231省道某路段快速化改造工程结构设计分析

高颖

（江苏中石建筑设计有限公司，江苏 南通 226001）

0 引言

随着城镇化进程的推进，亟需通过快速路网沟通实现市域间快速融合发展。泰州市快速路网布局形态为四纵四横格局，231 省道为泰州市东环快速路，南通路向北至启扬高速，现状为一级公路。省道快速化改造工程泰州段始于东转盘，全长约7km。231 省道在省公路规划中北起阜宁，功能定位为连接多个县级结点。建成通车多年重载货车多，大量过境交通影响省道区段主干城市道路功能发挥，项目采用快速化建成，能够实现过境交通与城市交通分离，改善泰州东部城区出行环境。231 省道通车多年，由于使用年限较长，路面总体使用功能降低，出现了大量横向裂缝等病害。市域快速通道是联系周边相邻城市的重要快速城际通道，231 省道泰州城区段快速化改造工程是完善泰州市快速路网格局的需要。本文主要分析了231省道泰州段快速化改造工程结构设计情况。

1 工程概况

泰州地处江苏中部，是苏中入江达海航道交汇处。全市地势呈中间高南北低走向，中部高沙地区真高为5～7m，全市总面积5 787km2，市区面积639.6km2。境内河网密布，北部地区地势低洼，江淮分水量由西向东从中部穿越[1]。将路线内地下水分为孔隙潜水与浅层弱承压水。泰州市气温冬夏季南北温差小，年均降水量1 037.7mm，受季风影响降水变化率较大。项目不良地质主要为2-1B 层淤泥质粉质黏土，分布层位厚度变化较大。图1为泰州市交通快速路网规划。

图1 泰州市快速路网规划

项目区域相关河流较多，线路内地表水系发达，主要地表水体为河塘水，受人工港灌排调节影响水位变化小[2]。工程所在地区为苏中长江冲积平原区，沿线地区道路用建材石料满足要求。项目建设路用建材当地无产地，所在区域河道密集水路通达，为项目建设提供优越条件。根据公路OD 调查结果对汇总资料采用现状路网分配。未来汽车市场需求结构向两极分化转变。随着居民收入增加，小轿车将成为汽车需求主导车型。随着未来物流业的快速发展，货运需求向高频率发展，根据区域历年车型变化趋势，预测项目未来特征年车型比例。对干线公路进行快速化改造需要明确技术要求，我国公路分类体系对快速干线公路设计指标缺乏统一认识[3]。快速干线公路与开放式公路相似，快速干线公路技术要求高水平服务，安全环保。为满足项目省道与快速路方面功能，确定目标达到主线行车道安全、经济、快速、高效通行。图2为预测年份车型构成示意图。

图2 预测年份车型构成示意图

快速路断面形式分为主辅路，根据主辅路位置关系分为高架式与隧道式，高架式通常在既有干线公路绿化带设置桥梁，在中间改造为整体式高架快速路。结合交叉道路设置上下匝道出入口。地面式快速路分为地平式与路堤式，改造既有干线公路为地面主路，设置地面主辅出入口方便沟通。地面式快速路造价较低，道路标高与原有城市两侧地坪标高差较小，对环境城市景观影响小，适用于规划红线较宽的城区。隧道式改造将既有干线公路为地面辅路，设置主辅出入口方便主辅路沟通，具有通行能力大等优点，造价通常为3 亿元/km，适用于环境要求高的段落。项目方案根据沿线建设条件对高架式快速路进行分段设计。

2 省道泰州段快速化改造项目设计

泰州市快速路网布局形态为井字放射，231 省道为泰州市东环快速路，位于泰州市域路网东侧。231 省道快速化建设为实现过境交通与城市交通分离互通，完善泰州东部城市区块交通组织，支撑沿线工业园区开发需要。通过对现场调查分析，泰东转盘至站前路现状为工业区[4]。站前路至启扬高速段两侧用地控制预留较好。231 省道泰东转盘至启扬高速段线形指标较好，最小曲面半径1.185km，共设置坡点14个，最大曲面半径110km。泰东转盘至红旗大道为市政断面，2006 年231 省道拓宽改造时，新通扬运河为三级航道，老桥拆除重建。231省道两侧建筑物现状见图3。

图3 231省道两侧建筑物现状

主桥系杆拱采用二次抛物线，拱肋采用哑铃型钢管混凝土，桥面系采用预制中横梁，下部采用柱式墩，基础为钻孔灌注群桩基础。桥梁总宽为49m，新通扬运河桥现状桥梁计算无法利用老桥拼宽，需在老桥两侧新建桥梁。目前，泰东河老桥运营现状良好，在东侧按老桥形式新建桥梁[5]。231省道原设计速度为80km/h，辅道取主线设计车速0.4～0.6 倍，干线公路城镇段因沿线居民出行需求较大，辅道与沿线出入口交叉，考虑行车安全主线与辅道设计速度差不宜过大。结合交通量预测结果，项目辅道设计速度采用40km/h。项目分为泰东转盘至站前路段现状断面为56m市政断面，平均路网间距0.96km。建设影响因素为横向过街商业店面需求旺盛，两侧无拓宽空间。道路两侧企业密集，考虑现状道路两侧建筑物密集，结合231省道南段采用高架桥快速化形式。与站前路节点互通效果图见图4。

图4 与站前路节点互通效果图

本段全长2.8km，主要通道为南通路、森园路，森园路距离运河路仅450m，位于通扬运河南段中部位置[6]。高架桥主线通过在运河路设置出入口实现横向道路转换，快速系统与辅路系统通过设置上下匝道互通，确保主线行车通行效率。231 省道泰州段高速路建设中采用主线跨简易菱形立体交叉方案，北侧引桥采用4～30m 组合箱梁。泰东转盘处高架桥断面宽18.5m，考虑采用全高架或部分高架快速方案。全高架方案需拆除泰东转盘高架桥，主线高架桥衔接平顺；项目施工周期为3 年。新通扬运河大桥长500m，桥梁现状道路纵坡为2.5%，计算无法利用老桥向外拼宽。考虑采用完全利用老桥与拆除重建方案。拆除方案解决按桥梁距离泰和园小区过近问题，新建500m 桥梁增加造价9 000 万元。结合站前路快速化方案确保桥梁方案经济合理。

3 省道泰州段快速化改造工程方案

项目工程可行性研究要进行充分的调研，从技术、经济、安全等方面综合比选，明确建设规模，分析投资效益。项目的功能定位应从所在区域总体规划分析，结合项目位置特点进行分析，确定其建设必要性；结合项目所在区域规划，研究对项目客观的功能要求，最终确定项目的功能定位。技术等级主要根据道路等级确定，按照道路在城市路网的地位，沿线的服务功能等，依据城市快速路设计规程要求确定道路等级；选择对应的设计速度。最终确定完整的技术等级指标。

本项目沿231 省道既有线位布线，纵断面设计结合控制性规划确定规划控制点，确定构造物前后的标高设计；结合公路工程技术标准要求，选取合理的竖曲线进行纵断面设计；优化路线平面和纵断面设计，求平面线形指标与纵断面线形指标间的均衡。标准横断面设计是道路中重要的环节，从道路等级、交通组成特性上分析。确定横断面的细部尺寸要求；服务功能应重点考虑项目是否需要提供专门空间供居民休憩的服务设施需求，交通特性应结合交通量分析预测的结果，结合老路现状路面等控制条件进行横断面布设，最终选择适合工程实际情况的标准横断面。路基工程设计的总目标须满足安全适用、水土保持、景观协调的总要求。路基设计应查明沿线地质条件，根据道路的技术标准，选择填筑材料因地制宜尽量节约造价。图5为主要道路设置立体交叉预览图。

图5 主要道路设置立体交叉

路面设计依据交通量预测结果采用BZZ-100 标准轴载进行计算。结合项目的实际情况确定路面结构类型，通过技术性综合比选确定符合实际情况的路面。根据道路等级遵循因地制宜、方便施工的原则，对路基路面进行综合设计。柔性路面结构应按土基和垫层稳定、面层有较高抗疲劳等要求进行设计。层间结合必须紧密稳定，板长应使最大行车荷载应力不超过水泥混凝土的弯拉强度。路面结构设计轮以轴载100kN的双轮组单轴为标准轴载，单轮轮迹当量圆半径r为10.65cm。各项参数按沥青路面相关设计规范选用。参考项目所在区域已建道路设计成功经验，拟定主线面层采用三层结构，辅道面层采用二层结构。为保证路基拼接处路面结构的整体强度，设计采用强度高、水稳定性较好的半刚性路面基层结构。根据道路等级对路面整体强度的要求，基层对水泥稳定碎石和水泥石灰碎石混合材料进行了比较。采用水泥石灰作为基层能提高早期强度，但施工控制要求高。图6为纵断面设计思路。

图6 纵断面设计思路

交叉形式应根据相交道路的等级、直行和转弯交通量、交通管理方式等因素确定。几何设计结合交通管理方式和有关设施一并考虑。对交叉口通过辅道进行归并，根据具体情况设置定向匝道。项目与高速公路采用立体交叉的形式；主线上跨被交道路，与低等级道路交叉根据路网密度及交通需求确定。现有主要交叉8 处，与高速公路交叉1 处。本项目为主辅分离的快速化道路，主线的通行不受被交道路的影响。应结合地形等各方面因素综合确定交叉形式；与铁路相交时采用上跨分离式立交的形式；与高速公路相交时采用互通式立交的形式；与规划快速路相交时采用半互通立交的形式，设置定向匝道保证快速路间转向交通的快速通行。与一级公路及主要道路相交时采用简易菱形互通的形式，主线直行车辆不受被交道路的影响。与低等级道路相交时采用右进右出管理的方式，被交道路与辅道相衔接，部分有通行需求的道路根据实际情况可考虑设置支线桥。

4 项目设计方案实施

本项目快速化里程为7.2km，远期规划为工业用地为主，快速化改造要解决辅道和两侧居民商户的过街需求；站前路至启扬高速段涉及最大的居住区为碧桂园小区，辅道用于沿线居民的短途出行。主要存在问题包括各段快速化方式的选择；231 省道现有道路等构造物的利用等。城市快速路主线设计速度一般可采用60km/h、80km/h，设计速度选择需结合道路周边地块开发等因素综合判断确定。干线公路进行快速化改造规划应结合城市快速路的功能综合考虑，常用的主线设计速度采用80～100km/h。

主线和辅道的衔接处需要留有足够的交织长度，减少主线和辅道速度差值带来的不利影响。综合本项目的功能定位，结合交通量预测结果，主线设计速度采用80km/h。泰东转盘至站前路段利用现有56m 断面宽度采用高架快速化方案，解决沿线相交道路沟通：站前路至启扬高速段利用现有路幅宽度，主要相交道路采用节点上跨。对交叉方式进行比选，主线上跨因交通组织方便等特点具有较大的优势；下穿车道数不宜低于双向六车道；应根据工程特点合理选取交叉方式，例如将支线适当下挖结合主线上跨减少桥梁长度，亦可将交叉方式组合应用。路面结构设计思路见图7。

图7 路面结构设计思路

泰东转盘立交桥于2015 年底新建完成，对高架桥改造社会影响较大。利用231省道泰高段与泰东转盘立体交叉，需向现有56m 断面设置双向8 车道地面快速路，方案快速主线需要设置400m 左右地面道路，可以考虑施工期间对泰东转盘立交桥改造进行民意疏导。主线双向6车道高架桥分左右从老桥两侧新建分离式桥梁。本项目主要为拓宽路基，路基路面、防护排水方案需做到技术可行，满足生态与景观的需求。加强对路基填料及地基土性的分析，做到路基横断面、防护排水的系统设计。遵循“生态环保、美观耐用”的原则，使路基横断面形式与地形地貌相适应，形成有机的整体。综合考虑路基横断面形式及景观绿化设计方案，达到排水流畅、生态优美的效果。软基处理应在保证路基稳定性下，严格控制路基的工后沉降。应明确待增强体强度达到规定要求后方可填筑路基。对换填部分位于地下水位以下的部分，应采用碎石土进行填筑。

主线主要解决中远距离出行交通，方便相交道路与其衔接。井周回填压实很难达到标准，影响道路的使用及美观。可考虑采用高效节能低排放型温拌沥青混合料，温拌沥青混合料WMA 使用调和沥青，能保证低度下进行拌和及施工。交叉口等刹车频繁的路段，提高关键部位的抗车辙能力。路面基层采用抗裂型水稳、玻纤格栅减少水稳的收缩裂缝。设计中增加方形钢筋混凝土现浇板，解决井周路面结构损坏问题；规划快速路交叉节点的处理，掌握节点交通量情况。根据周边居民出行习惯优化主辅道出入口的设置。处理与快速路的交叉节点时，需对交通流向进行深入的研究，与主管单位进行沟通协调。根据需要对车道进行拓展，保证行车安全。

5 结语

当今社会经济迅速发展，城市加快机动化建设步伐，人们的交通需求日益增加。一味新建道路会使交通问题更加严重且资金投入大，城市道路改造工程是解决交通问题的有效方法之一。做好道路改造工程需求预测才能确保项目有依据地进行，通过对方案进行评价可以为改造设计提供数据支持。本文对231省道泰州段快速化改造工程项目设计进行了介绍，目前，项目施工通过交工验收，运行情况良好，可为省道快速化改造工程设计工作提供参考。