山區(qū)高速公路地形困難路段出入口立交方案研究

朱強(qiáng)斌

（甘肅省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730030）

1 工程概況

張家川互通式立交位于張家川縣城西南部，韓家峽溝口南側(cè)，南河西側(cè)，距離縣城約6.4km。立交所處位置地形狹窄，立交布設(shè)位置南河溝道寬約180m，設(shè)計流量Q1%=667m3/s，且順溝道設(shè)置有國道G566；韓家峽溝道寬約只90m，設(shè)計流量Q1%=89m3/s；南河南岸為花崗巖石質(zhì)高山，山體陡峭，山高約110m，山頂為上河遺址，設(shè)置上河隧道穿越山體；立交布置的地形條件極為困難，控制因素多。張家川互通式立交與二級路國道G566相銜接，實(shí)現(xiàn)張家川縣及周邊車輛進(jìn)出高速公路，主要解決地方車輛出入該高速公路的需要。根據(jù)地形及交通量預(yù)測，匝道設(shè)計速度均按 40km/h，高速公路的設(shè)計速度為80km/h，路基寬度為25.5m。被交路國道G566，二級公路，設(shè)計速度60km/h，路基寬度12m。

2 主要影響因素

2.1 安全性

根據(jù)現(xiàn)行 《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》（JTG/T D21-2014）中相應(yīng)規(guī)定：隧道出口端與前方主線出口的間距宜滿足設(shè)置全部指路標(biāo)志的需要，當(dāng)?shù)匦螚l件限制時，間距可適當(dāng)減少；主線設(shè)計速度80km/h的單向雙車道高速公路，隧道與前方主線出口的之間的最小凈距不宜小于300m[1]。

張家川立交距離上河隧道間距較小，立交與隧道的凈距是影響立交安全性的主要因素。若明挖取消隧道，深挖路塹邊坡的穩(wěn)定性是影響公路安全的主要因素[2]。

2.2 經(jīng)濟(jì)性[3]

設(shè)置隧道時，為滿足主線出口與隧道出口間距，匝道繞行距離較長，工程量有所增加；主線出口與隧道出口不能滿足凈距要求時，隧道需采用3車道大斷面來設(shè)置較長的輔助車道，極大增加工程投資較大；采用明挖時，開挖石方、邊坡防護(hù)工程量巨大。

2.3 環(huán)境影響[4]

取消上河隧道，山體最大挖方約96m，挖方長度約330m，對自然環(huán)境破壞較大，同時需對山頂上河遺址進(jìn)行整體挖掘保護(hù)，對文物影響較大。

3 立交方案設(shè)計

綜合考慮安全性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境影響，布設(shè)了三個立交方案，以全面綜合考慮各種影響因素，最終確定最優(yōu)的立交布置方案。

3.1 變異A型單喇叭+隧道方案

為滿足主線出口與隧道出口凈距需求，避免車輛出隧道后下高速可能存在短距離變換車道、在受明適應(yīng)影響的洞口路段變換車道或錯過出口等不利情況和安全隱患。將天水至莊浪方向減速出口匝道D向主線小樁號調(diào)整，主線出口與隧道洞口凈距305m，匝道D下穿主線后與匝道C相接，匝道設(shè)置為雙車道單出入口匝道，上河隧道左線為兩車道常規(guī)斷面，如圖1所示。

圖1 變異A型單喇叭+隧道方案

3.2 常規(guī)A型單喇叭+隧道方案

為解決變異A型單喇叭立交匝道繞行較遠(yuǎn)的問題，采用常規(guī)A型單喇叭立交布設(shè)，隧道出口與主線出口相接，左線隧道采用3車道大斷面以設(shè)置輔助車道來減小隧道出口與主線出口相接帶來的安全隱患，如圖2所示。

圖2 常規(guī)A型單喇叭+隧道方案

3.3 常規(guī)A型單喇叭+明線方案

為解決變異A型單喇叭立交匝道繞行較遠(yuǎn)的問題，采用常規(guī)A型單喇叭立交布設(shè)。為解決立交主線出口與隧道出口相接的問題，采用深挖路塹的方式取消隧道。山體最大挖方約96m，挖方長度約330m，對自然環(huán)境破壞較大，同時需對山頂上河遺址進(jìn)行整體挖掘保護(hù)，對文物影響較大，如圖3所示。

圖3 常規(guī)A型單喇叭+明線方案

3.4 方案比選[5-6]見表1

方案一：變異A型單喇叭+隧道方案

優(yōu)點(diǎn)：采用匝道繞行的方式，滿足了立交出口與隧道出口的凈距要求，行車安全性較高；上河隧道采用常規(guī)的2車道斷面，隧道工程量較小；采用隧道方案穿越山體，土方工程量小、占地規(guī)模小，環(huán)境影響小，對上河遺址無影響；盡可能地利用有限的空間，避免了對兩側(cè)山體較大的開挖。缺點(diǎn)：采用變異A型單喇叭，天水至莊浪方向減速出口匝道D繞行較遠(yuǎn)，需繞行約1km，繞行距離較遠(yuǎn)；較方案三需設(shè)置短隧道一座，隧道規(guī)模有所增加。

方案二：常規(guī)A型單喇叭+隧道方案

優(yōu)點(diǎn)：立交布設(shè)最為緊湊，占地面積最??；天水至莊浪方向減速出口匝道D無需繞行，下立交順暢；采用隧道方案穿越山體，土方工程量小、占地規(guī)模小，環(huán)境影響小，對上河遺址無影響；缺點(diǎn)：受地形條件限制，立交距上河隧道距離近，主線出口匝道D與上河隧道出口凈距不滿足300m要求，下高速車輛需在隧道口附近完成車道變換，由于隧道內(nèi)對出口的辨識不利，且隧道口駕駛員需要適應(yīng)光線的明暗變化，易錯過出口、發(fā)生交通事故，存在安全隱患；上河隧道左線需采用三車道大斷面，工程規(guī)模增加較大，工程造價最高。

方案三：常規(guī)A型單喇叭+明線方案

優(yōu)點(diǎn)：立交布設(shè)緊湊，天水至莊浪方向減速出口匝道D無需繞行，下立交順暢；采用明線方案，減少了上河隧道短隧道一座，工程量小；采用明線方案，避免了隧道出口與立交主線隧道出口凈距不足的問題，行車安全性較高。缺點(diǎn)：采用明線方案開挖山體，土方工程量巨大、占地規(guī)模大，對自然環(huán)境影響大；需對上河遺址整體挖掘保護(hù)，對文物影響大。

表1 立交方案比較表

綜合考慮，方案一采用的變異A型單喇叭方案雖天水至莊浪方向減速出口匝道D存在一定的繞行，但較好的解決了立交主線出口與隧道出口凈距的問題，行車安全性高，同時也避免了明線方案深挖帶來的環(huán)境破壞問題、文物保護(hù)問題，較好的兼顧了安全性、經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境影響等多方面因素，最終推薦采用該方案。

4 結(jié)語

在山區(qū)高速公路地形困難路段，通道狹窄，在立交方案設(shè)計過程中，需要綜合考慮安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境等方面的因素，在確保安全性的前提下合理取舍，以確定最優(yōu)的立交方案。張家川立交采用變異A型單喇叭方案綜合較好的兼顧了安全性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境影響等多方面因素，可為類似山區(qū)地形困難地段立交方案的選擇提供參考。