“公改快”模式下的精细化设计研究

☞ 周 康 静

☞ 济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司

摘 要：当前城乡一体化发展进入新时期，随着城市和乡镇的联系逐渐加强，越来越多的国省道干线公路被改造为城市主干路或快速路。以济南市S103（二环南路至南绕城高速）段提升改造为例，从设计、实施角度介绍“公改快”过程中的各类问题。结合过程设计，从施工交通组织、运营交通设计、道路桥梁及隧道结构物的布置、安全措施、附属工程设置等维度对“公改快”快速路的精细化设计进行阐述分析。工程为济南市重点交通运输项目，也是济南市精细化设计典型工程，对同类工程设计施工具有借鉴作用。

关键词：“公改快”；快速路；道路桥梁；隧道；精细化设计

原省道103 是济南市区通往南部山区的重要干线公路，1991 年开工建设，为一级公路，路基宽22.5~23.0 m。后随南部山区旅游业日益发展及绕城高速南环线通车，经由省道103 通往南部山区及进入高速的车辆逐渐增加，交通压力日趋增大。为适应交通增长需求，2006 年省道103 进行首次拓宽改造，路基宽度从23 m 增至59 m，有效缓解当时的交通拥堵。

近年来，随着济南市发展及沿线地块的逐步开发，现状省道103（二环南路至南绕城高速）交通量日益饱和，且客货混杂、交通出行秩序混乱，对其进行市政化提升改造较为迫切。S103 位置示意见图1。

图 1 S103 位置示意图

1 道路提升改造前特点及现状

1.1 地形地质特点

济南市南依泰山北临黄河，地形南高北低，中部为山前倾斜平原，北部为冲积平原，S103 位于山前倾斜平原上部，地势起伏较大。地质浅层以粉质黏土、黏土、碎石、胶结砾岩为主，下伏奥陶系灰岩层。现状省道103 地形地势起伏大，且道路两侧东高西低，东西两侧高差大，处理好高差衔接，是后期市政快速化改造需重点考虑的因素。

1.2 交通特点

现状道路位于城市与乡镇过渡区域，具有城市交通与公路交通的双重特点。工作日以经由S103沿线去往市区交通流为主，节假日以经由S103 去往南部山区的通过性交通流为主。同时，叠加经由S103 去往南绕城高速的交通流。交通的多重性以及保障施工期间尤其是节假日的交通出行在公改快提升时需重点考虑。此外，慢行交通中，去往南山区的多以电瓶车为主，沿线短距离出行多以自行车为主，秩序混乱。

1.3 道路现状

现状道路宽59 m，通过道路破损调查，该道路行车道的路面状况等级为 A 级；全路段路面损坏评价等级为 A 或 B 级。有少量纵、横向裂缝、龟裂及网状裂缝等。路面状况较好，强度等级高，后期改为市政道路可充分考虑利用。道路沿线现状桥梁多为多跨简支板梁桥，单孔跨径约20 m，桥长60~160 m。桥梁等级综合评定为2 类，通过承载能力检测表明老桥能满足公路-I级要求，但局部横向联系偏弱。

1.4 周边环境特点

原道路为省道，随着城市化进程的发展，道路沿线逐渐规划了住宅、商业、办公等用地。在规划大涧沟路北侧，道路两侧开发已趋于完善，开发强度大；在规划大涧沟路南侧，多为绿地及康养性质用地。沿线规划及开发现状见图2。其中，大涧沟路交叉口东侧的养老疗养院已投入使用。该段风景秀丽、环境良好，“公改快”过程中应注意环境融合。

图 2 沿线规划及开发现状

2 精细化设计原则和总体布置

2.1 精细化设计原则

在公路改城市快速路过程中，公路的功能仍然会在一定时期内存在，精细化设计应注意以下原则。

1）区别与公路，深层次分析“公改快”之后承担的除交通功能以外的公共管理、配套服务、环保生态、防灾救援等功能，适应“公改快”道路功能需求。

2）改造后城市交通相比公路OD 调查分析，其多元化特征明显，应重点分析和满足复合化功能需求。

3）结合公路地形地势布置路、桥、隧等构筑物。应做到顺应地势、因地制宜，并充分利用原公路道路结构，控制改造规模，采用路、桥拼宽处理，不仅经济合理，而且完全可以满足使用功能。

4）注意公路改快速路的线形设计及与两侧地块的衔接，避免市政化后地块出入高差大、排水难。

5）交通设计充分考虑市政快速路化后机动车及公共交通、慢行功能的复合化交通组织。

6）施工期间交通组织一并精细化考虑。

7）完善快速化后管线功能。

2.2 精细化总体布置设计

在“公改快”的过程中，往往涉及用地属性改变及设计指标体系采用的问题。在实际项目中，可先由公路管养部门将管养权限移交至市政管养部门，规划层面在符合国土空间总体规划的前提下，进行“两规一致性”调整，进而进行项目选址及用地预审工作，推进项目前期的立项及市政化改造设计工作，在项目开工前办理规划许可及施工许可，将公路逐步市政化。

本工程中，提升段总长约5.1 km，改造总体方案采用“隧道+ 跨线桥+ 地面”的形式，二环南快速路至俭秀路路段充分利用现状公路拓宽改造为地面快速路以顺接英雄山立交。俭秀路至大涧沟路北侧段快速路主线采用隧道形式下穿，隧道长约1.6 km，辅路利用现状公路改造，以保障两侧地块之间的联系。在大涧沟路处顺应地势新建主线跨线桥1 座，长约800 m，辅道利用现状公路改造。大涧沟路南侧至南绕城高速段采用地面快速路的形式，利用现状公路拓宽改造，顺接南绕城高速，为满足辅道布设要求，对沿线的地面桥梁进行拓宽改造或路面分幅重新整理利用，总体布置见图3。

图 3 快速化改造总体布置图

根据交通预测情况，预测年二环南路至大涧沟路段单向流量在3 918~4 980 pcu/h，大涧沟路至南绕城高速段单向流量在3 200~3 769 pcu/h。项目在二环南路至大涧沟路段）隧道主线采用双向6 车道，地面辅路双向8 车道道路断面，在大涧沟路至南绕城高速路段采用主线双向6 车道，辅路双向4~6 车道断面。这样可在预测年内提供C 级及以上服务水平。3 种主要断面见图4。

图 4 主要横断面布置图

3 精细化设计案例

3.1 线形精细化设计

公路的路幅往往是供机动车通行，而在快速化提升改造中涉及主路、辅路、慢行交通等系统，往往在线形处理、路幅布置等方面需做更精细的处理。

在线形方面，需指出的是，公路提升为快速路具有道路断面宽、两侧高差大、隧道主线进出洞路段地面道路线形变化较大等特点。为适应这种限制，主路及辅路采用主路双线、辅路双线的“四线控制”法进行设计，以克服大宽断面两侧的不均衡性、东西两侧局部高差大造成的衔接困难，各条设计线均按照主路80 km/h、辅路60 km/h 的线形要求拟合原公路线形，与两侧衔接出入口地块控制在8% 的纵坡以内。改造平面控制见图5。

图 5 快速化改造平面控制

3.2 横断面精细化

“公改快”后，主路的路幅类似于原公路路幅，但辅路承担了更多的功能角色，提升过程需考虑到公交车及慢行交通的细化，原公路上骑行车辆往往是电瓶车，市政化后自行车也占据一定比例，两者速差较大，故将慢车道设置为电瓶车与自行车分道行驶车道，但可进行一定的空间借用，以提高道路使用效率，见图6。同时，考虑到与两侧的地块衔接以及地块排水需要，将慢行设置为-2.0%~2.0%的横坡过渡。

图 6 路幅精细化设置

3.3 交通组织精细化

“公改快”实施过程中，公路交通功能尚在，因此需特别注意在施工过程中的交通组织，以及在运营过程中公路与市政交通系统的有效衔接。以本工程为例，根据工作日调查结果显示，该路段通行交通的早、晚高峰特征明显，高峰时段为早7:00~8:00，晚17:30~18:30，与全市通勤高峰一致。非工作日早、晚高峰较工作日有所延迟，高峰时段为早9:00~11:00，17:00~19:00。非工作日交通出行以城区至南部山区的旅游通过性交通为主，交通量较工作日高。在施工期间尤其是假节日更需做好施工交通组织的精细化设计。

施工期本着“占一还一”的原则，按照“四期导改、三级分流”的原则做好管线绿化迁移期、隧道明挖及跨线桥下部期、隧道暗挖及跨线桥主体期、设备安装期的交通组织精细化，并且做好“绕城+ 快速环”、主干道、施工道路段三级分流。现场施工交通组织见图7。

图 7 现场施工交通组织

值得注意的是，对于营运期间，由于“公改快”后存在公路功能和市政工程的衔接，在快速路末端需要做好公路交通及市政交通的识别及引导，以提示客货有序分流。以南绕城处东辅道为例，上高速及进入快速路辅路的交通是最容易造成驾驶人辨认信息犹豫、怠速等待，通过指示标志内容、颜色、样式、提示位置等精细设计，才能有效分流不同性质交通流。增强公、快交通可辨识性见图8。

图 8 增强公、快交通可辨识性

3.4 桥梁设计精细化

为保证本次提升改造经济合理，新建1 处跨线桥、改造利用现状跨河桥2 座、跨高速匝道桥1 座。以跨河桥3×20 m 拼宽桥为例，需重点关注改造前后路幅变化引起的荷载作用位置变化，如原慢行部分改造后承担辅路车行道的功能，而辅路多为大型车辆，处理不当易造成辅道车行道产生路面裂缝或沉降，需采取如现浇层横向贯通加强、铰缝注浆灌缝等措施加强横向联系。保留利用桥改造横断面见图9。

图 9 保留利用桥改造横断面

以（20 + 25 + 20）m 跨高速匝道拼宽桥为例，需重点考虑快速化提升拓宽桥梁后对高速匝道通行的影响，保障高速匝道通行净高及施工过程的通行。为此，对梁型及施工方案进行充分对比分析，在比选浇箱梁、预制工字梁、预制小箱梁、预制π 形梁、整体式钢箱梁及分离式钢箱梁后发现除分离式钢箱梁高控制为1.25 m，其余在1.3 ~ 1.7 m，且分离式钢箱易在有限的立交范围实现吊装，不失为类似高速匝道的良好选择。跨高速匝道拼宽桥梁见图10。

图 10 跨高速匝道拼宽桥梁

对于局部跨大路口的跨线桥梁，主线可采用梁型较为轻巧的钢混组合梁，同时可将改造后的辅路适当减低高程，以减少纵断、缩短跨线桥梁的整体规模，减少对周边环境的影响。对于“公改快”工程往往处于城市与外围区域交界处，可充分利用改造后的主辅路之间的桥下空间设置公交中途站，以满足市域快线公交和城区公交的转换需求，加强公交转换效率。跨线桥梁设计见图11。

图11 跨线桥梁设计

3.5 隧道设计精细化

城市快速路由于在市区，相比公路，驾驶员适应了更多更丰富的街景变化，快速化改造后，城市隧道比公路隧道往往更容易引起驾驶疲劳。隧道洞口是设计中的重点，传统的设计往往在洞口线形设计及光线过渡上（如三秒线形过渡、增设顶棚设计）等做出一些考虑，而容易忽视洞内的视觉及光线设计。

本工程在快速化提升时，除洞口设计外，在洞内更多去引导驾驶的视觉变化，消除或减小视觉疲劳。隧道在设计时，以“山水泉城”为主题，通过隧道侧墙装饰系统的韵律变化与照明系统的一体化设计，形成功能与景观融合，照明与装饰相呼应的整体效果，缓和视觉过渡、提升行驶感受。隧道内景观及照明设计见图12。

图 12 隧道内景观及照明设计

3.6 附属工程精细化

在“公改快”后，会增加一系列的附属设施，比如管理用房系统、管线系统、游步道系统等。这些附属设施的设置都影响到改造后的道路品质。若处理不好会影响道路的使用功能，更应在设计中加以重视，处理得当。为满足快速路功能， 并最大化利用原公路路基，路基段在满足使用功能的前提下，尽量将原公路路基利用为快速路主线，不布置纵向市政管线。一般将原公路路基拼宽后用作快速路辅路，并将市政管线设置于辅路内，优先布置于人行及非机动车道下，其次布置于辅路机动车道并将管线系统与交通标线系统统筹考虑，避开轮迹线。对于公路改造后道路上路灯、交通、设施等多种杆件林立的进行合杆整合，最大化节省道路资源、提高辨识性，见图13。

图13 多杆合一的整合识别

对于慢行系统，公路提快改造后，尽可能本着“以人为本”的原则，把交通资源向绿色出行倾斜，并打破道路红线的理念束缚，将慢行与游步道、绿道、驿站等串联，实现道路、公园、街道的空间共融共享，见图14。

图 14 慢行系统的多元复合

4 实施效果

项目于2018 年11 月开工建设，2020 年11 月建成通车。自“公改快”以来，总体交通运行情况较为有序，高峰时段拥堵程度较改造之前有所缓解。道路平纵线形使用性能良好，桥隧段行车舒适度较高。附属工程与周边环境融合，排水顺畅。人行天桥及地道有效缓解过街难，保障了行人安全。排水管网系统运行稳定，对原有积水点有显著改善效果，经受住汛期的考验，见图15。

图15 通车后运行实景

5 结 语

公路和城市快速路承担不同的交通功能，而两者之间的功能又随着城市的发展不断融合。济南市S103（二环南路至南绕城高速）段提升改造在设施中充分发挥设计的引领作用，实践表明，实施效果良好。结合本工程设计案例，探索研究在“公改快”过程中值得注意及设计中采取的处理手段，对同类工程改造设计具有借鉴作用。

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