山區(qū)互通方案選型研究

■趙文彥

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，太原 030012）

1 概述

截止2017年底，我國高速公路通車里程已達13.1萬公里，高速公路網(wǎng)已初步形成。隨著山區(qū)高速公路的大量興建，公路增多，互通式立交也逐漸多了起來，受山區(qū)地形影響，互通式立交布設(shè)越來越困難，變異單喇叭，變異樞紐等形式逐步增多。本文以臨離高速公路為例，介紹了5處互通、樞紐的布設(shè)。

2 互通式立交設(shè)計原則

（1）互通式立體交叉位置，應(yīng)綜合考慮公路網(wǎng)的現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，并設(shè)在兩相交公路線形指標良好，地形、地質(zhì)和環(huán)境條件有利的位置[1]。

（2）互通式立體交叉選型，應(yīng)綜合考慮相交公路的功能、等級、匝道設(shè)計速度、地形、地物、用地條件、交通量、造價及收費站設(shè)置等因素確定[2]。

（3）互通式立交的設(shè)計盡量適應(yīng)人的行為特征和車輛運行特征，達到交通安全的目的[3]。重點考慮設(shè)計的一致性、車道的連續(xù)、適宜的通行能力、速度差異最小化、對駕駛?cè)说囊笞钚』蜐M足駕駛?cè)说钠谕冗\行要素。

（4）互通式立交的景觀設(shè)計注重線面結(jié)合，體現(xiàn)“寓動于不動之中”的美學(xué)特征，遵從“多樣統(tǒng)一”的美學(xué)規(guī)律，景觀與排水設(shè)計相結(jié)合[4][5]。

3 方案選型研究

互通立交設(shè)計以滿足使用功能、保證安全、匝道線形布置緊湊“瘦身”、少占地為原則[6]。平、縱指標采用方面，在滿足規(guī)范的前提下，駛出高速公路的指標宜高于進入高速公路的指標，收費站平面指標在滿足規(guī)范的前提下，縱面指標宜高不宜低，收費站至平交口的距離要留有較大的富余，以滿足我省特重特長車輛比例高的要求，體現(xiàn)了“樹立讓公眾滿意的設(shè)計理念”[7]。在互通景觀設(shè)計時主要以“堅持人與自然相和諧，樹立尊重自然、保護環(huán)境”的理念為依據(jù)，強調(diào)與周圍景觀的和諧，使之融入周邊環(huán)境。

本項目推薦方案共設(shè)置5處互通式立體交叉，其中樞紐互通式立體交叉2處（臨縣樞紐、離石樞紐），一般互通式立體交叉3處 (臨縣西互通、三交互通、棗林互通)。

圖1 臨縣樞紐方案一示意圖

圖2 臨縣樞紐方案二示意圖

（1）臨縣樞紐

臨縣樞紐位于臨縣北面的化林村附近，初步設(shè)計擬定二個方案。方案一：線形優(yōu)美，技術(shù)指標采用合理，匝道最大縱坡3.95%；主交通流方向明確，轉(zhuǎn)彎車流比較順暢，相應(yīng)交織少，通行能力高，安全性高。異性橋較少，橋墩高度較低，施工難度低。缺點是由于采用下穿方案，視野狹窄，視覺效果欠佳，填挖方量較大，造價較高。方案二：線形勻稱，采用上跨方案視野開闊，視覺、景觀較好，填挖方量較小。缺點是由于地形所限，設(shè)置異性橋數(shù)目過多；橋墩過高，采用現(xiàn)澆方式難以施工，總體規(guī)模較大，造價較高。最終確定方案一為推薦方案。

（2）臨縣西互通式立體交叉

臨縣西互通位于臨縣縣城南面的趙家圪臺村附近。該處地形較復(fù)雜，互通范圍內(nèi)發(fā)育三條較大的沖溝?；ネ▋蓚€方向交通量差異不大，考慮到拆遷和造價的不同，設(shè)計中進行兩方案比選。方案一采用B型單喇叭方案，匝道上跨。該方案優(yōu)點是平縱面指標較高，線型較為順暢；環(huán)圈式匝道能很好適應(yīng)地形，填挖方量較小；避開了山坡上的高壓鐵塔，減少了拆遷；造價較低。缺點是B型單喇叭方案，分流鼻至交叉處的識別視距難以保證，行車視線不好，有安全隱患。方案二采用A型單喇叭方案，匝道上跨。該方案視距效果要優(yōu)于B型單喇叭方案，不存在視距上的安全隱患。缺點是由于環(huán)圈式匝道在主線東側(cè)山包上通過，會拆遷到高壓鐵塔，費用昂貴。最終考慮拆遷和造價問題，選擇方案一為推薦方案。

圖3 臨縣西互通方案一示意圖

圖4 臨縣西互通方案二示意圖

（3）三交互通式立體交叉

三交互通位于臨縣三交鎮(zhèn)雙塔村附近，主要服務(wù)于臨縣及三交鎮(zhèn)附近的車輛上下高速公路。被交路為三南線（臨磧路）。根據(jù)遠景預(yù)測交通量、實際地形情況及工可意見，三交互通仍采用A型單喇叭方案，主線上跨，無比選方案。由于原來A匝道與臨磧線接在雙塔大橋處，接線位置和地形均不適合布設(shè)互通，初設(shè)階段將互通位置進行微調(diào)。由于主線線位較高，環(huán)圈式匝道置于主線北面難以保證匝道展線長度，初設(shè)階段將環(huán)圈式匝道調(diào)至主線南面；為減少互通占用農(nóng)民好地，將環(huán)圈式匝道置于主線南面山坳處；主線南面A匝展線長度不夠，如跨過湫水河接線將導(dǎo)致大面積拆遷，為了減少拆遷A匝道采用回頭方式接在三南線上，C匝道為了展線需要及減少填挖方C匝分流點向前推進。本方案優(yōu)點是平縱面指標較高，線形較為順暢；環(huán)圈式匝道能很好的適應(yīng)地形，整個互通范圍拆遷量小。缺點是互通范圍內(nèi)噪音大，污染大，對雙塔村農(nóng)民影響較大。匝道上布設(shè)3座現(xiàn)澆橋，主線布設(shè)951m現(xiàn)澆砼連續(xù)箱梁+預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁橋，造價較高。

圖5 三交互通方案二示意圖

（4）棗林互通式立體交叉

棗林互通位于離石區(qū)棗林鄉(xiāng)西側(cè)，主要服務(wù)于棗林鄉(xiāng)和磧口方向的車輛上下高速公路，使離石區(qū)西部山區(qū)聯(lián)系緊密，有利于煤炭運輸。根據(jù)遠景預(yù)測交通量及實際地形情況，棗林互通共設(shè)置了3個方案，布設(shè)于2個不同位置，均采用單喇叭B型,均為匝道下穿主線。

方案一互通喇叭布在主線左側(cè)，由于受地形條件限制，內(nèi)環(huán)匝道半徑取50m。A匝道從鑫瑞洗煤廠1處生產(chǎn)廠區(qū)穿過，影響了洗煤廠的生產(chǎn)，但匝道收費站及管理區(qū)布設(shè)條件較為便利。由于主線與被交路高差較大，D匝道縱坡較大，最大縱坡達4%。由于互通布設(shè)位置整體地勢高，工程量大，A匝道最大挖深達72m。

圖6 棗林互通方案一示意圖

方案二互通喇叭布設(shè)在主線右側(cè)，為避免匝道挖方過大，內(nèi)環(huán)匝道半徑取50m?；ネㄔ训肋B接段，整體地勢高，工程量較大，C匝道最大挖深達62m。由于主線與匝道收費站高差較大，最大高差46m，E匝道縱坡較大，最大縱坡達3.95%。與方案一不同處是避開了鑫瑞洗煤廠的生產(chǎn)廠區(qū)，對洗煤廠生產(chǎn)影響較小。

方案三按離石區(qū)政府要求將棗林互通后移設(shè)于石橋村，需將主線設(shè)在離磧公路西側(cè)，互通設(shè)置上存在以下主要問題：互通匝道上需設(shè)置1座350m長的隧道；匝道收費站布設(shè)困難，存在250m長100m高的路基高邊坡；互通與離磧公路的平交口全部位于橋上，互通有3處分合流點位于橋上，匝道上需設(shè)置小半徑的現(xiàn)澆高橋 （半徑65m、橋高43m），施工難度大；該互通需設(shè)置6座橋梁跨越離磧公路；受地形條件限制，無法布設(shè)勸返車道；互通在需拆遷石橋新村的房屋和1座建設(shè)中的小型洗煤廠。

綜合各方面因素，最終方案二作為推薦方案。

圖7 棗林互通方案二示意圖

圖8 棗林互通方案三示意圖

(5)離石樞紐互通式立體交叉

離石樞紐位于柳林縣李家灣鄉(xiāng)，為實現(xiàn)本項目與離軍高速公路的車輛轉(zhuǎn)向而設(shè)置，受地形條件限制，主線與離軍高速交叉處位于北川河、南川河和東川匯流的三川河，三川河兩岸有公路2條（新舊G307）、鐵路2條（太中銀鐵路和孝柳鐵路）以及梁家會、下劉家山村居民房屋。初測階段經(jīng)實測離軍高速公路標高，兩項目交叉處高差為31.4m，因受環(huán)形匝道長度和匝道縱坡限制，故無法按工可方案通過設(shè)置全苜蓿葉互通來實現(xiàn)兩項目的車輛轉(zhuǎn)向。根據(jù)項目所處的地形、地物、路網(wǎng)、水網(wǎng)等實際情況，共布設(shè)了4個位置6個樞紐方案。

方案一、方案二：單喇叭A型+定向T型

方案一、二均是通過在K70+380處設(shè)置單喇叭A型互通（匝道上跨主線），在離軍高速公路K1+580處設(shè)置定向T型互通（匝道上跨主線）實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向。方案一在連接匝道上設(shè)置深挖方，方案二在連接匝道上設(shè)置隧道。

兩方案存在以下優(yōu)缺點：①轉(zhuǎn)向交通方向順暢，兩互通的連接匝道距離短，工程規(guī)模最??；匝道與兩主線交叉處的高差約27m，平均縱坡為2.1%。缺點：方案一A匝道上存在1段400m的深挖方，最大挖深88m；方案二B、C、D三條匝道上設(shè)置隧道，隧道長度分別為370m、331m和303m；離軍高速公路上受加減速車道加寬影響，需拆遷并新建1座天橋（結(jié)構(gòu)為11+24+11m的連續(xù)剛構(gòu)）。

方案三：變異B型單喇叭+定向T型

方案三與離軍高速交叉位置和互通形式與方案一、二相同，在K69+450處設(shè)置變異B型單喇叭互通（匝道上跨主線），實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向。方案三優(yōu)點：轉(zhuǎn)向交通方向較順暢，兩互通的連接匝道長度2.2km；匝道與兩主線交叉處的高差為60m，平均縱坡為2.7%；缺點：①方案三在匝道上設(shè)3條獨立的隧道，長度均為600m。②離軍高速公路上受加減速車道加寬影響，需拆遷并新建1座天橋（結(jié)構(gòu)為11+24+11m的連續(xù)剛構(gòu)）。③離軍高速公路加寬段與太中銀鐵路交叉處匝道需設(shè)置橋梁通過。

方案四：單喇叭A型+定向T型

方案四與離軍高速交叉位置和互通形式與方案一、二相同，在K69+620處設(shè)置變異單喇叭A型互通（匝道上跨主線），實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向。

圖9 離石樞紐方案一示意圖

圖10 離石樞紐方案二示意圖

圖11 離石樞紐方案三示意圖

圖12 離石樞紐方案四示意圖

圖13 離石樞紐方案五示意圖

圖14 離石樞紐方案六示意圖

方案四優(yōu)點：①轉(zhuǎn)向交通方向較順暢，兩互通的連接匝道長度1.8km；匝道與兩主線交叉處的高差較?。?5m），平均縱坡為3.0%。缺點是：①方案四在匝道上設(shè)3條獨立的長度分別為700、750、450m的隧道，1座200m長的大橋。②離軍高速公路上受加減速車道加寬影響，需拆遷并新建1座天橋（結(jié)構(gòu)為11+24+11m的連續(xù)剛構(gòu)）。③離軍高速公路加寬段與太中銀鐵路交叉處匝道需設(shè)置橋梁通過。

方案五：變異單喇叭A型+定向T型

方案五是通過在K71+600處設(shè)置變異單喇叭A型互通（匝道下穿主線），在離軍高速公路K4+130處設(shè)置定向T型互通（匝道下穿主線）實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向。兩互通通過1.8km長的匝道連接（主要是在三川河邊架設(shè)橋梁）。

方案五優(yōu)點是：①利用離軍高速公路現(xiàn)有跨線橋設(shè)置定向互通，施工對離軍高速通行影響較小。②兩互通的連接匝道長度1.8km，高差50m，平均縱坡2.7%。 缺點是：①多條匝道跨越三川河，對三川河的行洪有一定的影響。②三川河上匝道橋梁規(guī)模大（橋梁2.79km/4座）；多為小半徑高橋（橋梁30多米），施工難度很大。③需對舊G307部分路段進行改移。

方案六：單喇叭A型+定向T型

方案六是通過在K69+500處設(shè)置變異單喇叭A型互通（匝道上跨主線），在離軍高速公路K4+130處設(shè)置定向T型互通（匝道下穿主線）實現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向。兩互通通過3km長的匝道連接。

方案六優(yōu)點是：①利用離軍高速公路現(xiàn)有跨線橋設(shè)置定向互通，施工對離軍高速通行影響較小。②兩互通相對獨立，車輛容易識別。缺點是：①有1條匝道跨越三川河，對三川河的行洪有一定的影響。②兩互通的連接匝道較長（3km），高差較大（130m），平均縱坡較大（4.3%）。③A型互通匝道存在深挖方邊坡。④連接匝道需設(shè)橋梁跨越太中銀鐵路。⑤需對舊G307部分路段進行改移。⑥連接匝道上需修2座長度分別為550m長的隧道。

綜合各方面因素，最終確定方案一為推薦方案。

4 總結(jié)

山區(qū)互通式立交，受地形、地物、施工難易度等影響，布設(shè)較為困難，需綜合造價、占地、環(huán)境影響、施工難易度進行綜合比選。本文介紹了臨離高速五座互通樞紐的方案選型過程，希望能為以后山區(qū)互通、樞紐設(shè)計提供參考。

[1]中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司.JTG D20-2017,公路路線設(shè)計規(guī)范[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2017.

[2]中國公路工程咨詢集團有限公司.JTG/T D21-2014,公路立體交叉設(shè)計細則[S].北京：人民交通出版社股份有限公司，2014.

[3]交通部公路司.新理念公路設(shè)計指南[M].北京:人民交通出版社，2005.

[4]交通部公路司.降低造價公路設(shè)計指南[M].北京:人民交通出版社，2005.

[5]張飄，賀玉龍.互通式立交選型綜合評價研究[J].公路，2002（3）：61-65.

[6]張文博.陽江港互通式立交方案比選[J].交通科技，2016（6）：153-155.

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