孫彥飛
(甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院股份有限公司,甘肅 蘭州 730010)
在高速公路、一級公路等高等級路網(wǎng)中,立交連接線作為實現(xiàn)附近縣區(qū)、中心城區(qū)與干線路網(wǎng)交通轉(zhuǎn)換的紐帶,其設(shè)計能否保證遠期交通發(fā)展的需求、能否帶動區(qū)域經(jīng)濟快速發(fā)展,能否充分體現(xiàn)集約化原則,是立交連接線設(shè)計的立足點和出發(fā)點。東鄉(xiāng)連接線在區(qū)域路網(wǎng)中承擔(dān)主要集散公路功能,設(shè)計時不僅要充分考慮集約化原則,還要充分利用當(dāng)?shù)厮临Y源,發(fā)揮道路集散及便民的服務(wù)功能。本文從這些角度出發(fā)對穿越鄉(xiāng)鎮(zhèn)路段一級公路的立交連接線——東鄉(xiāng)連接線集約化設(shè)計進行深入分析。
臨洮安家咀至臨夏一級公路,路線起點位于甘肅臨洮縣G75安家咀出入口和G212線的岔路口,途經(jīng)果園鄉(xiāng)、那勒寺鎮(zhèn),終點位于臨夏市,全長56.733km,總體走向由東向西。東鄉(xiāng)連接線起點位于達板空村,與安臨一級公路以達板空互通立交相接,終點位于東鄉(xiāng)縣鎖南鎮(zhèn)王家村,與既有折紅二級公路平交相接,路線長12.994km。該項目東鄉(xiāng)連接線是實現(xiàn)東鄉(xiāng)族自治縣與安臨一級路交通轉(zhuǎn)換的重要通道,對帶動沿線少數(shù)民族早日脫貧致富至關(guān)重要,其路線走向及主要控制點見圖1。
圖1 東鄉(xiāng)連接線路線走向及主要控制點
《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)中規(guī)定,“公路等級的選用應(yīng)根據(jù)公路使用功能、路網(wǎng)規(guī)劃、交通量,并充分考慮項目所在地的綜合運輸體系、遠期發(fā)展?fàn)顩r等因素經(jīng)綜合論證后確定?!痹擁椖渴菛|鄉(xiāng)縣與臨夏市、東鄉(xiāng)縣與和政縣以及東鄉(xiāng)縣與洮河片區(qū)之間的快速連通通道,更是一條扶貧路、民族路、旅游路。對構(gòu)建東鄉(xiāng)縣東西南向發(fā)散性路網(wǎng)結(jié)構(gòu),構(gòu)筑東鄉(xiāng)縣區(qū)域路網(wǎng)中心地位,加速“交通走廊”向“經(jīng)濟走廊”轉(zhuǎn)變,加快地區(qū)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型,促進區(qū)域資源深度開發(fā),加快少數(shù)民族脫貧致富、強化民族團結(jié)、促進區(qū)域經(jīng)濟快速發(fā)展等意義重大。東鄉(xiāng)連接線在區(qū)域路網(wǎng)中承擔(dān)主要集散公路功能。
通過實際調(diào)查及交通預(yù)測結(jié)果分析,在評價末年東鄉(xiāng)連接線第20年預(yù)測交通量為9735輛(pcu/d),第15年預(yù)測交通量為8164輛(pcu/d)。根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014),東鄉(xiāng)連接線應(yīng)選用二級公路標(biāo)準(zhǔn)。
根據(jù)《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01-2014)規(guī)定:“作為集散的二級公路設(shè)計速度宜采用60km/h,受地形、地質(zhì)等條件限制時,可以選用40km/h。”該項目起終點高差較大,路線沿河谷階地布設(shè),分別穿越達板空村、羅家村、大坡村、坪莊村、結(jié)溝村,巴牙村,終點位于東鄉(xiāng)縣鎖南鎮(zhèn),是沿線村鎮(zhèn)出行的唯一道路。受巴謝河及兩側(cè)山嶺限制,本著一次性實施的原則,東鄉(xiāng)連接線設(shè)計車速采用60km/h,局部困難路段采用40km/h。
根據(jù)上述確定的公路等級標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計車速,結(jié)合相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),東鄉(xiāng)連接線行車道寬宜采用2m×3.5m,土路肩寬2m×0.75m??紤]到沿線村莊較為密集,沿線居民、非機動車、摩托車、拖拉機等時常上路,為了行車安全,經(jīng)論證后將硬路肩加寬至1.75m,即:硬路肩寬度2m×1.75m;路基總寬度為12.0m。路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面見圖2。
圖2 路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖
(1)總體路線設(shè)計時,應(yīng)當(dāng)在充分了解當(dāng)?shù)匾?guī)劃、發(fā)展的要求以及擬建項目在路網(wǎng)規(guī)劃中承擔(dān)的作用基礎(chǔ)上,確定立足實際、符合長遠發(fā)展的服務(wù)功能和合理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[1]。
(2)路線平縱面設(shè)計要盡可能地體現(xiàn)便民出行、物流暢通、安全適用、經(jīng)濟合理的要求。在詳細調(diào)查走廊帶沿線的居民區(qū)分布、特色農(nóng)業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施布局、路線起終點交通轉(zhuǎn)換便利性的基礎(chǔ)上,對平縱面設(shè)計進行細化,確保居民上路方便,視距良好,農(nóng)產(chǎn)品輸出及物品采購方便快捷,路線起終點集散暢通。此外,路線設(shè)計時還應(yīng)在盡可能減少工程量的基礎(chǔ)上,提高技術(shù)指標(biāo)。高等級公路的立交連接線多為二級公路,設(shè)計時應(yīng)充分調(diào)查走廊帶附近既有路的路基路面情況,必要時可以對其改擴建之后進行利用,從而減少征地拆遷[2]。
(3)設(shè)計時應(yīng)做好各項專項評估,確保路線設(shè)計符合交通建設(shè)基本要求。中共中央、國務(wù)院于2019年9月印發(fā)實施的《交通強國建設(shè)綱要》提出“綠色發(fā)展節(jié)約集約、低碳環(huán)保、運輸服務(wù)便捷舒適、經(jīng)濟高效”的交通建設(shè)要求。新時代交通建設(shè)中,環(huán)境影響評價及水土保持評估尤為重要。設(shè)計中應(yīng)當(dāng)做好相關(guān)評估,盡量減少高填深挖,減少耕地占用,盡量避免基本農(nóng)田占用,減少植被破壞和水土流失。東鄉(xiāng)連接線利用巴謝河谷兩側(cè)臺地布設(shè),設(shè)計時應(yīng)與當(dāng)?shù)厮块T積極溝通,確保公路建設(shè)不影響當(dāng)?shù)厮こ碳八幢Wo。
(4)安全是工程建設(shè)的第一要義,設(shè)計時應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程實際,做好地質(zhì)勘察,地震和地質(zhì)專項評估。東鄉(xiāng)連接線建設(shè)區(qū)屬于侵蝕堆積河谷地貌,路線起點至10km段主要沿河谷階地布設(shè),10km處至終點段爬越黃土山梁。該地區(qū)滑坡崩塌分布較多,土質(zhì)松散,地形破碎,設(shè)計過程應(yīng)盡可能避免穿越不良地質(zhì)段,如無法避免時應(yīng)根據(jù)勘察及評估意見做好防護措施。
東鄉(xiāng)連接線設(shè)計在嚴(yán)格執(zhí)行路線設(shè)計規(guī)范的基礎(chǔ)上,靈活運用各項指標(biāo)、平縱組合,嚴(yán)格執(zhí)行節(jié)約用地集約設(shè)計。在積極與地方政府溝通后,取得地方政府和相關(guān)單位的合理要求函件,按照“地形選線、地質(zhì)選線、環(huán)保選線、安全選線”的原則,綜合考慮社會、經(jīng)濟和歷史文化、民族風(fēng)俗等各方面因素,經(jīng)充分論證后,確定最優(yōu)的平縱面設(shè)計。
該項目沿線依次經(jīng)過達板空村建設(shè)規(guī)劃、現(xiàn)存三處清真寺、在建東鄉(xiāng)縣醫(yī)院分院、東鄉(xiāng)縣污水處理廠、馬鈴薯培育基地、新建巴牙村村委會以及東鄉(xiāng)縣移民新村項目。每處控制點都需要多次及時地與當(dāng)?shù)卣疁贤ǎ_保該項目與當(dāng)?shù)噩F(xiàn)存或者擬建項目充分結(jié)合,盡可能少占用土地資源,在提高土地利用率的基礎(chǔ)上,同時確保各個控制點“上路近、銜接順暢安全。”
在上述控制點中,現(xiàn)存3處清真寺分布在既有鄉(xiāng)道兩側(cè),路線設(shè)計原則上采用既有路加寬改造,對遠離清真寺一側(cè)進行拓寬,同時平曲線半徑及緩和曲線選取上要盡可能調(diào)整到不侵占清真寺建筑界限,必要時需要采用多個平曲線組合形式靈活繞避既有建筑。在平縱面設(shè)計時一定要嚴(yán)格控制視距要求,避免在人流密集時發(fā)生交通事故。
K6+500處馬鈴薯基地西側(cè)為山嶺,東側(cè)緊挨既有鄉(xiāng)道建設(shè),鄉(xiāng)道東側(cè)緊靠山嶺,路線拓寬條件有限,且當(dāng)設(shè)計標(biāo)高低于既有路面標(biāo)高時,右側(cè)山嶺挖方較大,邊坡處理工程量較大,當(dāng)設(shè)計標(biāo)高高于既有路面標(biāo)高時,左側(cè)填方邊坡壓占馬鈴薯基地廠棚。因此路線平縱面設(shè)計需要聯(lián)動設(shè)計,不斷調(diào)試,盡量不挖山,不壓基地廠棚,經(jīng)反復(fù)論證并與當(dāng)?shù)卣啻螀f(xié)商確定出平縱面設(shè)計方案[3]。
該項目路線主要沿巴謝河谷布設(shè),終點依山坡布設(shè),接至東鄉(xiāng)縣市政公路。路基設(shè)計需要著重考慮路床處理及填挖結(jié)合部和半填半挖路基處理。
3.3.1 路床處理
根據(jù)東鄉(xiāng)連接線設(shè)計使用年限及交通量預(yù)測結(jié)果,該項目回彈模量應(yīng)不小于40MPa,項目終點200m范圍內(nèi)為虛填土,經(jīng)勘測論證,需要進行灰土擠密樁處理,其余路段路床換填處理厚度0.8m即可滿足要求。為滿足路床的穩(wěn)定性,挖方路段超挖70cm后應(yīng)當(dāng)采用沖擊碾壓,液壓夯或者強夯處理,然后鋪筑80cm厚5%灰土,壓實度不小于6%。
3.3.2 填挖結(jié)合部及半填半挖路基處理
東鄉(xiāng)連接線距離終點2km范圍內(nèi)主要為爬坡路段,為減少填挖綜合工程量,降低造價,路基填挖結(jié)合面較多,為減少路基不均勻沉降,均應(yīng)當(dāng)進行強化設(shè)計,主要措施如下:
(1)縱橫向填挖交界處,填方區(qū)填筑前應(yīng)先清除表土及坡積物,當(dāng)原地面縱橫坡度比超過1/5時應(yīng)對原地面采用挖臺階處理,填方區(qū)采用5%灰土填筑。對于挖方區(qū),在路面底向下1.5m范圍開挖結(jié)合槽,當(dāng)填方填至結(jié)合槽頂時,結(jié)合部采用重型壓路機碾壓處理,然后和挖方區(qū)一同填筑至路堤頂,在路堤頂上鋪設(shè)第一層土工格柵,然后分層鋪筑下路床,在下路床頂面鋪筑第二層土工格柵,再鋪筑路床。
(2)縱向填挖結(jié)合部設(shè)置有10m過渡段,部分填挖交界由于溝道較窄,路基填土高度較大,為避免不均勻沉降,在路基跨越溝道時采用5%灰土或砂礫進行填筑。對于路基跨越黃土V型、U型較窄沖溝路段,應(yīng)根據(jù)地形情況對沖溝底闊溝開挖溝底采用強夯處理,然后根據(jù)路基填高對溝內(nèi)填方及側(cè)壁結(jié)合部進行補強處理。當(dāng)結(jié)合部的原坡面有地下水漏出時,應(yīng)根據(jù)地形設(shè)置截、排水溝,防止其滲透至填挖接觸面。填挖交界處路基處理見圖3所示。
圖3 填挖結(jié)合部路基處理示意圖
該項目工程建設(shè)區(qū)域?qū)儆诜e雪冰凍地區(qū),路面最大超高橫坡度采用6%,平交口處橫坡不大于3%,防止超高不當(dāng)影響兩側(cè)村民上路便捷性、安全性。路線穿越城鎮(zhèn)時還需考慮超高橫坡對路側(cè)排水的影響,防止雨水倒灌、沖刷居民建筑物。
東鄉(xiāng)連接線屬于一級公路連接線,設(shè)計使用年限為12年,根據(jù)交通量調(diào)查分析,斷面大型客車和貨車交通量為954輛/口,交通年增長率為5.2%,車道系數(shù)為70%,根據(jù)交通歷史數(shù)據(jù),確定改路為TTC5類,最終一般路基路面結(jié)構(gòu)采用“4cm高性能改性瀝青混凝土上面層、5cm高性能改性瀝青混凝土下面層、20cm水泥穩(wěn)定碎石基層、16cm水泥穩(wěn)定碎石底基層”,橋面鋪裝采用“4cm高性能改性瀝青混凝土上面層、5cm高性能改性瀝青混凝土下面層”。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計見圖4所示。
圖4 路面結(jié)構(gòu)設(shè)計
針對東鄉(xiāng)連接線項目特點,結(jié)合集約化的設(shè)計理念,橋涵設(shè)計主要包括以下要點:
(1)跨河橋位選擇在河道順直,地質(zhì)水文條件較好,橋長較短,交叉角度較大的的河段,布設(shè)在河灘的橋梁注意防排水駁岸設(shè)計?;跂|鄉(xiāng)縣地質(zhì)情況,該項目盡量采用結(jié)構(gòu)連續(xù)或者橋面連續(xù)的上部結(jié)構(gòu)形式,從而減少地基對橋面平整度、行車舒適度、安全性方面的影響。
(2)因東鄉(xiāng)連接線主要沿峽谷穿村鎮(zhèn)布設(shè),因此橋涵布設(shè)應(yīng)充分考慮施工場地建設(shè)條件、材料運輸條件、施工工藝和工期,避免施工對當(dāng)?shù)鼐用裆畛鲂挟a(chǎn)生長時間、較嚴(yán)重的影響。
(3)橋涵布設(shè)設(shè)計時,應(yīng)當(dāng)積極與當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門溝通,該項目設(shè)計期間,當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門正在沿巴謝河道修筑水利工程,因此該項目設(shè)計時橋位選擇、跨徑選取均取得環(huán)保部門的相關(guān)函件。
(4)在設(shè)計東鄉(xiāng)連接線時,合理控制橋頭填土高度,對于需要占用耕地、存在大量借方、遠運大量填料的方案均與延長橋跨方案進行了比選論證,盡可能地降低造價,提高資源利用率。
(5)在設(shè)計東鄉(xiāng)連接線涵洞時,應(yīng)注意既有涵洞條件良好時可通過加長利用,部分涵洞孔徑已不能滿足設(shè)計年限排洪要求時需要重新計算設(shè)計。如K6+500處既有涵洞設(shè)計標(biāo)高高出既有涵洞0.5m,且既有涵洞排洪量略低于設(shè)計排洪量,但既有涵洞條件良好,經(jīng)論證通過增加一孔排洪管、抬高涵洞洞底標(biāo)高節(jié)省約50萬元。因此橋涵設(shè)計需不斷細化、優(yōu)化,為城市建設(shè)節(jié)約成本。
綜上所述,盡管一級公路連接線設(shè)計靈活,但對于穿越城鎮(zhèn)的一級公路連接線,設(shè)計時需要不斷細化、優(yōu)化設(shè)計,盡可能地減少占地、節(jié)約資源,路線設(shè)計要與當(dāng)?shù)丶扔薪ㄖ?、城?zhèn)規(guī)劃緊密結(jié)合。在確保安全適用的基礎(chǔ)上,牢牢把握集約化的原則,降低造價,提高資源利用率。