城鄉(xiāng)結(jié)合部公路平縱面設(shè)計(jì)研究

(湖南省交通科學(xué)研究院有限公司， 湖南 長(zhǎng)沙 410015)

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的公路屬性逐漸弱化，城市道路屬性逐漸凸顯，需要將其改造為城市道路。平縱面設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)的核心和基礎(chǔ)，《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD20-2017)提出“公路采用分期修建方案時(shí)，必須遵循統(tǒng)籌規(guī)劃、分期實(shí)施的原則進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，應(yīng)使前期工程在后期仍能充分利用，并為后期工程的修建留有余地和創(chuàng)造有利條件”[1]，該條文在公路設(shè)計(jì)規(guī)范層面提出了“近期建設(shè)為遠(yuǎn)期所用”的總體思路。但是，就城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的平縱面設(shè)計(jì)而言，規(guī)范沒有具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)或設(shè)計(jì)思路。

國(guó)內(nèi)外研究方面，目前關(guān)于城鄉(xiāng)結(jié)合部公路平縱面設(shè)計(jì)的研究較少。美國(guó)曾提出公路靈活性設(shè)計(jì)指南[2]，我國(guó)曾提出“六個(gè)堅(jiān)持、六個(gè)樹立”的新理念公路設(shè)計(jì)指南[3]、降低造價(jià)設(shè)計(jì)指南[4]和綠色公路建設(shè)理念[5]等，國(guó)內(nèi)外在交通建設(shè)層面均提出了全壽命周期成本建設(shè)理念。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)城鄉(xiāng)結(jié)合部公路設(shè)計(jì)進(jìn)行了相關(guān)研究，楊春風(fēng)等[6]提出“城郊高速公路”，即預(yù)先考慮城市化改造的高速公路，重點(diǎn)從橫斷面布設(shè)和縱斷面標(biāo)高兩方面進(jìn)行了研究；王曦等[7]提出了城郊公路城市化改造的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則和理念；錢勇生等[8]從有利于交通安全的角度，提出中小城市結(jié)合部的交通特征對(duì)視距、平縱斷面等的影響；陳旭等[9]針對(duì)我國(guó)公路與城市道路規(guī)范中豎曲線極限最小半徑指標(biāo)的差異性做比較分析，并給出了新的豎曲線極限最小半徑推薦值；朱全軍等[10]針對(duì)城鄉(xiāng)結(jié)合部公路動(dòng)態(tài)演變等，提出了城鄉(xiāng)結(jié)合部公路橫斷面設(shè)置研究。

綜上所述，城鄉(xiāng)結(jié)合部公路平縱面設(shè)計(jì)目前沒有針對(duì)性的規(guī)范可供參考，也沒有系統(tǒng)的、成熟的設(shè)計(jì)理念和方法。目前在設(shè)計(jì)過程中，往往參考公路相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，采用一般公路的設(shè)計(jì)思路和方法，而沒有考慮改造為城市道路的功能需求、兩廂土地開發(fā)等因素，導(dǎo)致后期的城市化改造時(shí)現(xiàn)有公路平縱面沒辦法利用，造成大量資金和土地資源的浪費(fèi)，公路的建設(shè)不利于城市的可持續(xù)發(fā)展。

因此，考慮城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的動(dòng)態(tài)演變性，如何預(yù)先考慮公路的城市化改造，科學(xué)、合理的確定其平縱面，使其能夠有利于城市發(fā)展，同時(shí)在未來城市化改造中能夠最大限度利用現(xiàn)有公路，使“近期建設(shè)為遠(yuǎn)期所用”，降低全壽命周期成本，是城鄉(xiāng)結(jié)合部公路平縱面設(shè)計(jì)需要研究的重要內(nèi)容。

1 存在的主要問題

1.1 缺乏針對(duì)性的設(shè)計(jì)規(guī)范

目前，城鄉(xiāng)結(jié)合部公路沒有專用的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。公路平縱面設(shè)計(jì)采用的規(guī)范主要為《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)和《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20-2017)，城市道路平縱面設(shè)計(jì)采用的規(guī)范主要為《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 37-2012)和《城市道路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ 193-2012)。公路與城市道路的設(shè)計(jì)理念存在較大差異，在具體指標(biāo)及參數(shù)方面也有差別，如設(shè)計(jì)速度方面，與公路相比城市道路存在50 km/h的設(shè)計(jì)速度標(biāo)準(zhǔn)，相同設(shè)計(jì)速度情況下圓曲線半徑、最大縱坡等具體指標(biāo)也存在差異[11-12]。

城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的功能由公路逐漸演變?yōu)槌鞘械缆?，若采用一次性建成為城市道路的方案，將給政府造成財(cái)政壓力，且人行道、非機(jī)動(dòng)車道、路燈等相關(guān)市政設(shè)施利用率不高，不利于提高資金的使用價(jià)值[10]。目前，大部分城鄉(xiāng)結(jié)合部公路在設(shè)計(jì)時(shí)考慮到其初期為承擔(dān)公路功能，且一般為公路交通部門審批管轄，因此往往采用公路的設(shè)計(jì)規(guī)范，在設(shè)計(jì)過程中也往往沒有考慮城鄉(xiāng)結(jié)合部公路交通參與者的特性及功能的動(dòng)態(tài)演變，導(dǎo)致技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的沖突和脫節(jié)，不利于未來公路的城市化改造。

1.2 平縱面設(shè)計(jì)理念不能滿足城市化的需求

目前，城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的平縱面設(shè)計(jì)理念尚未成熟，設(shè)計(jì)主要參考公路或城市道路相關(guān)思路。公路平縱面設(shè)計(jì)一般結(jié)合地形地貌、征地拆遷、城市規(guī)劃、環(huán)境敏感區(qū)等因素，盡量減少工程量、節(jié)約工程造價(jià)，公路的路線平縱面設(shè)計(jì)具有很大的靈活性，往往不同公路設(shè)計(jì)師就會(huì)有不同的平縱面設(shè)計(jì)；城市道路一般位于城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)，其路線平面線位、節(jié)點(diǎn)縱面標(biāo)高一般由城市相關(guān)規(guī)劃(如控制性詳細(xì)規(guī)劃等)確定，因此城市道路平縱面設(shè)計(jì)受規(guī)劃制約，給設(shè)計(jì)者靈活變動(dòng)的空間相對(duì)較小。

城鄉(xiāng)結(jié)合部公路，尤其是沒有進(jìn)入城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)的城鄉(xiāng)結(jié)合部公路，沒有相關(guān)城市規(guī)劃對(duì)平縱面進(jìn)行約束，公路選線往往考慮地形地貌減少工程量、避免拆遷等因素，線形相對(duì)曲折，縱面起伏頻繁，不利于城市化后土地的開發(fā)利用。此外，城鄉(xiāng)結(jié)合部公路采用公路的平縱面設(shè)計(jì)理念，在后期承擔(dān)城市交通功能時(shí)，容易形成交通安全盲點(diǎn)，難以適應(yīng)城市化需求。

1.3 路線平面設(shè)計(jì)的不合理導(dǎo)致地塊不規(guī)整

在城鄉(xiāng)結(jié)合部公路設(shè)計(jì)、建設(shè)初期僅從滿足公路規(guī)范要求的線形指標(biāo)要求考慮，平面線位的確定在沒有規(guī)劃約束時(shí)，帶有主觀性和相對(duì)隨意性，往往沒有考慮后期兩廂土地開發(fā)利用，更沒有考慮區(qū)域未來城市化需求。加上城鄉(xiāng)結(jié)合部路網(wǎng)相對(duì)發(fā)達(dá)，且土地權(quán)屬?gòu)?fù)雜、用地類型多樣，往往公路建成后，兩側(cè)房屋、商鋪迅速發(fā)展，導(dǎo)致后期城市化不得不考慮拆遷成本等問題無法調(diào)整路網(wǎng)，而只能按原有公路的平面，導(dǎo)致畸形交叉和地塊的不規(guī)整。

1.4 道路標(biāo)高與兩廂用地高程的不協(xié)調(diào)

在城鄉(xiāng)結(jié)合部公路縱面設(shè)計(jì)時(shí)，在沒有規(guī)劃及地質(zhì)、地物等約束的情況下，考慮的重點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)性的問題(如減少工程規(guī)模、土石方平衡等)，而缺少考慮道路與兩廂土地高程的關(guān)系，導(dǎo)致縱面起伏頻繁、短坡多。在城市化進(jìn)程中，可能出現(xiàn)道路與兩廂用地高差過大，市政工程實(shí)施困難，影響兩廂土地開發(fā)及城市景觀。

1.5 沒有考慮后期增加非機(jī)動(dòng)車道時(shí)的縱坡要求

城鄉(xiāng)結(jié)合部公路一般兩側(cè)尚未開發(fā)，慢行交通需求少，無需設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道。在縱面設(shè)計(jì)時(shí)，一般按照公路的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行取值，沒有考慮非機(jī)動(dòng)車的對(duì)縱坡的要求。在城市化進(jìn)程中，非機(jī)動(dòng)車逐漸增多，由于原公路的縱面指標(biāo)不能滿足非機(jī)動(dòng)車爬坡需求，導(dǎo)致改擴(kuò)建或增加非機(jī)動(dòng)車道都需要對(duì)原縱面進(jìn)行調(diào)整。

1.6 高等級(jí)公路不合理的縱面設(shè)計(jì)標(biāo)高，導(dǎo)致未來分離式交叉處理困難

城鄉(xiāng)結(jié)合部高等級(jí)公路，尤其是采用一級(jí)公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)繞城線或城際干線公路、城市周邊的高速公路，在公路設(shè)計(jì)初期，由于兩廂土地尚未開發(fā)，也沒有統(tǒng)籌考慮的路網(wǎng)或城市規(guī)劃，在填方路段的縱面設(shè)計(jì)一般從滿足最小填土高度、設(shè)計(jì)洪水位、設(shè)置通道涵洞等構(gòu)造物要求等方面考慮，與地面的設(shè)計(jì)高差一般為3～6 m。隨著城市化的發(fā)展，路網(wǎng)逐步加密，需要與已建成的高等級(jí)公路采用互通式或分離式交叉，而原公路又沒有預(yù)留足夠的分離式交叉位置，需要新建上跨或者下穿構(gòu)造物處理交叉問題，由于既有公路不合理的縱面設(shè)計(jì)高程，往往使后續(xù)公路的交叉處理陷入困境：采用下穿方案則需要頂進(jìn)施工或挖除現(xiàn)有公路，且難以滿足設(shè)計(jì)水位要求，加之下穿處往往處于凹曲線底部，排水困難，且易形成事故黑點(diǎn)；采用上跨方案則橋梁建設(shè)規(guī)模大，造價(jià)較高。如圖1所示為某城鄉(xiāng)結(jié)合部高速公路在一處臺(tái)地上的高約3 m的路堤，既有高速公路在該路段僅設(shè)一座寬約8 m、高約4 m的通道?，F(xiàn)有一條寬12 m的二級(jí)公路需要與之交叉，由于既有高速未考慮未來路網(wǎng)發(fā)展、交叉處理的問題，導(dǎo)致分離式交叉工程規(guī)模大：若采用頂進(jìn)下穿方案，須采用頂進(jìn)箱涵施工，且須在臺(tái)地上挖一段長(zhǎng)約400 m的路塹；若采用橋梁上跨方案，則高架橋長(zhǎng)達(dá)900 m。

(a)平面方案比較圖

(b)頂進(jìn)下穿方案縱斷面圖

(c)橋梁上跨方案縱斷面圖

2 設(shè)計(jì)思路

2.1 注重功能的動(dòng)態(tài)演變，分析不同時(shí)期道路的功能

公路的功能是確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)，也直接關(guān)系到公路的總體設(shè)計(jì)思路及平縱面指標(biāo)的選用。城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的功能由公路逐漸演變?yōu)槌鞘械缆?，其功能具有?dòng)態(tài)演變的特性。城鄉(xiāng)結(jié)合部公路未來將作為城市快速路、主干路或是次干路，總體設(shè)計(jì)思路大相徑庭，也直接關(guān)系到平縱面設(shè)計(jì)的總體思路。如未來可能演變成城市快速路，則在縱面設(shè)計(jì)時(shí)盡量考慮被交道采用分離式交叉；如發(fā)展成生活性城市主干路或次干路，則在縱面設(shè)計(jì)時(shí)更多地考慮被交道采用平面交叉。因此，需要分析城鄉(xiāng)結(jié)合部公路近遠(yuǎn)期道路的不同功能，確定總體設(shè)計(jì)思路，盡量使平縱面指標(biāo)能夠滿足不同時(shí)期、不同功能的道路需求。

2.2 分析城市路網(wǎng)形態(tài)，平縱面線位能夠滿足未來城市的發(fā)展需求

把城鄉(xiāng)結(jié)合部公路區(qū)域未來將城市化作為重要的考慮因素，結(jié)合城市相關(guān)規(guī)劃，分析城市發(fā)展趨勢(shì)及未來路網(wǎng)規(guī)劃，使公路平縱面線位能夠滿足未來城市的發(fā)展需求，使城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的建設(shè)不僅不成為未來城市發(fā)展的瓶頸和障礙，還將引領(lǐng)促進(jìn)城市的可持續(xù)發(fā)展。

2.3 考慮服務(wù)對(duì)象的轉(zhuǎn)變，滿足近遠(yuǎn)期交通參與者的需求

城鄉(xiāng)結(jié)合部公路近遠(yuǎn)期交通參與者存在較大差異，近期主要滿足汽車交通需求，遠(yuǎn)期城市化之后，需要滿足汽車、非機(jī)動(dòng)車、行人等的交通需求。在平縱面設(shè)計(jì)時(shí)，宜充分考慮服務(wù)對(duì)象的轉(zhuǎn)變，盡量滿足近遠(yuǎn)期交通參與者對(duì)平縱面指標(biāo)的需求。

2.4 注重可擴(kuò)展性，預(yù)留遠(yuǎn)期發(fā)展空間

城鄉(xiāng)結(jié)合部公路在未來改造為城市道路的過程中，往往需要在橫斷面上進(jìn)行加寬，同時(shí)還需要增加市政工程的相關(guān)設(shè)施，因此在公路平縱面線位選擇時(shí)，宜盡量預(yù)留加寬空間，并考慮未來市政工程設(shè)施的布設(shè)，盡可能避免未來城市化改造時(shí)因平縱面線形調(diào)整導(dǎo)致的大規(guī)模房屋拆遷、重新改移道路等。

3 設(shè)計(jì)對(duì)策

3.1 合理確定設(shè)計(jì)速度，設(shè)計(jì)參數(shù)盡量選擇較高值

設(shè)計(jì)速度是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的重要方面，也是平縱面設(shè)計(jì)的前提和依據(jù)。在城鄉(xiāng)結(jié)合部公路設(shè)計(jì)中，首先分析項(xiàng)目近、遠(yuǎn)期的功能定位，確定采用的公路等級(jí)，進(jìn)而確定設(shè)計(jì)速度標(biāo)準(zhǔn)。

在現(xiàn)實(shí)情況中，城鄉(xiāng)結(jié)合部技術(shù)等級(jí)為二級(jí)及以上公路改造為城市道路的情況較為多見，大部分情況為二級(jí)公路改造為城市主干路或次干路、一級(jí)公路改造為城市快速路或主干路。對(duì)照“表1城市道路與公路設(shè)計(jì)速度對(duì)比表”，二級(jí)公路的設(shè)計(jì)速度低值60 km/h即能滿足城市主干路、次干路所有檔次設(shè)計(jì)速度要求，一級(jí)公路設(shè)計(jì)速度最低值60 km/h也能滿足城市主干路所有檔次設(shè)計(jì)速度要求，而一級(jí)公路與城市快速路的設(shè)計(jì)速度標(biāo)準(zhǔn)完全一致[1,13]。

表1 城市道路與公路設(shè)計(jì)速度對(duì)比表Table 1 Table of design speed comparison between urban roads and highways(km·h-1)設(shè)計(jì)速度城市道路公路快速路主干路次干路支路1008060605040504030403020高速公路一級(jí)公路二級(jí)公路三級(jí)公路四級(jí)公路120100801008060806040303020

因此，在城鄉(xiāng)結(jié)合部公路設(shè)計(jì)速度標(biāo)準(zhǔn)選擇時(shí)，考慮到未來城市化改造的需要，二級(jí)公路設(shè)計(jì)速度標(biāo)準(zhǔn)的約束性相對(duì)較小，滿足其設(shè)計(jì)速度低值60 km/h即可，但應(yīng)盡量避免采用因特殊情況(如受地形、地質(zhì)等條件限制、利用老路等)而降低一檔設(shè)計(jì)速度標(biāo)準(zhǔn)至40 km/h的規(guī)范容許情況；一級(jí)公路須分析其未來城市化改造道路的功能定位，若定位為城市快速路則宜盡量采用較高的設(shè)計(jì)速度標(biāo)準(zhǔn)，若定位為城市主干路則可以視建設(shè)條件選用3種設(shè)計(jì)速度的任一值。

確定設(shè)計(jì)速度標(biāo)準(zhǔn)后，為使城鄉(xiāng)結(jié)合部公路在城市化改造過程中，能夠滿足城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，設(shè)計(jì)指標(biāo)宜同時(shí)能夠滿足近期公路的需要與遠(yuǎn)期改造為城市道路的需要。在具體平縱面設(shè)計(jì)參數(shù)選擇時(shí)，為有利于公路未來的城市化改造，宜對(duì)照公路與城市道路相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，選用較高值。

3.2 平面設(shè)計(jì)對(duì)策

城鄉(xiāng)結(jié)合部公路未來將作為城市路網(wǎng)的組成部分，其選線需有利于促進(jìn)城市的發(fā)展。當(dāng)路線位于城市規(guī)劃范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)參考相關(guān)規(guī)劃進(jìn)行選線；當(dāng)路線位于城市規(guī)劃區(qū)以外時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮有利于城市發(fā)展，平面線形以直線和大半徑圓曲線為主。

3.2.1以有利于城市發(fā)展為落腳點(diǎn)，充分考慮城市路網(wǎng)發(fā)展形態(tài)

在普通公路的選線過程中，在滿足公路設(shè)計(jì)規(guī)范要求的前提下，為節(jié)約資源、降低造價(jià)，將充分利用現(xiàn)有老路、盡量減少新征用地尤其是耕地、盡量避免或減少房屋拆遷、盡量降低土石方工程規(guī)模等作為重要的考慮因素。在特殊情況下，為盡量利用老路、減少工程規(guī)模、降低工程造價(jià)，經(jīng)論證可以降低設(shè)計(jì)指標(biāo)，如老路改造或地形條件復(fù)雜山區(qū)的二級(jí)公路項(xiàng)目，設(shè)計(jì)速度由60 km/h降低到40 km/h，可以大幅降低平曲線半徑，以更好地利用現(xiàn)有老路或適應(yīng)山區(qū)地形。

相比普通公路而言，城鄉(xiāng)結(jié)合部公路將演變?yōu)槌鞘械缆?，兩廂土地將逐漸城市化，平面設(shè)計(jì)過程中宜以公路的建設(shè)如何有利于城市發(fā)展為落腳點(diǎn)，老路利用、新征土地、房屋拆遷、工程規(guī)模等宜作為次要考慮因素。即城鄉(xiāng)結(jié)合部公路設(shè)計(jì)中，不宜為盡量利用老路、盡量減少新征用地、盡量避免或減少房屋拆遷、盡量降低土石方工程規(guī)模等，而犧牲公路平面指標(biāo)，導(dǎo)致公路建設(shè)不利于城市發(fā)展。

3.2.2路線平面以直線和大半徑圓曲線為宜

與普通公路相比，公路選線在充分考慮城市路網(wǎng)的發(fā)展形態(tài)和城市的發(fā)展要求的基礎(chǔ)上，盡量在既有城市路網(wǎng)格局的基礎(chǔ)上進(jìn)行延伸，路線平面以直線加大半徑曲線為宜，其主要原因有：

a. 有利于形成規(guī)整地塊，有利于公路兩側(cè)土地開發(fā)利用，促進(jìn)城市的發(fā)展。

b. 有利于降低后期公路城市化改造時(shí)的難度，尤其是利于后期市政工程管線的布設(shè)。

c. 有利于提高城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的安全性和舒適性，城鄉(xiāng)結(jié)合部公路交通組成復(fù)雜，車速離散程度高，在相同的建設(shè)條件、交通組成及橫向干擾的情況下，直線和大半徑曲線可以增加行車視距，對(duì)交通安全有利。

d. 有利于超高的設(shè)置，在一般情況下公路的超高值比城市道路大，但對(duì)于城鄉(xiāng)結(jié)合部公路而言，從交通組成、路面排水、城市景觀等方面考慮，最大超高值應(yīng)適當(dāng)降低，選用較低超高值的半徑要求也相應(yīng)需要增大。因此，采用較大半徑可以采用較小超高或不設(shè)超高，有利于未來城市化改造。

e. 有利于城市天際輪廓線的形成，利于城市景觀的塑造。

3.2.3平面設(shè)計(jì)典型案例

某丘陵地區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部公路，采用設(shè)計(jì)速度80 km/h、路基寬度12 m的二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有老路路基寬約7 m，方案比較路段長(zhǎng)約1.5 km，提出如下兩種平面設(shè)計(jì)方案：

路線方案一： 該方案按照本文提出的城鄉(xiāng)結(jié)合部公路平面設(shè)計(jì)思路及對(duì)策進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用新線方案，路線在該路段只有一處圓曲線，半徑為1 000 m。

路線方案二： 該方案按照普通公路的傳統(tǒng)平面設(shè)計(jì)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用利用老路改造方案，路線在該路段存在5處圓曲線，為最大限度利用現(xiàn)有老路、降低工程規(guī)模，平面最小半徑降低到60 km/h的極限最小半徑125 m。

兩個(gè)方案主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見表2。

表2 平面設(shè)計(jì)典型案例方案對(duì)比表Table 2 Table of plane design comparison between typical case類別路線方案一(本文提出的設(shè)計(jì)思路)路線方案二(傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路)路線里程/km土石方/m3新征用地/hm2拆遷房屋/m2總造價(jià)/萬元路線里程/km土石方/m3新征用地/hm2拆遷房屋/m2總造價(jià)/萬元經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)值1.50054 7684.081 7632 7061.55237 4682.132 5212 632優(yōu)點(diǎn)① 平面指標(biāo)高,有利于公路的城市化改造,有利于引導(dǎo)城市發(fā)展;② 視距較好,有利于交通安全① 充分利用了老路資源;② 土石方等工程量相對(duì)較大,新征用地相對(duì)較小,造價(jià)相對(duì)較低缺點(diǎn)① 沒有利用老路資源;② 土石方等工程量相對(duì)較大,新征用地相對(duì)較多,造價(jià)相對(duì)較高① 平面指標(biāo)低,不利于公路的城市化改造,不利于引導(dǎo)城市發(fā)展;② 平面半徑小,不利于交通安全比較結(jié)論推薦

經(jīng)綜合分析，盡管方案一總造價(jià)稍高，但考慮到項(xiàng)目位于城鄉(xiāng)結(jié)合部，且位于地形起伏較小的丘陵地區(qū)，公路兩側(cè)用地將被城市化，從利于公路的城市化改造、引導(dǎo)城市發(fā)展的角度，推薦采用路線平面指標(biāo)相對(duì)較高的路線方案一。

圖2 某城鄉(xiāng)結(jié)合部公路平面方案比較圖Figure 2 Comparison diagram of a highway plane scheme in rural-urban continuum

3.3 縱面設(shè)計(jì)對(duì)策

城鄉(xiāng)結(jié)合部公路在進(jìn)行縱面設(shè)計(jì)時(shí)，需充分考慮其自身及周邊將城市化的特性。若位于城市規(guī)劃區(qū)內(nèi)，縱面設(shè)計(jì)參考相關(guān)規(guī)劃確定的控制高程；若位于城市規(guī)劃區(qū)外，需注重道路設(shè)計(jì)高程與兩廂用地的協(xié)調(diào)性，綜合考慮非機(jī)動(dòng)車的通行要求，高等級(jí)公路還需充分預(yù)留未來分離式交叉的線位。

3.3.1注重道路設(shè)計(jì)高程與兩廂用地的協(xié)調(diào)性

注重道路設(shè)計(jì)高程與兩廂用地高程之間的協(xié)調(diào)性主要考慮從如下幾個(gè)方面：

a. 在滿足路基最小填土高度、涵洞等構(gòu)造物設(shè)置要求等前提下，統(tǒng)籌考慮道路設(shè)計(jì)高程與兩廂用地之間的高差，以有利于兩廂土地的開發(fā)利用、有利于區(qū)域城市化的推進(jìn)。在地形相對(duì)平坦的填方路段，盡量減少路基填土高度，以減少道路與兩廂用地的高差；在地形相對(duì)復(fù)雜的路段，綜合分析區(qū)域城市化后可能的地面標(biāo)高，縱面設(shè)計(jì)標(biāo)高以盡量減少道路與城市化后可能的地面高程之間的高差為宜。

b.盡量避免縱面頻繁變坡，減小后期市政管線敷設(shè)的難度。普通公路縱面設(shè)計(jì)時(shí)，會(huì)將減少土石方規(guī)模、標(biāo)段內(nèi)土石方平衡等問題作為重要考慮因素，在地形起伏頻繁的區(qū)域往往會(huì)出現(xiàn)頻繁變坡。城鄉(xiāng)結(jié)合部公路考慮到后期城市化改造，宜盡量避免頻繁變坡，有利于市政管線的敷設(shè)，同時(shí)也有利于城市景觀的營(yíng)造。

c.考慮到未來兩廂土地的開發(fā)，區(qū)域未來城市化建設(shè)，縱面設(shè)計(jì)宜盡量采用緩坡。

3.3.2綜合考慮非機(jī)動(dòng)車的通行要求

城鄉(xiāng)結(jié)合部公路在設(shè)計(jì)初期非機(jī)動(dòng)車需求較小，一般沒有設(shè)置非機(jī)動(dòng)車道及人行道。但是，隨著城市化的推進(jìn)，非機(jī)動(dòng)車需求增大，在未改造為城市道路的過渡時(shí)期，需要考慮將硬路肩作為慢行道使用。未來改造成為城市道路時(shí)，需要考慮非機(jī)動(dòng)車的通行需求。因此，在不增加工程量或工程量增加較小的情況下，城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的最大縱坡宜綜合考慮非機(jī)動(dòng)車的通行需求，參考城市道路設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)最大縱坡和坡長(zhǎng)要求進(jìn)行控制。

3.3.3高等級(jí)公路預(yù)留分離式交叉線位，有利于未來被交道交叉的設(shè)置

城鄉(xiāng)結(jié)合部公路采用高等級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，若經(jīng)濟(jì)條件允許，在可能交叉的位置宜盡量預(yù)留分離式交叉橋梁，未來被交道路與之交叉時(shí)可以直接利用。若受建設(shè)資金等條件制約，不能預(yù)留橋梁，則在縱面標(biāo)高的控制方面，宜結(jié)合區(qū)域地形條件、城市規(guī)劃、路網(wǎng)情況等因素，充分考慮未來被交道分離式交叉設(shè)置的可能性、可行性和經(jīng)濟(jì)性，分析未來被交道可能的上跨或下穿方案，合理確定縱面標(biāo)高，有利于未來被交道分離式交叉的設(shè)置。

3.2.4縱面設(shè)計(jì)典型案例

某微丘地區(qū)城鄉(xiāng)結(jié)合部公路，采用設(shè)計(jì)速度60 km/h、路基寬度12 m的二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)，采用新線方案。項(xiàng)目起點(diǎn)接城市道路，分析路段長(zhǎng)約1 km，在維持平面方案不動(dòng)的前提下，提出了兩個(gè)縱面設(shè)計(jì)方案,見圖3。

縱面設(shè)計(jì)方案一：該方案按照本文提出的城鄉(xiāng)結(jié)合部公路縱面設(shè)計(jì)思路及對(duì)策進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)1處變坡點(diǎn)，最大縱坡為2.2%。

縱面設(shè)計(jì)方案二：該方案按照普通公路的傳統(tǒng)縱面設(shè)計(jì)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)4處變坡點(diǎn)，最大縱坡為6%。

(a)路線平面圖

圖3 某城鄉(xiāng)結(jié)合部公路縱面方案比較圖

Figure 3 Comparison diagram of the highway longitudinal scheme in rural-urban continuum

(b)縱面設(shè)計(jì)方案一

(c)縱面設(shè)計(jì)方案二

兩個(gè)方案主要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如表3所示。

表3 縱面設(shè)計(jì)典型案例方案對(duì)比表Table 3 Table of longitudinal design comparison between typical case類別縱面設(shè)計(jì)方案一(本文提出的設(shè)計(jì)思路)縱面設(shè)計(jì)方案二(傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路)豎曲線變坡點(diǎn)個(gè)數(shù)最大縱坡/%最大挖方高度/m土石方總量/m3棄方總量/m3總造價(jià)/萬元豎曲線變坡點(diǎn)個(gè)數(shù)最大縱坡/%最大挖方高度/m土石方總量/m3棄方總量/m3總造價(jià)/萬元經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)值12.212.271 35058 0591 726465.531 33016 1841 662優(yōu)點(diǎn)① 縱面相對(duì)平緩,有利于公路的城市化改造,利于引導(dǎo)城市發(fā)展;② 變坡點(diǎn)少,舒適性較好 挖方高度較小,土石方工程量相對(duì)較低,造價(jià)相對(duì)較低缺點(diǎn) 挖方相對(duì)較高,土石方工程量相對(duì)較大,造價(jià)相對(duì)較高① 縱坡較大且縱面起伏頻繁,不利于公路的城市化改造;② 變坡點(diǎn)多,舒適性較差比較結(jié)論推薦

經(jīng)綜合分析，盡管縱面設(shè)計(jì)方案一總造價(jià)略高，但考慮到項(xiàng)目位于微丘地形的城鄉(xiāng)結(jié)合部，最大挖方K0+600處位于山丘頂部，挖方工程量不大，且未來道路兩側(cè)城市化需要挖除該山包，從利于兩廂土地的城市化、有利于公路的城市化改造的角度，推薦采用縱面平緩、起伏較小的縱面設(shè)計(jì)方案一。

4 小結(jié)

隨著城市化不斷發(fā)展，城鄉(xiāng)結(jié)合部公路必將改造成城市道路。平縱面設(shè)計(jì)是公路設(shè)計(jì)的核心和基礎(chǔ)，在城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的平縱面設(shè)計(jì)過程中，預(yù)先考慮其未來將改造為城市道路的特征，使城鄉(xiāng)結(jié)合部公路的建設(shè)能夠有利于城市的發(fā)展，并在未來改造為城市道路時(shí)能夠最大限度的利用現(xiàn)有公路，降低全壽命周期成本。

本文通過分析目前城鄉(xiāng)結(jié)合部公路平縱面設(shè)計(jì)存在的主要問題，提出平縱面設(shè)計(jì)的總體思路，分別從平面、縱面兩個(gè)維度提出具體設(shè)計(jì)對(duì)策，并通過典型工程案例對(duì)本文提出的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)對(duì)策進(jìn)行論證，對(duì)同類項(xiàng)目的規(guī)劃、設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的參考價(jià)值。