鄭西高速公路堯欒段白云山互通與服務(wù)區(qū)合并設(shè)計(jì)方案研究

張杰

(河南省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院股份有限公司, 河南 鄭州 450000)

根據(jù)JTG/T D21-2014《公路立體交叉設(shè)計(jì)細(xì)則》對互通式立交與服務(wù)區(qū)設(shè)計(jì)的規(guī)定，在條件允許的情況下推薦采用服務(wù)區(qū)與互通式立交分開設(shè)置方案，在復(fù)雜的山嶺區(qū)不具備獨(dú)立設(shè)置的條件下可考慮合并設(shè)置。學(xué)者們從不同方面對互通式立交與服務(wù)區(qū)合并設(shè)計(jì)進(jìn)行了一定研究，如吳濤、牛銘山等結(jié)合巫溪至奉節(jié)、柞水至安康、奉節(jié)至云陽高速公路設(shè)計(jì)，分析了山區(qū)互通式立交與沿線設(shè)施合并設(shè)置原則；龔建良結(jié)合海西高速公路網(wǎng)屏南至古田聯(lián)絡(luò)線甘棠互通與浙洋服務(wù)區(qū)的設(shè)置，擬定了4種合建方案進(jìn)行比選；石澍等提出服務(wù)區(qū)與互通式立交合并設(shè)置可根據(jù)相對位置分為四類，補(bǔ)充了JTG/T D21-2014中未列出的類型Ⅳ，并對方案進(jìn)行了論述；薛艷婷介紹了福建省沙埕灣跨海公路中佳陽互通、佳陽服務(wù)區(qū)及主線收費(fèi)站三處合建方案的擬定過程及思路；高建平等針對高速公路開放式服務(wù)區(qū)功能定位方法進(jìn)行了系統(tǒng)研究?？偟膩碚f，目前主要是對山區(qū)高速公路互通式立交與服務(wù)區(qū)、主線收費(fèi)站及其他沿線設(shè)施的合建原則和設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究，針對互通式立交與開放式服務(wù)區(qū)合建的研究較少。該文結(jié)合河南省鄭西(鄭州—西峽)高速公路堯欒(堯山—欒川)段白云山互通式立交與白云山服務(wù)區(qū)的合并設(shè)計(jì)，對互通式立交與開放式服務(wù)區(qū)合并設(shè)計(jì)方案進(jìn)行研究。

1 工程概況

鄭西高速公路是《河南省高速公路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃方案》中以鄭州為起點(diǎn)的6條放射線中的重要一條，北起鄭州，途經(jīng)許昌、平頂山、洛陽三市，止于南陽市西峽縣滬陜(上?！靼?高速公路，由鄭堯(鄭州—堯山)、堯欒、欒雙(欒川—雙龍)3個(gè)段落組成。項(xiàng)目實(shí)施后將聯(lián)通多條高速公路，如洛欒(洛陽—欒川)、欒盧(欒川—盧氏)、二廣(二連浩特—廣州)、滬陜、寧洛(南京—洛陽)高速公路等，把豫西南地區(qū)原有走向不同、各自孤立的干線公路搭接成網(wǎng)，使河南省高速公路網(wǎng)的布局更合理。

堯欒段全長78.839 351 km，設(shè)計(jì)速度為100 km/h，按雙向四車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面寬度26 m。起于平頂山市魯山大佛景區(qū)東側(cè)，途經(jīng)魯山、嵩縣、欒川，止于洛陽市欒川縣廟子鎮(zhèn)。沿線穿越伏牛山區(qū)腹地，旅游資源十分豐富，依次分布有魯山大佛(5A)、堯山(5A)、畫眉谷(4A)、木札嶺(4A)、西泰山(4A)、臥龍谷(3A)、白云山(5A)、龍峪灣(5A)、養(yǎng)子溝(4A)、老君山(5A)、老界嶺(5A)等景區(qū)(見圖1)。

圖1 鄭西高速公路堯欒段沿途旅游景點(diǎn)分布

為實(shí)現(xiàn)“交通+旅游”的設(shè)計(jì)理念，路線、互通與服務(wù)區(qū)方案設(shè)計(jì)中充分結(jié)合各旅游資源的出行需要，設(shè)置互通式立交6處(其中服務(wù)型互通4處，樞紐互通2處)、服務(wù)區(qū)2處(其中白云山服務(wù)區(qū)與互通合建)，有效串聯(lián)周邊景區(qū)。各互通式立交設(shè)置位置見圖1和表1。

表1 鄭西高速公路堯欒段互通式立交、服務(wù)區(qū)的設(shè)置位置

根據(jù)JTG D20-2017《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》，大城市、重要工業(yè)園區(qū)附近高速公路的互通式立交的平均間距宜為5～10 km，其他地區(qū)宜為15～25 km；服務(wù)區(qū)之間的間距宜為50 km，停車區(qū)與服務(wù)區(qū)或兩停車區(qū)之間的間距宜為15～25 km。據(jù)此，該項(xiàng)目宜在K50+000—K60+000范圍內(nèi)設(shè)置1處互通式立交和1處服務(wù)區(qū)。結(jié)合周邊地形、白云山景區(qū)、自駕游營地和周邊群眾的交通需求，初步擬定在K59+640.630設(shè)置白云山互通式立交與白云山服務(wù)區(qū)各1處，采用合并設(shè)計(jì)方案。

2 合并設(shè)計(jì)的必要性

為響應(yīng)《國務(wù)院關(guān)于促進(jìn)旅游與改革發(fā)展的若干意見》，大力發(fā)展鄉(xiāng)村旅游，嵩縣及白云山景區(qū)著力打造白云山自駕游營地，形成以休閑營地和田園體驗(yàn)為特色、交通服務(wù)為基礎(chǔ)功能的綜合旅游服務(wù)區(qū)，更好地服務(wù)游客及當(dāng)?shù)厝罕?。其?guī)劃建設(shè)范圍：東北到國道G311，西到明白川南側(cè)支流，北至明白川村與欒川交界，南至天橋溝、下廟村、明白川、銅河村南側(cè)山脊線，總面積215.88 hm2，未來將形成“一軸、兩帶、三片、四點(diǎn)”的功能結(jié)構(gòu)。白云山景區(qū)目前年均接待游客量僅120萬人次，預(yù)計(jì)遠(yuǎn)期年接待游客量將達(dá)到900萬人次。白云山自駕游營地作為白云山入口接待區(qū)的重要部分，將承擔(dān)白云山旅游接待提升的重要責(zé)任，預(yù)計(jì)其建成后可承擔(dān)接待50%景區(qū)日均游客量。

白云山自駕游營地已將鄭西高速公路作為最重要的外部交通聯(lián)絡(luò)通道列入其規(guī)劃，并建議高速公路在附近設(shè)收費(fèi)站出入口，方便該區(qū)域群眾及白云山景區(qū)的對外交通聯(lián)絡(luò)。白云山自駕游營地總體規(guī)劃中結(jié)合高速公路規(guī)劃線位布置了景點(diǎn)及營地的建設(shè)范圍，路線在經(jīng)過該規(guī)劃區(qū)域時(shí)，在石窯溝以東基本與該項(xiàng)目路線走向一致，在石窯溝以西為減少拆遷及工程規(guī)模，路線進(jìn)行了局部調(diào)整，從其規(guī)劃范圍以南山體通過，基本避開了營地規(guī)劃范圍(見圖2)。

圖2 白云山自駕游營地與鄭西高速公路的位置關(guān)系

為助推高速公路與地方經(jīng)濟(jì)和旅游發(fā)展的融合，在K58—K60附近將白云山互通式立交與白云山服務(wù)區(qū)(開放式)進(jìn)行合并設(shè)計(jì)，形成“服務(wù)區(qū)+互通+道口”效應(yīng)，使高速公路與白云山自駕游營地、白云山景區(qū)形成呼應(yīng)，充分發(fā)揮高速公路的綜合服務(wù)能力。另外，該項(xiàng)目地處山嶺重丘區(qū)，地形、地質(zhì)條件復(fù)雜，沿線通道較唯一且有G311與其競爭走廊，經(jīng)現(xiàn)場踏勘與紙上定線研究，認(rèn)為在K50—K60范圍內(nèi)其他位置基本無服務(wù)區(qū)布設(shè)條件，白云山互通式立交與白云山服務(wù)區(qū)合并是合適的。

3 合并設(shè)計(jì)方案

3.1 周邊地形情況

白云山互通式立交設(shè)置于車村鎮(zhèn)下閣村附近、G311以西2.2 km處，位于明白河河谷內(nèi)，地勢起伏不平，南側(cè)、北側(cè)高，中間低，互通布設(shè)條件困難(見圖3)。被交道為天銅線(旅游專線Z001),四級路，路基寬8.5 m，路面寬7.0 m，水泥砼路面(見圖4)。

圖3 白云山互通式立交所在地的地形

圖4 天銅線現(xiàn)狀

3.2 交通量預(yù)測

依據(jù)《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》，設(shè)計(jì)小時(shí)交通量DDHV=AADT×D×K(AADT為規(guī)劃年度的年平均日交通量；D為方向不均勻系數(shù)；K為設(shè)計(jì)小時(shí)交通量系數(shù))。D取0.50，K=0.125，根據(jù)工程可行性研究報(bào)告中2040年遠(yuǎn)景交通量，預(yù)測該互通式立交20年各方向最大轉(zhuǎn)彎交通量為273 cpu/h(鄭州—白云山方向交通量最大)，各方向轉(zhuǎn)彎交通量整體均較小，采用合并設(shè)計(jì)方案交織段交通流能滿足服務(wù)水平。立交2040年交通量分布見圖5。

圖5 2040年預(yù)測交通量分布(單位：pcu/h)

3.3 備選方案擬定

白云山互通式立交的主線位于山前區(qū)二級坡積臺地上，路線左側(cè)山體較大，區(qū)域內(nèi)有沖溝3～4道，方案布設(shè)時(shí)考慮在路線右側(cè)坡地展線后平交于天銅線，互通采用喇叭形方案(匝道利用主線橋下穿主線)；服務(wù)區(qū)則按照主線雙側(cè)和單側(cè)兩種方案布設(shè)。根據(jù)服務(wù)區(qū)、互通式立交及主線之間的位置關(guān)系，考慮互通式立交與服務(wù)區(qū)平行布設(shè)于主線兩側(cè)(雙側(cè)服務(wù)區(qū))、服務(wù)區(qū)布設(shè)于主線和互通收費(fèi)站外側(cè)(單側(cè)服務(wù)區(qū))、服務(wù)區(qū)布設(shè)于主線外側(cè)且位于互通收費(fèi)站內(nèi)側(cè)(單側(cè)服務(wù)區(qū))、服務(wù)區(qū)設(shè)置在互通式立交內(nèi)部(雙側(cè)服務(wù)區(qū))4種形式，擬定表2所示5種設(shè)計(jì)方案。各方案的優(yōu)缺點(diǎn)見表3。

表2 白云山互通式立交與白云山服務(wù)區(qū)合并設(shè)計(jì)備選方案

續(xù)表2

表3 白云山互通式立交與白云山服務(wù)區(qū)合并設(shè)計(jì)備選方案優(yōu)缺點(diǎn)對比

3.4 備選方案對比

根據(jù)表3，方案一、方案四具有對主線車輛服務(wù)便捷、互通與服務(wù)區(qū)相互干擾小、半開放式服務(wù)區(qū)滿足地方交通需求、與自駕游營地總體規(guī)劃結(jié)合良好等優(yōu)點(diǎn)，選取這兩種方案進(jìn)行比選。

方案一：互通式立交與服務(wù)區(qū)平行布設(shè)于主線兩側(cè)，服務(wù)區(qū)通過貫穿匝道和A形單喇叭連接。受地形限制，A匝道沿后院村南側(cè)山坡展線后平交于天銅路，收費(fèi)站布設(shè)于AK0+325處，服務(wù)區(qū)布設(shè)于K59+200兩側(cè)。立交范圍內(nèi)主線設(shè)計(jì)速度100 km/h，最小平曲線半徑7 000 m，最大縱坡2.8%；匝道設(shè)計(jì)速度40 km/h，最小平曲線半徑58 m，最大縱坡3.9%。收費(fèi)廣場按“四進(jìn)七出”布設(shè)(設(shè)置2條ETC車道)，路基寬62.5 m。一般收費(fèi)車道寬3.2 m，ETC車道寬3.5 m，最外側(cè)加寬車道寬4.5 m，收費(fèi)島寬2.2 m。

方案四：采用復(fù)合型設(shè)計(jì)方案，服務(wù)區(qū)包含在互通式立交內(nèi)，采用定向匝道連接。其中A匝道沿后院村南側(cè)山坡展線后平交于天銅線，收費(fèi)站布設(shè)于AK0+325處。立交范圍內(nèi)主線設(shè)計(jì)速度為100 km/h，最小平曲線半徑7 000 m，最大縱坡2.8%；匝道設(shè)計(jì)速度40 km/h，最小平曲線半徑57 m，最大縱坡3.93%。收費(fèi)廣場設(shè)置與方案一一致。

從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面對兩方案進(jìn)行對比，方案一具有填方和挖方數(shù)量小、工程造價(jià)低、路線指標(biāo)稍高等優(yōu)點(diǎn)(見表4)，故將方案一作為推薦方案。

表4 白云山互通與白云山服務(wù)區(qū)合并設(shè)計(jì)方案技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較

4 結(jié)語

鄭西高速公路堯欒段白云山互通式立交與白云山服務(wù)區(qū)方案布設(shè)過程中，受地形地質(zhì)條件、白云山自駕游營地總體規(guī)劃、走廊帶內(nèi)無布設(shè)服務(wù)區(qū)條件的控制，擬采用互通式立交與服務(wù)區(qū)合并方案，形成“服務(wù)區(qū)+互通+道口”效應(yīng)，有效助推高速公路與地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、旅游發(fā)展的融合，同時(shí)減少工程總投資。該合并方案是一項(xiàng)社會效益顯著的設(shè)計(jì)。

根據(jù)服務(wù)區(qū)、互通及主線之間的位置關(guān)系，方案設(shè)計(jì)中考慮互通與服務(wù)區(qū)平行布設(shè)于主線兩側(cè)(雙側(cè)服務(wù)區(qū))、服務(wù)區(qū)布設(shè)于主線和互通收費(fèi)站外側(cè)(單側(cè)服務(wù)區(qū))、服務(wù)區(qū)布設(shè)于主線外側(cè)且位于互通收費(fèi)站內(nèi)側(cè)(單側(cè)服務(wù)區(qū))、服務(wù)區(qū)包含在互通內(nèi)部(雙側(cè)服務(wù)區(qū))4種形式，對應(yīng)地?cái)M定5種設(shè)計(jì)方案，通過定性與定量的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比選，選取方案一(互通與服務(wù)區(qū)平行布設(shè)于主線兩側(cè)，在北側(cè)主線服務(wù)區(qū)外獨(dú)立設(shè)置半開放式服務(wù)區(qū))為推薦方案。