，或以中小橋為主，改擴建時多半不能利用，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，加長的意義不大，在工程實際中也主要以新設涵洞為主，所以關于隧道、橋梁、涵洞在山區低等級公路改擴建中的技術問題參照相關等級道路新建時的規范要求執行即可。

6 結論

隨著貴州高等級公路網的完善，貴州迎來低等級公路改擴建的關鍵期，貴州公路的基礎設施網絡“兩頭強、中間弱”問題突出，低等級公路改擴建顯得尤為必要，在做路線設計時核心在于舊路改擴建適應性評價和老路利用率的評價，在路基拓寬技術方面，重點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》推薦采用單側拼寬的方式，結合具體的工程項目，考慮貴州低等級道路兩側集鎮化嚴重的實際，考慮在原有的路基的兩側邊溝增設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計，山區公路市政化時宜多借鑒既有的公路市政化經驗。山區低等級公路的隧道、橋梁、涵洞、路線交叉，以及標志、標線、安全設施、綠化及景觀、保通設計等方面參照相關等級道路新建時的規范要求執行即可。