虎岗高速公路改扩建工程横断面结构形式的分析

郑少杰

(东莞市路桥投资建设有限公司，广东 东莞 523000)

0 引言

我国改革开放以来，高速公路从无到有，从有到多，逐步成网，发展迅速。根据中国工程院、交通运输部《交通强国战略研究》，目前我国高速公路的规模已经达到发达国家水平。截至2016 年，高速公路里程达到13.1 万km，世界第一，较美国超出25%，预计到2020 年将达到15 万km[1]。

社会经济不断发展中，各行各业的发展均呈井喷之势，交通行业亦不例外，当前建成通车的高速公路，已经难以满足车辆保有量高速增长及通行要求，交通流量的增大，不得不促使高速公路进行扩建，这也是交通行业发展的必然。我国许多学者对高速公路改扩建方面进行了研究，并在许多借鉴性强的实践案例中，已经积累了许多宝贵的理论和实践经验[2-6]。

1 影响高速公路改扩建横断面的因素

由于高速公路改扩建较为复杂，因此影响工程横断面的因素有很多，其中最主要的是道路交通量、沿线用地条件、施工期间交通组织以及经济技术合理性等。

1.1 道路交通量

在确定公路横断面宽度时，需要考虑是否满足公路交通量通行的需求。现今由于经济社会发展、改革开放政策的实施，高速公路的交通量较以前得到了倍数增长，这一情况则导致很多原有高速公路不能满足通行需求，加上一些原有高速公路自身交通量的预测误差，促使高速公路扩建日渐紧迫。较多的高速公路现有车道已无法满足车辆通行需求，需要进行车道扩建，如一些4车道的道路需要扩建至6车道，若车流量过大，则需要直接扩建至8车道，而在横断面结构形式的选择上，需要做好道路交通量的预测工作[7]。由此，可以看出道路交通量影响了断面结构形式的选择。

1.2 沿线用地条件

高速公路会对沿线的区域经济发展起到促进作用，其沿线一般设置有要求运输方便的工业园区、物流园区以及一些其他产业，高速公路沿线已经形成一定的经济产业带及建筑群，因此，在高速公路改扩建时，沿线的建筑拆迁及协调难度相对较大，甚至会降低高速公路改扩建的可行性。

1.3 施工期间交通组织

随着越来越多改扩建工程的开展，道路施工期间的交通组织问题也变得愈加重要，在确保安全的同时，增加交通组织的合理性。需要改扩建的高速公路现状交通量一般较大，如何在改扩建施工过程中确保既有交通的通行，做好交通疏解，已成为改扩建的一个重要影响因素。

1.4 经济技术合理性

在改扩建方式上可以选择单侧拼宽、双侧拼宽及混合模式，改扩建的方式选择主要需考虑沿线的征拆及工程造价的合理性，同时，成熟的路面拼接技术可以让项目扩建更加顺利，当然，在条件允许的情况下，可以尝试性地选用新技术，提出问题，改进问题，取得在经济、社会效益上的突破[8]。

2 高速公路改扩建横断面主要结构形式

国内需改扩建高速公路的断面主要集中在双向4车道的高速公路，小部分6车道高速公路也在规划改扩建，而目前国内高速公路断面较大的主要采用双向8车道，双向10车道的高速公路在我国较为少见，主要的改扩建横断面结构形式包括：(1)4车道改为6车道；(2)4车道改为8车道；(3)6车道改为8车道；(4)6车道改为10车道。

根据对国内外已实施的和在建的高速公路扩建项目的调研，在不考虑新建线路的情况下，高速公路拓宽改造的形式主要有单侧拼接加宽及双侧拼接加宽两种形式。单侧加宽即在原有高速公路路基一侧进行拼接加宽，双侧加宽即在路基两侧同时进行拼接加宽。两种加宽方式的比较选择应根据设计和施工技术难度、工程规模、使用寿命、对环境的影响和对土地资源的占用等因素综合考虑。

表1 单双侧拼宽优缺点对比

3 虎岗高速公路改扩建工程实例分析

3.1 概况

虎岗高速公路是东莞市规划的“六纵四横”干线公路中东西方向(横向)的一条高速公路，是广东省高速公路网规划(“十二纵六横十二射两环”及53条加密联络横线)中的一部分。近年来，随着东莞市经济的快速增长，虎岗高速公路车流量也持续上升，目前部分路段日均双向车流量近20万辆次，在重大节假日高速公路小客车免费通行期间，每日双向车流量超过35万辆次，虎岗高速公路局部路段的通行能力已经远远满足不了东莞市的经济增长、交通量增长的需求。

虎岗高速公路扩建可有效加强东莞市东西向交通主干线的通行能力，满足城市东西向出行需求，进一步加强东莞市东西部镇区的联系。

3.2 设计原则及考虑因素

以本项目功能需求为依据，并综合考虑沿线环境、地理条件、路网分布、周边建筑、互通情况等，在不中断交通的基础上，结合以往拓宽技术特点，总体上方案设计主要考虑因素及遵循的原则如下：(1)合理选择方案减少对现有道路交通影响；(2)最大限度地利用现有工程；(3)保证交通安全为核心；(4)因地制宜，合理掌握标准；(5)体现可持续发展；(6)强调以人为本，以景观、环保为主线贯穿设计全过程；(7)将桥梁、路面加固改造作为主要工作；(8)实现既有交通设施的最大化利用，减少不必要的用地及拆迁，杜绝浪费；(9)运用最新施工技术，在质量提升基础下实现造价最小化。

3.3 改扩建横断面形式选择

根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2014)附录A“公路服务水平分级”，公路服务水平分为六级，并根据3.4服务水平，高速公路对应的设计服务水平为三级。 本项目设计速度为120km/h，根据相关公路工程技术标准，单方向车道数按下式计算：

N=(AADT×K×D)/CD

式中：

N—高速公路单方向的车道数量；

AADT—年平均日交通量；

CD—单车道的服务交通量，三级服务水平等级本项目取最大值1 600pcu/h；

K—设计小时交通量系数，本项目取0.077 8；

D—方向不均匀系数，本项目取0.50。

以2022年为本项目的建成年，并以2022年为预测基年得到的计算结果，根据计算结果计算各路段所需车道数，如表2所示。

表2 各路段所需车道数计算结果

由表2可以看出，到本项目改扩建通车20 年时，本项目五点梅支线单向所需车道数平均为4 车道；新联支线所需车道数为4车道；冷水坑隧道起点～花灯盏立交段单向平均所需车道数为5 车道。

因此，综合以上分析，五点梅支线及新联支线由原4车道扩建为8车道，虎岗高速公路主线由原6车道扩建为10车道高速公路。桥梁、涵洞、跨线桥和通道加宽与一般路基加宽基本相同。

图1 虎岗高速公路原双向6车道主线路基标准横断面

图2 五点梅支线原双向4车道路基标准横断面

图3 改造后主线双向10车道的整体式路基标准横断面

图4 改造后五点梅支线双向8车道的分离式路基标准横断面

3.4 改扩建方案

在另选新线和原址拼宽两种改扩建方式中，根据东莞市城总规，市内北侧有东部快速干线及规划中的环莞快速三期，中部有正在建设中的莞番高速公路(桥头至寮步正在设计中)，走廊带资源奇缺，没有走廊带可提供建设新线。考虑到近年来东莞市经济发展迅猛，城市化水平较高，土地资源非常宝贵，因此，虎岗高速公路改扩建方式采用在现有虎岗高速公路平面基础上进行扩建加宽。

根据收集到的地形图资料、虎岗高速公路影像图，结合既有线路沿线现状情况、两侧用地建设情况以及改扩建条件，针对虎岗高速公路不同路段的加宽方案进行了设计，主要改扩建方案如表3所示。

表3 路段加宽扩建方式

4 结语

提升既有高速公路的服务能力将是当前和今后的一项长期任务。本文分析了高速公路改扩建横断面形式选择的主要影响因素，包括道路交通量、沿线用地条件、施工期间交通组织及技术经济合理性等，并明确改扩建主要的横断面结构形式。以虎岗高速公路的规划实践为例，介绍虎岗高速公路结合交通量及实际情况将主线断面形式由6车道改为10车道，沿线路段主要采用两侧拼宽、高架分离的改扩建方案，具有较强的可行性以及参考性。