寇冠宇

(華設設計集團股份有限公司，江蘇 南京 210014)

1 引 言

截止2021年底，我國高速公路通車里程已經達到16.91萬km，位居世界首位[1]。與此同時，早期修建的一些代表性高速公路由于通行能力下降，陸續(xù)開展了改擴建工作，如沈大高速公路、滬寧高速公路、佛開高速公路、京石高速公路[2]、濟青高速公路[3]、柳南高速公路等，由原路面的雙向四車道拓寬為雙向八車道，道路的服務年限和使用壽命得到了很大程度的改善，取得了良好的社會效益[4]。

在改擴建工程中，舊路面的綜合利用十分關鍵，如何根據(jù)工程的實際情況選擇合理的舊路利用方案，是每一位設計人員必須要面對的一大難題[5]。特別是，舊路面在改擴建后的車道分配、新舊路面拼寬方式等[6-7]，都制約著整個設計方案的編制。為了制定合理的高速公路改擴建工程的舊瀝青路面綜合利用方案，依托滬陜高速公路的改擴建工程，從分車道設計、混合交通設計、路基拼寬方式等角度，探討不同因素下舊路的利用情況，以獲得適合該公路的舊瀝青路面綜合利用方案。

2 不同設計方案對舊路綜合利用的影響

該高速公路改擴建之后由原雙向四車道拓寬為雙向八車道，行車斷面會發(fā)生較大變化，如何進行舊路的綜合利用，需要結合建成后的車道分配設計方案來擬定。

2.1 分車道設計方案的影響

通過資料調研發(fā)現(xiàn)，高速公路四改八之后國內外常用的車道分配方案主要有4種，見圖1，各個方案的基本特點和優(yōu)缺點敘述如下。

車道分配方案1：主要以首都機場路、廣佛高速公路為代表，該方案左起第1條車道為超車道，其他3個車道均為行車道。該方案中，大型車由于行駛速度繳納，要靠右行駛，一般車輛則在左側3個車道內任意選擇車道行駛。這一方式在實際應用期間的優(yōu)點：能夠高效利用車道，駕駛員在駕駛車輛時具有較高自由度，符合多車道特點，方便車輛通行，為人們提供了一個良好交通環(huán)境。缺點：如果車道內大型車混入率較高，容易導致交通出現(xiàn)堵塞，車輛無法順利通行，而在交通量較大時，交通堵塞現(xiàn)象無法快速解決。此外，車輛互通，車輛變道現(xiàn)象將會增多，行駛車輛之間會相互發(fā)生嚴重干擾，需要提前預告出口。

車道分配方案2：由左側向右側的車道分布以此為小型超車、小型車行、大型車超車、大型車行車車道。對于車道上行駛的小車、大車，在具體區(qū)分時主要依據(jù)車輛行駛速度和大小，以此在不同車道上完成對車輛行駛最小速度和最短速度的設置，對車輛行駛速度進行約束，避免由于車輛行駛速度過快而引發(fā)交通事故，或者車輛行駛速度夠慢，而造成交通擁堵等各種不良現(xiàn)象。方案優(yōu)點：避免大型車混入到交通流中，對交通環(huán)境造成不良影響，在交通量較大情況下，能夠形成一個相對穩(wěn)定車輛，保證車輛順利行駛。缺點：對整個車道的具體分布情況，大型車道布置在右側，小型車道布置在左側，這一布置情況會導致右側行駛的車輛會出現(xiàn)超過左側車道行駛速度情況，這將會使駕駛員在駕駛車輛時出現(xiàn)不適。同時，通過對車道的實際應用情況來看，因為小車道右側相對較為空線，部分駕駛員在駕駛車輛時，可能會右側超車，這不僅會出現(xiàn)違章現(xiàn)象，而且會提高交通事故發(fā)生幾率。

車道分配方案3：在進行車道布置時，為了使上述兩種方案存在的不足都能夠得到解決，要依據(jù)交通量的具體分布情況，提出了外側貨運車道、內側客運車道的布置方式，采取這一方式能夠使內外車道交通量不平衡現(xiàn)象得到解決，但是貨車道與客車到交通密度情況會存在一定差別。

車道分配方案4：從車道的最左側入手進行分析，第1車道、第2車道是前方較遠的直達車道，而第3車道、第4車道為前方下一個出口方向車道。方案優(yōu)點：駛出高速公路時，駕駛員不需要多次變換車道，實現(xiàn)起來相對較為容易。缺點：交通量會出現(xiàn)分布不均勻現(xiàn)象，交通量分布會致使最左側兩個車道處于飽和狀態(tài)，而右側車道上的車輛則較少，這對于車道的利用率來說十分不合理，同時，混入大量大型車，則會導致車道發(fā)生堵塞現(xiàn)象，這會對交通通行情況造成不良影響，導致交通發(fā)生堵塞問題。

通過對上述4種方案的特點進行分析可以發(fā)現(xiàn)，我國適合采用方案一，但是這一方案存在的問題也需要引起相關工作人員的重視，避免混入大量大型車，干擾小客車通行。針對這一情況，可以將讓大型車在右側兩個車道行駛，而小客車可以在4條車道上靈活行駛，確保車道交通量能夠保持平衡，避免出現(xiàn)車輛駛出出口處時出現(xiàn)錯誤。

現(xiàn)階段小客車、小貨車、中貨是交通的主要構成車型，達到了約70%，這對這一類型車輛，可以不限制車道，而對于拖掛、大貨等類型的車輛，要對其行駛車道進行限制，讓其在右側兩個車道行駛。

圖1 國內外改擴建工程中常用車道分配方案

2.2 分車道設計方案與混合交通方案的影響

在問題探討期間，為了明確分車道設計情況與混合交通對于拼接新建和舊路補強情況造成的具體影響，借鑒京港澳高速石安段的研究方法，就兩種不同交通組織方式下累計當量軸次和設計彎沉值進行對比分析。

從歷史交通量資料調查結果來看，預測基年的客車比例高于貨車，達到了60%以上，其中小客車占全部客車的90%以上，且有逐年上升的趨勢；貨車比例為40%左右，其中特大貨車、大貨車和集裝箱等重型車輛占全部貨車的55%以上，且呈逐年上升趨勢。沿線地區(qū)經濟得到快速發(fā)展，客運量不斷增多，這也使沿線行駛大客車、小客車在車輛中的比例不斷升高。對小貨車和大貨車的運輸效率進行對比分析可以發(fā)現(xiàn)，后者效率要遠高于前者，因此，集裝箱、大貨車等運輸效率高的車輛比例會不斷升高，相反中小型貨車在車輛中的比例則會不斷下降。在實際問題分析期間，要依據(jù)項目影響區(qū)域經濟的發(fā)展現(xiàn)狀，以及未來一段時間的具體發(fā)展規(guī)劃，依據(jù)現(xiàn)狀運輸通道內車型具體比例情況進行探討，該高速公路遠景交通組成中，小客車所占比例將達到57%左右，大貨集裝箱等所占比例將達到17%左右。考慮到重車在實際行駛期間需要在右側車道，車道分布系數(shù)取值偏規(guī)范大值，交通量分配和車道系數(shù)的實際取值內容。

(1)雙向8車道設計：單幅路面自中央分隔帶向外第1、第2車道按行駛客車和中小型貨車、混入10%大貨以上車輛標準設計，具體設計時，為了確保整體設計合理性，車道分布系數(shù)取η=0.4，為舊路面改建利用車道；第3、第4車道和硬路肩按行駛大型貨車進行設計(分配90%的大貨、集裝箱、拖掛車等)，車道分布系數(shù)取η=0.4，全部新建路面。

(2)雙向8車道混行交通設計：單幅路面自中央分隔帶向外第1至第4車道車輛混合通行、不分車道，客車及貨車可在4條車道內自主選擇行駛車道。

分車道設計與混合交通設計的累計當量軸次及設計彎沉值計算結果對比見表1所示。通過對表1中數(shù)據(jù)進行分析可以發(fā)現(xiàn)，因為進行了分車道設計，減少了內側第1、2條車道累計當量軸次，加大了設計彎沉值、混合交通條件增加量約為35%。因為進行了分道設計，致使外側第3、4條車道在投入應用后，承擔了混合交通中大量重車，重車在行駛期間會對道路造成嚴重破壞，為了使這一問題能夠得到緩解，大型車車道設計彎沉值與混合交通時相比也勢必會出現(xiàn)一定程度減小，但是這一減小程度有限，數(shù)值不大。通過上述分析不難得出，在實際設計時，采取分車道，能夠大幅度減少小型車道，這能夠為舊路提高更加廣泛應用余地，而通過對分車道設計，對比分析大型車道與混合交通條件，前者不會顯著增加路面結構厚度，能夠改善道路狀況，為人們提供一個良好交通環(huán)境，促進經濟發(fā)展。

表1 分車道設計方案與混合交通方案的參數(shù)對比

2.3 新舊路基拼寬方式的影響

不同拼寬方式，新舊路面特點也會存在一定差異，具體如下。

(1)兩側加寬段

采取該方式建設道路，通車后兩側都有拼接縫，挖除舊路硬路肩后，外側新建第3、4車道。

在進行道路兩側加寬處理時，不受兩側建筑約束，從兩側入手，拼接原公路，這是高速公路加寬時采用第一項措施，這一方式在具體應用時的優(yōu)點：公路原幾何形式線性不會發(fā)生改變，可以將原中線作為經過加寬處理后的中心線；可以充分利用中央分隔帶內設置的通信管道、內部排水、防撞護欄等；互通匝道線形不需要進行大規(guī)模調整，適當調整后可以繼續(xù)應用；部分上跨橋梁凈空的整體影響相對較小，施工作業(yè)開展起來較為容易，主線橋拼接容易進行。缺點：路基兩側原本的排水溝、防護、防撞護欄等各項設置都必須要拆除，重新建設；施工期間具有大量臨時工程，會占用大量土地，施工中涉及的預制場地、便道等都要沿著公路兩側進行統(tǒng)一布置；開展施工會對公路交通造成嚴重影響；開展施工涉及拆遷量較大，需要大量經濟補償。

對于兩側分離式加寬段，一般情況下改擴建后不存在拼接縫，第1、2車道為舊路路面加鋪改造后利用車道，第3、4車道為新建路面結構。但有時半幅路面也會出現(xiàn)2+1+2的情況，即在加寬段為了保證行車安全會出現(xiàn)靠近中央分隔帶為3條車道(2+1)、分離式加寬段為2條車道的情況。

(2)單側加寬段

采取該方式進行改擴建處理后，舊路一側的4條車道均為舊路路面改造，靠近中央分隔帶的第1、2車道對應舊路某半幅的行車道和超車道，遠離中央分隔帶的第3、4車道對應舊路另外半幅的行車道和超車道。根據(jù)分車道設計的原則，第3、4條車道主要通行貨車，由于其他擴建方式中這兩條車道為新建路面結構，通過調整結構層厚度和材料類型很容易滿足結構設計驗算要求，但在單側加寬擴建方式中這兩條車道為舊路路面改造，需要對其進行充分論證后確定相應的改造方案。

單側加寬方式是針對原有公路一側進行公路拼接，而另一側則受建筑物約束。這一加快方式在應用時的優(yōu)點：可以全面利用現(xiàn)有地形，減少施工時的拆遷量；不進行加寬一側的排水溝、防護、防撞護欄等結構，在施工開展時，不需要拆除，可以保留；具體施工作業(yè)開展不會對交通環(huán)境造成影響，原公路可以投入應用，保證車輛順利通過；新舊路基之間不會發(fā)生嚴重沉降現(xiàn)象，整體結構經過簡單處理便可以繼續(xù)應用；施工開展不會存在大量臨時工程，占地面積小，減少拆遷量。缺點：路基中心線由于施工原因會發(fā)生一定程度偏移，因此，平面線必須重新進行擬合；將原中央分隔帶作為行車道，而對于原本設置在內部的通信管道、排水管道、防撞護欄等各項結構都必需將其拆除，而進行新中央分隔帶建設，要重新建設這些措施，增加了施工量；無法合理組合新老路幅橫斷面，路拱會出現(xiàn)不規(guī)則現(xiàn)象，而且路面排水情況十分復雜；上跨橋梁因主線平面線位會朝向一側發(fā)生顯著偏移，這將會致使橋梁凈空不足，無法滿足應用需求，必要將其須拆除，重新建設。原主線橋梁分兩幅設置，施工困難，影響舊路交通。

根據(jù)滬陜高速公路的實際情況，路基拼寬推薦的主要方案是以兩側拼寬方式進行擴建。

3 舊瀝青路面綜合利用方案

通過前述分析可知，根據(jù)研究的某高速公路的實際情況，采取分車道設計方案能夠充分利用舊路路面，比混合交通組織更加合理，故本研究建議該高速公路改擴建工程車道設計采取分車道設計的理念，路基拼寬推薦以兩側拼寬為主。即：加寬后的8車道采取分車道設計理念，由中央分隔帶向外第1、第2車道為舊路面改建車道，依據(jù)客車和中小型貨車、混入10%大貨以上車輛進行設計，車道分布系數(shù)取0.4。新建第3、第4車道新建路面和硬路肩，依據(jù)駛大型貨車設計(分配90%的大貨、集裝箱、拖掛車等)，車道分布系數(shù)取0.4。