武深高速公路始興聯(lián)絡(luò)線深渡水樞紐立交方案研究

吳佳洪

摘 要：山區(qū)高速在隧道口及現(xiàn)狀互通附近的樞紐互通式立交方案具有轉(zhuǎn)向匝道迂回復(fù)雜、規(guī)模大，造價高等特點。本文通過實例互通式立交進(jìn)行各種方案的研究，分析其路線通道、走廊帶、縱斷面以及匝道布設(shè)等的可行方案，為復(fù)雜條件下隧道口及現(xiàn)狀互通附近的立交方案設(shè)計開闊一條思路，以供高等級公路勘察設(shè)計與施工參考。

關(guān)鍵詞：山區(qū)高速;樞紐立交設(shè)計;路線方案比選

1 概述

1.1 項目背景

武深高速公路始興聯(lián)絡(luò)線是廣東省高速公路規(guī)劃項目，其北部順接韶贛高速，往南接武深高速，是粵贛兩地之間的一條便捷的運輸通道，也是江西等內(nèi)陸省份通往珠三角核心區(qū)域的高速通道。其建設(shè)將促進(jìn)廣東省與江西省乃至中部內(nèi)陸省份高等級運輸通道的形成和粵北山區(qū)高速公路的連通，拉近江西與珠三角之間的距離，對進(jìn)一步推動泛珠三角區(qū)域

合作有著重要的意義，促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義。

2 立交段路線方案

深渡水樞紐互通立交位于廣東省韶關(guān)市始興縣深渡水瑤鄉(xiāng)，位于本項目起點，為武深高速公路與始興聯(lián)絡(luò)線的

交通轉(zhuǎn)換點。武深高速公路為雙向6車道高速公路，設(shè)計速度為100 km/h，本項目主線為雙向4車道高速公路，設(shè)計速度100 km/h。

根據(jù)武深高速現(xiàn)狀隧道、立交設(shè)置情況，結(jié)合始興聯(lián)絡(luò)線作為深圳至贛州的主要過境通道功能定位，設(shè)計設(shè)置了A線深渡水樞紐互通與K線深渡水樞紐互通，分別位于現(xiàn)狀深渡水互通立交處、武深高速筆架山隧道與坪田隧道之間。

A線方案（南側(cè)起點）：路線方案起于深渡水坪田，在武深高速深渡水互通設(shè)置深渡水樞紐互通連接武深高速，而后設(shè)置隧道穿越石角嶺，跨越清化河后沿清化河北岸山坡布設(shè)，于涼口附近跨越清化河和S244，而后設(shè)置隧道穿越百公背山，在頓崗鎮(zhèn)東側(cè)跨越X346，于石坪村東側(cè)跨越墨江及S343，在團(tuán)群村與坪石村之間穿過，設(shè)置始興東互通與S244相連，而后沿著S244西側(cè)山坡布線，于東風(fēng)陂東側(cè)再次跨越S244，而后往北，經(jīng)蛇骨寨，于紅梨村東北側(cè)跨越韶贛鐵路，后設(shè)置樞紐互通連接韶贛高速。路線全長29.68 km。

A線起點段比選方案為AK0+000～AK7+500，全長7.5 km。

K線方案（北側(cè)起點）：位于筆架山隧道和坪田隧道之間，隧道間距約1.98 km。路線在清化河北側(cè)丘陵區(qū)布設(shè)，于K3+793=AK7+500之后與A線共線。

K線起點段比選方案為K0+000～K3+793，全長3.793 km。

審查認(rèn)為：K線起點位于武深高速筆架山隧道和坪田隧道之間，設(shè)置互通立交存在問題較多，如被交路武深高速縱坡較大，且匝道遷回、平面指標(biāo)較低，存在安全隱患;A線方案雖然建設(shè)里程較K線長，造價相對較高，但互通立交設(shè)置條件較好，平縱指標(biāo)較高，安全性較好。經(jīng)綜合比選，同意推薦采用A線方案。

3 互通方案

3.1 概況及控制因素

經(jīng)比選，確定舍棄K線后，在A線位置基礎(chǔ)上，進(jìn)一步深化立交方案。

A線深渡水樞紐互通位于坪田隧道與荔竹壩隧道之間的深渡水互通處，受坪田隧道和荔竹壩隧道控制，深渡水立交南北側(cè)均無法設(shè)置獨立的立交，故A線方案深渡水樞紐互通立交只能與現(xiàn)狀深渡水立交（單喇叭互通方案）進(jìn)行疊加。

立交附近主要控制因素為現(xiàn)狀武深高速坪田隧道、荔竹壩隧道、現(xiàn)狀深渡水互通立交、古樹、沿線民居、山體、高邊坡等。

3.2 交通量預(yù)測

根據(jù)路網(wǎng)結(jié)構(gòu)及工可交通量預(yù)測，深渡水樞紐互通主流方向為贛州往返深圳方向，而本項目往返仁化方向的交通量僅占總交通量的4.2%，且此方向立交布置受隧道、山體限制較多。工可階段未設(shè)置該方向匝道，為半互通立交。

考慮到仁化往本項目方向交通需求弱且造價較高，推薦仁化往本項目方向近期采用出深渡水收費站后掉頭上高速實現(xiàn)，遠(yuǎn)期在深渡水收費站前設(shè)置調(diào)頭匝道實現(xiàn)本樞紐立交的全方向互通。

3.3 互通方案比選

互通范圍為基本為高陡山體、高邊坡，并受北側(cè)隧道、古樹、民居限制，根據(jù)相交公路等級、交通量預(yù)測結(jié)果，結(jié)合沿線地形、地物和評審意見等情況，設(shè)計共擬定了五個方案進(jìn)行比選。

3.3.1 方案一

A線深渡水樞紐互通主流向匝道設(shè)計速度均為80 km/h，武深高速設(shè)計速度100 km/h。

主流向匝道A、B匝道均上跨現(xiàn)狀匝道后與武深主線分合流，立交復(fù)合后，為雙入口+單出口的型式，但采用單出口需對現(xiàn)狀深圳往省道S244方向的右轉(zhuǎn)匝道進(jìn)行改建，改建長度約320 m。

增加了地方上下本項目的D、E匝道。E匝道上跨武深高速后下穿B匝道，因武深高速西側(cè)均為深挖高邊坡，E匝道緊貼現(xiàn)狀匝道布設(shè)，與現(xiàn)狀匝道合流后出收費站?？紤]到本項目往返仁化方向交通需求少且匝道實施困難，方案一缺少該方向匝道，但該方向可通過出收費站后調(diào)頭間接實現(xiàn)交通轉(zhuǎn)向。

方案一（單出口）方案主匝道最小圓曲線半徑為R=500 m，變速車道段最小半徑R=1 000 m，除C匝道需進(jìn)行重建，其余現(xiàn)狀匝道僅進(jìn)行平面搭接，現(xiàn)狀匝道改造較少，施工組織相對簡單。但缺少仁化往返本項目的匝道缺失，交通轉(zhuǎn)向功能不全（可間接實現(xiàn)）;E匝道與現(xiàn)狀匝道合流處位于平面指標(biāo)較低，現(xiàn)狀仁化至深渡水方向匝道位于跨線橋后，且距離小于150 m，需適當(dāng)提高跨線橋凈高并加強(qiáng)交通引導(dǎo)保證交通安全。

方案一（單出口）匝道總長度為5 231 m，其中橋梁長度4 164 m，建安費約為3.09億元，對比全互通方案（方案二）少6 400萬元。本方案B匝道與武深高速雙入口合流段西側(cè)二次開挖邊坡范圍較長，邊坡高度大，基本為6～7級邊坡。

3.3.2 方案二

方案二在方案一的基礎(chǔ)上增加本項目上下武深高速北的兩條匝道，為滿足所有交通轉(zhuǎn)向需求的全互通立交。

F匝道（武深高速北往贛州）上跨現(xiàn)狀武深高速、現(xiàn)狀及新建匝道后接入本項目主線。

受匝道連續(xù)分流鼻端間距、現(xiàn)狀深渡水立交平縱等因素控制，方案二需對現(xiàn)狀環(huán)圈匝道、主線分流鼻端進(jìn)行改造，其中環(huán)圈匝道半徑由60 m調(diào)整至50 m，坪田隧道出口凈距由665 m調(diào)整至600 m。

該方案E、I、F匝道分合流間距近，且平縱指標(biāo)均較低（I匝道圓曲線半徑R=150m，縱坡為4%接-4%，凸形豎曲線R=1000m）;F、I匝道分流鼻端位于小半徑凸曲線后;I匝道分流鼻端位于跨線橋后，距離小于150m;現(xiàn)狀環(huán)圈匝道由60m調(diào)整至50m，平面指標(biāo)較低。相對方案一，交通安全隱患多。同時對現(xiàn)狀匝道改造多，施工組織復(fù)雜。

該方案匝道總長度為6 444m，其中橋梁長度5020m，建安費約為3.73億元，對比半互通方案（方案一）增加6400萬元。

3.3.3 方案三

方案三考慮避免對現(xiàn)狀環(huán)圈和北往南匝道出口的改造，F(xiàn)匝道利用現(xiàn)狀匝道行至收費站前右轉(zhuǎn)接入本項目主線。由于F匝道需克服24 m高差，匝道采用螺旋式展線，繞行距離較大，基本與車輛出收費站后，再進(jìn)收費站通過D匝道上本項目的距離相當(dāng)。該方案對比方案一工程規(guī)模增加大，匝道繞行并未明顯改善，前期設(shè)計階段僅做定性比較。

3.3.4 方案四

方案五的F匝道需要改造武漢方向往省道S244的匝道鼻端，導(dǎo)致坪田隧道與主線出口凈距縮短到600 m（原為660 m），同時F匝道需在第四層跨越A、B、D匝道以及現(xiàn)狀武深高速、深渡水互通匝道，橋梁規(guī)模大，匝道縱斷面線形指標(biāo)較差，且要開挖較高的西側(cè)山體。為避免以上缺點，方案四在方案五的基礎(chǔ)上將F匝道沿現(xiàn)狀匝道過了A匝道后再加寬流出，展線后上跨收費站匝道，最后接入C匝道再一起接入本項目主線。該方案對比A線方案五，工程規(guī)模相當(dāng)。但F匝道的分流鼻端與現(xiàn)狀的匝道合流鼻端之間存在交織段，長度僅為170 m，需要對此路段限速到30 km/h（原為40 km/h）、交織段位縱坡為3.4%且車輛由較大縱斷面匝道匯入、分合流附近上跨橋多影響視距，同時F匝道比方案五繞行距離長了約800 m，比利用現(xiàn)狀匝道出了收費站后再調(diào)頭行駛的方案距離長了約600 m。

方案四總匝道長度7 267 m，其中橋梁長度5 832 m，建安費3.94億，比方案五減少建安費1 388.4萬元。

3.3.5 方案五

為避免對現(xiàn)狀環(huán)圈匝道的改造，F(xiàn)匝道沿現(xiàn)狀匝道外側(cè)展線后上跨武深高速、主流向匝道，接入本項目主線。

方案五總匝道長度7 534 m，其中橋梁長度6 099 m，建安費4.08億，比方案二增加建安費4 500萬元。

審查認(rèn)為，方案四匝道繞行較遠(yuǎn)，且匝道存在交織，交通轉(zhuǎn)換不順暢，方案五工程規(guī)模較大，均不宜采用。方案一工程規(guī)模較小，造價較低，但功能不全，交通轉(zhuǎn)換不便。建議優(yōu)化方案三武深高速武漢方向往本項目贛州方向左轉(zhuǎn)匝道的布設(shè);適當(dāng)減小方案一A，B匝道平曲線半徑（為改善D匝道布設(shè)創(chuàng)造條件），并增加本項目往武深高速武漢方向的右轉(zhuǎn)匝道。

建議進(jìn)一步對優(yōu)化后的方案一、三作同深度技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，擇優(yōu)推薦。

優(yōu)化后的方案如下：

（1）優(yōu)化后方案一：框架墩方案

A線深渡水樞紐互通與現(xiàn)有武深高速深渡水互通立交復(fù)合設(shè)置，主流向A、B匝道采用雙車道出入口的雙車道匝道，設(shè)計速度均為80 km/h。

為避免開挖武深高速西側(cè)七級邊坡，B匝道采用框架墩上跨武深高速及現(xiàn)有匝道后再并入武深高速。改造現(xiàn)有深渡水深圳往收費站方向C匝道，與A匝道合并為單出口。

增加了地方上下本項目的D、E匝道。近期武漢往返韶贛高速方向通過車輛出收費站后調(diào)頭上高速實現(xiàn)，韶贛高速往武漢方向的F匝道和在深渡水收費站前調(diào)頭G匝道預(yù)留遠(yuǎn)期實施，以實現(xiàn)遠(yuǎn)期本立交各方向的全互通。F匝道與武深高速坪田隧道凈距為167 m。

優(yōu)點：采用框架墩橋梁避開現(xiàn)有七級邊坡，減少施工期間的安全隱患;

缺點：橋梁規(guī)模較大，在高速上做大量框架墩影響美觀。

（2）優(yōu)化后方案三：開挖七級邊坡方案

鑒于方案一B匝道門架墩方案門架墩橋梁上跨武深高速景觀效果較差，橋梁規(guī)模較大，方案三考慮將B匝道上跨武深高速位置北移約400 m提早并入武深高速主線，從而避免設(shè)置較大規(guī)模的門架墩橋梁，最小圓曲線半徑R=400 m。但B匝道需開挖現(xiàn)狀武深高速西側(cè)的七級邊坡，施工期間對正在通車運行的武深高速存在安全風(fēng)險。

優(yōu)點：橋梁規(guī)模較小;

缺點：需開挖現(xiàn)有七級坡，施工期間對正在運行的高速公路存在安全隱患。

綜合工程規(guī)模、實施難度、匝道繞行等因素比較，方案一雖橋梁規(guī)模大，采用大量框架墩對武深高速景觀有一定的影響，但可以避開武深高速西側(cè)現(xiàn)有的七級高邊坡，保證了施工期間武深高速的安全運行，最終推薦采用方案一。

4 結(jié)語

綜上所述，在隧道口及現(xiàn)狀互通附近的樞紐互通式立交設(shè)計時應(yīng)重點把握主要控制因素，避免遺漏重大方案。深入調(diào)查研究和分析論證，首先結(jié)合既有控制物選擇主線平面位置方案;合理調(diào)整主線縱斷和高程，以確定互通范圍的高程;位于兩隧道之間，凈距不足的話，設(shè)置互通存在安全隱患，應(yīng)盡量避開;寧愿選擇路線長度較長且與現(xiàn)狀互通疊加的復(fù)雜方案;最后通過點位互通的多種型式的工程認(rèn)真篩選，不斷優(yōu)化，設(shè)計出安全、功能完善、規(guī)模恰當(dāng)、同時與環(huán)境相融合的最佳方案;本研究成果能夠為復(fù)雜條件下隧道口及現(xiàn)狀互通附近的高速公路的立交方案設(shè)計提供指導(dǎo)作用。

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