国道公路城市过境改建设计技术要点

安宴良

(山西新世纪交通建设工程咨询有限公司,山西 太原 030000)

1 概述

石楼县境内公路交通运输网络按“一横一纵”布设，主要是以国省干线为躯干，县乡公路为骨架，农村公路为血管的组成遍布石楼，促进石楼交通运输业发展，使石楼县成为晋秦物流要道和区域运输枢纽。“一横”指340国道东至交口县，西通黄河，“一纵”指248省道北至柳林县，南达临汾市永和县，石楼县城为横纵“交织点”，340国道、248省道均穿城而过，随着“十二、三五”经济快速发展，340国道、248省道交通量日益增大，石楼县城交通压力越来越大，现在已达到了“瓶颈”。国省道城区段已经被日益发展的城市建设所包围，街道化严重，行车受街道化干扰和纵横向干扰严重，加之交通量大，公路处于拥挤状态，导致交通事故频频发生，已经不适应现代化发展的需要[1]。严重影响了国道的安全、快速通行能力，同时也影响了石楼县境内煤炭的运输，制约了石楼当地经济发展。同时，国道穿城而过在很大程度上限制了石楼县城的城市建设和规划，影响了石楼县经济的发展，所以石楼县城过境国省道改线势在必行。

2 工程概况

本项目板桥—沙窑段建设工程，属于近期规划项目，340国道绕石楼县城城南改线。项目起点位于沙窑村，与G340(K958+100)呈T形交叉，终点位于板桥村东，与G340(K971+640)呈T形交叉，全长14.814 km。本项目建成后，成为石楼县城南环，与石楼县城远期规划形成环线，从东南西北四个方向进入石楼县城车流均可利用环线在进入县城前进行分流，特别是大型货车实现了交通流转换，不仅提高了通行效率，减少了拥堵，增强了安全指数，而且可以大大避免过境车辆对石楼县的空气污染，优化了县城人居生活环境，同时促进了石楼县的经济发展和扩大了城镇发展空间。其石楼县城外环规划图见图1。

3 设计要点分析

3.1 路线走向

本项目路线起点位于沙窑村，与G340(K958+100)呈T形交叉，本项目终点位于板桥村，与G340(K971+640)呈T形交叉。路线走向为：项目起点位于石楼县沙窑村，与G340(K958+100)呈T形交叉，路线向南展线，设桥跨越前泊河后，沿地形向西布线，继续根据地形向西布线，设谭庄隧道穿越山体后沿山体展线下山与省道三大线(S248)平交，下穿中南铁路继续向西展线，设段庄隧道穿山而过后折向西北根据地形继续展线，于K14+814处到达本项目终点板桥村，与G340(K971+640)呈T型交叉，路线全长14.814 km。其中隧道2 520 m/3座，桥梁910 m/7座。主要控制点包括：中南铁路、谭庄村、贾家沟、前泊河、沙窑村、G340和S248。

3.2 建设规模

本项目全长14.814 km，工程量：挖方280.139 9万m3；填方75.349 7万m3；排水工程6.074 7万m3，防护工程16.786 6万m3；沥青混凝土路面13.106 0万m2；全线新建桥梁910 m/7座；新建涵洞21道；新建隧道2 520 m/3座；平交4处；安全设施14.814 km；拆迁建筑物(砖混房)1 200 m2；全线新增用地43.1 hm2。

3.3 技术标准论证

3.3.1 设计交通量

为建立交通运输指标与社会经济指标的相关模型，本项利用数学回归分析方法，经过多种模型计算结果分析后，发现历年的客运量与国内生产总值指标关系密切；货运量与国内生产总产值关系密切。通过回归分析得出，项目主要影响区社会经济指标与交通运输指标相关模型见表1。

表1 项目主要影响区社会经济指标与交通运输指标相关模型

1)趋势交通量预测。

通过以上模型，结合预测的各影响区的社会经济发展指标预测值，可得到拟建项目各特征年的客货运量，以此可得到其交通发展的增长率，趋势交通量预测结果见表2。

表2 趋势交通量预测结果 辆标准小客车/d

2)诱增交通量预测。

项目的开通，对于本地区的经济发展将产生较大的促进作用，同时又将诱增新的交通量产生。考虑到本项目为石楼县的环城公路，项目的实施将对沿线的产业分布产生一定的影响，诱增一些潜在的交通需求。充分结合本项目的特点，得出诱增交通量预测结果见表3。

表3 诱增交通量预测结果 辆标准小客车/d

3)总交通量预测结果。

通过对项目未来趋势型和诱增型交通量的预测，得出本项目的总交通量预测结果见表4。由表4可知本项目在预测远景年2037(建成后第15年)的年平均日交通量为10 418辆标准小客车/d。

表4 项目总交通量预测结果 辆标准小客车/d

3.3.2 公路技术等级

JTG D20—2017公路路线设计规范[2]第2.2.2条规定:公路技术等级的选用应该在确定公路功能的基础上，结合项目所在地的交通运输体系、未来发展规划及设计交通量论证确定。

1)经过多年的建设和发展，石楼县公路交通取得长足的发展，逐步形成了全方位覆盖的公路网络体系。

本项目起点位于沙窑村，与G340(K958+100)呈T形交叉，起点处国道340段公路技术等级为二级公路，设计速度为60 km/h，路基宽度为10 m。

本项目终点位于板桥村东，与国道340(K971+640)呈T形交叉，与石楼县西北环孟家塔—板桥段相接形成环城公路，终点处G340段公路技术等级是二级公路，设计速度是60 km/h，路基宽度是10 m。

2)本项目建成后15年(2037年)平均日交通量(折合小客车)为10 418辆。

根据JTG D20—2017公路路线设计规范第2.2.2条规定，宜选用一级公路、二级公路，综合考虑交通功能及交通量预测结果，并结合项目起终点衔接国道340、县城西北环、省道248，确定本项目选用二级公路技术标准。

3.3.3 设计速度

根据JTG D20—2017公路路线设计规范第2.2.3条规定，各级公路应采用的设计速度见表5。

表5 各级公路应采用的设计速度 km/h

项目沿线属于较典型的黄土覆盖的基岩残丘中山地貌，也即典型的黄河东岸土石山区，途经区域地形地质较为简单；根据地形、地貌等建设条件，该路段路线走廊带方案唯一且地形、地质较为简单，在从各种角度对设计速度60 km/h,40 km/h进行综合比对后，该路段设计速度采用60 km/h，并需加强交通安全设计。主要理由如下：

从交通量组成分析：本项目为混合交通，并且货车比例较高，采用较大的纵坡不利于行车安全，所以，本项目设计速度采用较高的设计速度比较合理。

从项目的功能分析，本项目作为集散型公路，宜采用40 km/h或60 km/h。

综合分析，本项目设计速度采用60 km/h。

3.3.4 通行能力分析

根据交通部颁布的JTG D20—2017公路路线设计规范(以下简称《规范》)，本项目对二级公路进行通行能力分析。

1)基本通行能力。

根据《规范》表3.6.1，二级公路设计行车速度为60 km/h且在不准超车区30%～70%时，其基本通行能力为1 400 pcu/h。

2)设计通行能力。

当设计速度为60 km/h时，基本通行能力为1 400 pcu/h，根据实际道路条件对设计速度的修正(设计速度60 km/h修正后为55 km/h)，实际通行能力按下列公式求出：

Cd=MSFi×fHV×fd×fw×ff。

其中，Cd为设计通行能力，pcu/h；MSFi为设计服务水平下最大服务交通量；fHV为交通组成系数，根据《规范》取2.5；fd为方向分布修正系数，取0.97；fw为车道宽度、路肩宽度修正系数，车道宽3.25 m，路肩宽度0.75 m；ff为路侧干扰修正系数，按照2级干扰，值为0.85;本项目四级服务水平与实际行驶速度相对应的二级公路路段设计通行能力Cd为1 375 pcu/h/ln。

3)设计小时交通量。

根据《规范》3.1.5条，计小时交通量应按如下公式求得：

DDHV=AADT×K。

其中，DDHV为单向设计小时交通量，pcu/h；AADT为预测年度的年平均日交通量,pcu/d；K为设计小时交通量系数，%，为选定时位的小时交通量与年平均日交通量的比值，K取0.11。

经计算，预测末年设计小时交通量DDHV为：

DDHV=10 418×0.11=1 145.98 pcu/h。

4)车道数的确定。

单向车道数是单向设计小时交通量与单向设计通行能力之比，即：

N=DDHV/Cd=836.55/1 375=0.61(道)，即单向车道值取1。

根据计算分析，本项目按双向双车道标准进行建设，评价期内能满足通行能力和服务水平的需要。

5)路基宽度。

本项目按设计速度60 km/h，双车道二级公路建设。路基宽度根据JTG B01—2014公路工程技术标准[3]，行车道宽3.5 m，硬路肩0.75 m，土路肩0.75 m，双车道路基宽为10 m，考虑到本项目在路网中的地位、项目的功能定位，并且项目建成后，分流国省道车辆，重载货车比例增加，以及结合沿线居民出行，交通工具有农用车、拖拉机、摩托车等，为保证出行安全，推荐加宽硬路肩至1.75 m。

12 m横断面划分为：0.75 m×2(土路肩)+1.75 m×2(硬路肩)+2×3.5 m(行车道)。

3.4 主要技术指标

根据JTG B01—2014公路工程技术标准，结合本项目的性质、沿线地形、交通量预测结果及通行能力分析。本项目主要技术指标见表6。

表6 项目主要技术指标

4 结语

国道城市过境改线公路是一项关系民生的重大工程，技术要求高，难度大。本文结合国道340石楼县境内沙窑至板桥段(南环)公路改建工程实例，根据有关法律、法规的要求，在工程可行性研究阶段要同步做好土地预审、环境、水保、地质灾害等评价工作[4-6]。在施工期间必然会对交通造成干扰，因此应做好施工组织，设置临时交通安全设施标志，避免阻碍现有交通，将项目施工对沿线居民出行的影响降低至最小，确保项目的顺利实施。