張家界西樞紐互通方案設(shè)計(jì)與分析

宋智

(湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410000)

張家界西樞紐互通位于湖南省桑植至張家界高速公路終點(diǎn)，主要為桑張(桑植—張家界)與張花(張家界—花垣)高速公路的交通轉(zhuǎn)換提供服務(wù)。其中桑植往返張家界為主流交通方向，交通量為1 369 pcu/h；桑植往返花垣方向?yàn)榇我煌ǚ较?，交通量?30 pcu/h。

1 互通接入點(diǎn)論證

根據(jù)互通被交道張花高速公路的縱坡條件和沿線地形條件，在方案研究階段對(duì)桑張高速公路接入點(diǎn)進(jìn)行多方案論證，對(duì)應(yīng)于各接入位置的線位分別為工可線位、K線位、B線位(見圖1)。

圖1 互通接入點(diǎn)位置的線位示意圖

(1)工可線位。叉心位置為張花高速公路K17+200左右，設(shè)置在該位置存在以下缺點(diǎn)：1)張花高速公路K17+240—640段縱坡為5.0%，超過規(guī)范中在設(shè)計(jì)速度為80 km/h的主線上設(shè)置互通時(shí)主線縱坡極限值不得大于4.0%的規(guī)定。2)張花高速公路K16+588處設(shè)有茅溪河大橋(36×30 m連續(xù)T梁)，如互通接入點(diǎn)設(shè)于此，則桑植往返張家界方向匝道全部侵入茅溪河特大橋，大橋需加寬，造價(jià)高，施工難度大。

(2)B2線位。由于交通量的需要，桑植往返張家界方向設(shè)置為雙車道。根據(jù)雙車道出入張花高速公路設(shè)置輔助車道及漸變段的距離要求，以輔助車道及漸變段不侵入茅溪河大橋進(jìn)行控制，得到距離張家界方向最近的接入點(diǎn)為張花高速公路K18+590。互通接入點(diǎn)設(shè)于此存在如下缺點(diǎn)：1)張花高速公路K17+940—K18+440段縱坡為5.0%，超過規(guī)范中在設(shè)計(jì)速度為80 km/h的主線上設(shè)置互通時(shí)主線縱坡極限值不得大于4.0%的規(guī)定。2)張花高速公路K18+000—K19+300段靠近茅溪河，該段范圍內(nèi)茅溪河兩岸河岸較陡，落差將近100 m，若將互通接入點(diǎn)設(shè)于此，則桑張高速公路跨越茅溪河處橋梁墩高太大，且從桑張高速公路上分、合流的匝道需跨越茅溪河形成高墩，互通范圍內(nèi)橋梁數(shù)量增加，造價(jià)升高，施工難度大。

(3)K線位。避開張花高速公路縱坡過大的路段及茅溪河的影響，得到互通范圍內(nèi)主線縱坡條件滿足規(guī)范要求且距離張家界方向最近的接入點(diǎn)為張花高速公路K19+750—900。該位置為較適宜的接入點(diǎn)位置，理由如下：1)互通接入點(diǎn)以東往張家界方向張花高速公路在K19+000—650范圍內(nèi)縱坡平緩，只有0.5%，有利于互通主流方向匝道進(jìn)出張花高速公路，匝道縱坡條件較好。2)互通主體范圍內(nèi)地形地貌較簡(jiǎn)單，房屋等建筑少，拆遷成本低。

綜上，工可線位的接入點(diǎn)存在主線縱坡不滿足規(guī)范要求且需加寬茅溪河特大橋等缺點(diǎn)；B2線位的接入點(diǎn)存在主線縱坡不滿足規(guī)范要求且互通范圍內(nèi)橋梁數(shù)量多、局部橋墩較高等缺點(diǎn)；K線位的接入點(diǎn)能較好地解決工可線位及B2線位接入點(diǎn)存在的缺點(diǎn)。因此，確定將互通接入點(diǎn)設(shè)在K線位終點(diǎn)。

2 互通方案比較

根據(jù)交通量需要，桑植往返張家界方向匝道設(shè)為單向雙車道匝道，設(shè)計(jì)速度為60 km/h，路基寬度為10.5 m；桑植往返花垣方向匝道設(shè)為單向單車道匝道，設(shè)計(jì)速度為40 km/h，路基寬度為8.5 m。設(shè)計(jì)3種互通方案進(jìn)行比選。

(1)方案一：叉心樁號(hào)為張花高速公路K19+784.483，互通形式為A形單喇叭，桑張高速公路上跨張花高速公路(見圖2)?；ネǚ秶鷥?nèi)主線技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，豎曲線滿足視距要求，通視狀況良好；互通內(nèi)環(huán)半徑50 m，匝道最大縱坡3.68%。E匝道拉長(zhǎng)布置在遠(yuǎn)離張花高速公路的山體上，雖然一定程度上增加了用地?cái)?shù)量，但由于避開了山谷間的低洼地帶，使其免于布置匝道橋。該方案工程量適中。缺陷是D匝道分流端的輔助車道和漸變段進(jìn)入茅溪河畔張花高速公路上的擋土墻，造成施工和改造困難。總建安費(fèi)4 565萬元。

圖2 互通方案一

(2)方案二：叉心樁號(hào)為張花高速公路K19+760.232，互通形式為變形單喇叭，桑張高速公路上跨張花高速公路(見圖3)?；ネǚ秶鷥?nèi)主線技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，豎曲線滿足視距要求，通視狀況良好；互通內(nèi)環(huán)半徑50 m，匝道最大縱坡4.0%。E匝道采用70 m半徑上跨張花高速公路后掉頭合流進(jìn)入張花高速公路。該方案的缺陷是匝道分流端的輔助車道和漸變段進(jìn)入茅溪河畔張花高速公路上的擋土墻，造成施工和改造困難；土石方數(shù)量和跨線橋數(shù)量較大；E匝道走向與行駛預(yù)期不符，易引起誤判?？偨ò操M(fèi)61 330萬元。

圖3 互通方案二

(3)方案三：叉心樁號(hào)為K19+888.935，互通形式為A行單喇叭，利用張花高速公路上的橋梁，桑張高速公路下穿張花高速公路?；ネǚ秶鷥?nèi)主線技術(shù)指標(biāo)滿足規(guī)范要求，豎曲線滿足視距要求，通視狀況良好；互通內(nèi)環(huán)半徑為50 m，匝道最大縱坡為4.0%。布設(shè)線位時(shí)避讓了西南象限房屋密集地帶。該方案完全避免了對(duì)張花高速公路擋土墻的影響，平縱指標(biāo)高，工程量最小，無新建橋梁。總建安費(fèi)3 480萬元。

圖4 互通方案三

(4)3種方案的工程量比較見表1。綜合分析，推薦采用方案三。

表1 3種互通方案的工程量比較

3 結(jié)語

如何正確把握互通式立交設(shè)計(jì)要素，合理選定互通式立交位置，正確選擇立交形式，準(zhǔn)確應(yīng)用各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，對(duì)保證互通立交具有完善的交通功能、較高的服務(wù)水平、行車安全舒適、工程造價(jià)低、占用土地少和拆遷建筑物少等至關(guān)重要。經(jīng)過張家界西樞紐互通的位置論證和方案設(shè)計(jì)，體會(huì)如下：1)互通式立交必須保持交通功能和建設(shè)規(guī)模協(xié)調(diào)統(tǒng)一，滿足高速公路交通需要。2)互通的位置確定及形式選擇對(duì)局部路段的路線走向及造價(jià)影響非常大。3)根據(jù)交通量，在滿足功能需要的條件下，立交方案不宜采用高大、多層橋梁結(jié)構(gòu)，盡量采用行駛簡(jiǎn)單、造價(jià)較低的互通方案。4)選擇互通位置時(shí)，盡量選擇從既有橋梁下通過，既節(jié)約用地，又節(jié)約造價(jià)。