高速公路改扩建不同加宽形式间过渡段方案研究

2020-05-24吴维

建材世界 2020年1期

吴维

(中交第二公路勘察设计研究院有限公司，武汉 430056)

高速公路改扩建方式一般分为单侧加宽和两侧加宽，其中单侧加宽包括单侧拼宽和单侧新增分离，两侧加宽包括两侧拼宽和两侧新增分离。目前大部分改扩建工程均采用两侧拼宽方案，高速公路两侧拼宽的改扩建方案关键技术都已经得到了有效解决，除此之外还有部分工程受地形、地物、大型构造物等限制，只能采用单侧加宽方案，对于单侧加宽扩建方式的关键技术，国内有不少专家学者和工程设计人员已有相关研究和设计实践。徐强[1]以连霍高速公路郑州至洛阳段高速公路改扩建工程为依托，详细阐述了单侧新增分离路基应注意的问题和解决方法；王中平[2]以洛三灵高速公路改扩建工程为依托，提出了单侧加宽方式过渡段的施工组织、交通组织方案；周艳丽[3]以连霍高速公路河南境西段洛三高速公路改扩建项目为依托，对采用单侧加宽扩建方式的既有高速公路的车道划分进行了分析，针对既有高速中央分隔带全封闭与否，提出了不同的车道划分方案。综合来看，众多学者和工程设计人员的研究和设计实践更多的是关注单侧分离加宽方式的施工、排水、施工组织、交通组织及车道划分，但对不同加宽方式过渡段的方案设计论述还比较少见。

论文结合京港澳高速公路湖北北段改扩建工程，对两侧拼宽与单侧分离新增的过渡段的方案设计进行分析讨论，以寻求类似情况下不同加宽方式过渡段方案设计的最佳方案，为类似改扩建工程项目提供参考。

1 工程概况

京港澳高速公路湖北北段改扩建工程起于鄂豫界九里关，止于军山长江大桥以北武汉西枢纽以南，设计速度120 km/h，路基宽度28 m，双向四车道,如图1所示。本次改扩建为四改八，即双向四车道改为双向八车道42 m，全线主要采用两侧拼宽方案，局部受特殊工点控制采用单侧新增分离方案。

京港澳高速既有府沦河特大桥位于武汉市东西湖区与孝感市孝南区交界段，T型简支梁桥，共分43联，每联桥面连续，桥跨布置为：(5×30 m)×6+(4×30 m)×2+(3×45 m)+(3×30 m)+(4×30 m)+(5×30 m)×18+(3×25 m)+(5×30 m)+(3×45 m)+(4×30 m)×3+(5×30 m)×4+(3×25 m)+(4×30 m)×3，桥梁全长5 947 m。受河道、通航及桥梁规模影响，该段高速公路扩容只能采用右侧新增分离方案，即既有府沦河特大桥北端由双向四车道过渡为单向四车道，府伦河特大桥南端由单向四车道过渡为双向四车道。

2 过渡段方案设计

高速公路两侧拼宽方案最大的特点是新增占地少，路容美观，既有行车方向没有改变。单侧新增分离方案最大的特点是新路基可根据需要适当调整平纵面线形，不受既有公路的限制，且新路施工期间对既有公路影响较小，但既有公路由双向车道改为单向车道，即两侧拼宽路段与单侧新增分离路段既有公路的行车道由双向行驶过渡为单向行驶。周艳丽在洛三高速公路改扩建项目中提出的右侧硬路肩方案，工程量小，造价低，工程实施难度小，工期短，且符合行驶习惯，对行车安全有利，京港澳高速公路湖北北段改扩建工程根据项目实际情况，采用右侧硬路肩方案，既有高速公路采用单侧新增分离段落，路幅重新划分，行车道居左，硬路肩居右，其路基横断面图如图2所示。

对于过渡段而言，由于存在路线线形的变化，对车辆的通行存在较大的影响，要保障行车安全，需要注重过渡段位置的选择，一是过渡段的长度要满足通行安全的需要；二是过渡段内应避开大型构造物；三是过渡段尽量避免设置在长直线路段，如图3所示。

方案一：宽度渐变

针对高速公路改扩建项目中不同加宽形式之间的衔接段平面设计，目前相关规范均没有明确要求，实际项目中，大都采用宽度渐变的方式，即在保证行车道宽度的前提下，以渐变率来控制路基宽度，渐变率一般不大于1∶100。该方案是既有高速的设计线(中心线)位置不变，在保证行车道、硬路肩等宽度的前提下，以渐变率来控制路基宽度，如图4所示。

两侧拼宽段老路行车道1和3与单侧新增分离段老路行车道1和3间距分别为14.25 m和7.25 m，按最大渐变率1∶100，则过渡段所需长度为1.425 km。

该方案的优点是过渡段长度最短，对既有高速的影响最小，缺点是过渡段的设计线与行车轨迹线有交叉，行车道的平纵面顺适度有所欠缺。

方案二：线形设计

根据国内高速公路改扩建建设的经验，高速公路改扩建设计时要在满足车道平衡的前提下，提高平纵面顺适度[4]，根据这一要求，现提出行车轨迹拟合的思路。

在过渡段新增设计线，设计线与行车轨迹线平行。以京港澳高速公路湖北北段改扩建工程为例，既有高速的设计线为中心线，中间带为4.5 m，行车道3.75 m×4，右侧硬路肩3 m，标准横断面图见图1，以既有高速的中心线为基准，采用120 km/h的设计速度，在府沦河特大桥北端向左侧分别偏置6 m和13.5 m，分别与既有高速内侧两车道中心线和外侧两车道中心线以线元连接，新增2条设计线，在府沦河南端向右偏置8.25 m，向左偏置6.25 m，分别与扩建后高速公路左幅的内侧两车道中心线和外侧两车道中心线以线元连接平面按设计，新增2条设计线。