高速公路互通立交與服務區(qū)合并設計探討

陳 卓

（天津市政工程設計研究總院有限公司 長沙分公司，湖南 長沙 410008）

隨著我國高速公路建設的發(fā)展，山區(qū)高速公路的建設越來越多，考慮到山區(qū)地形條件復雜，特別是近年對“三區(qū)三線”的嚴格控制，對項目建設方案的擬定提出了更高要求。高速公路互通立交與服務區(qū)合并建設，在滿足服務區(qū)、互通式立交基本功能的同時，通過匝道靈活布線，減少了對山體的開挖，保護了生態(tài)，節(jié)省了建設用地。

高速公路互式立交與服務區(qū)合并建設雖早有案例，但具體情況又千差萬別。張圣等［1］針對市內高速公路土地資源緊缺這一特點展開了多方案論述，最終達到有效節(jié)約土地資源、減小工程費用的目的；陳龍［2］針對工程規(guī)模和占地面積規(guī)模2個主要控制標準展開多方案比選，通過變換互通形式實現(xiàn)工程規(guī)模與占地面積的雙贏；陳建宗等［3］在不改變互通立交布置形式的前提下，通過靈活布設匝道，對服務區(qū)場地結合立交空檔布設進行了多方案比選。

以上研究主要針對節(jié)約用地、工程規(guī)模展開論述，對如何結合周邊地形開發(fā)風景資源，兩種交通合并建設中的容錯設計以及互通立交分合流交織區(qū)等細節(jié)處理上的思考均未涉及?？紤]互通立交與服務區(qū)合并建設的復雜性，特別是山區(qū)高速公路用地、地形等受限條件更多的特點，本文通過湖南某山區(qū)高速公路互通立交與服務區(qū)合并建設方案的介紹與探討，為類似項目的設計及建設提供有價值的參考。

1 工程概況

湖南某山區(qū)高速公路互通立交設置于湖南沅水南岸，主要功能是與沅水北岸的另一座互通立交共同實現(xiàn)沅水兩岸的交通連系。被交叉道路為X004 改路，路基寬7.5 m，設計速度30 km/h。互通立交與服務區(qū)合并建設。

2 互通立交布設受控因素

互通立交與服務區(qū)合并建設受控因素較多，主要有：橋位選址和橋梁方案、地形地貌條件、互通連接線、隧道工程和生態(tài)紅線等。見圖1。

圖1 互通平面受控因素

服務區(qū)與互通式立交的合并設置應符合下列規(guī)定［4］：

1）當主線單向為雙車道時，隧道與前方主線出口之間的最小凈距不宜＜400 m；

2）互通立交和服務區(qū)的交通流線應統(tǒng)一布置，在保證互通立交匝道連續(xù)和便捷的前提下應簡化交通流線的組合；

3）互通立交和服務區(qū)在主線上的出入口宜合并為單一的出入口；

4）服務區(qū)宜利用互通立交內部用地進行布置并宜分設于主線兩側，當條件受限時，服務區(qū)可集中設于主線一側；

5）具有良好的過載保護功能。當扭矩過載時，兩半聯(lián)軸器（主、從動軸）產生滑脫，實現(xiàn)過載保護，提高了整個電動機驅動系統(tǒng)的可靠性，也可作為離合器使用。

5）當受地形、用地條件限制或為利用風景資源時，服務區(qū)可設置于互通立交外部，其間利用匝道相連接。

本互通立交與服務區(qū)合并建設位置受橋位選址及隧道洞口位置影響，因此互通立交位置唯一。

當服務區(qū)與互通立交合并設置時，交通流線數(shù)量及交通組織的復雜程度明顯增加。若服務區(qū)單側布置，則所有的交通組織流線大部分集中在主線一側，而山區(qū)高速公路匝道分合流舒展空間有限，交通組織難度加大；服務區(qū)設于外部，雖然有利于互通立交的交通組織設計，但會造成服務區(qū)車流上下主線繞行距離偏遠且建設用地規(guī)模偏大，填挖工程量較大；服務區(qū)分設于主線兩側時交通組織流線均勻分布，更加符合駕駛人的習慣行為且建設用地也相對集中，對山區(qū)高速公路更適合。因此，考慮到本項目地形特點，服務區(qū)與互通立交合并建設在方案擬定時更趨向于選擇服務區(qū)分設于主線兩側的布置形式。

3 互通立交設計方案

3.1 設計指標

1）平縱面設計。主線長1 640 m，平曲線最小半徑1 500 m，最大縱坡2.0%，最小凹形豎曲線半徑12 000 m；匝道最小圓曲線半徑60 m，最大縱坡-3.95%，凸形豎曲線最小半徑900 m，凹形豎曲線最小半徑900 m。

2）匝道路基寬度?；ネ⒔籅 匝道局部及G 匝道采用雙車道匝道斷面，標準路基寬度10.5 m。其余匝道均采用9.0 m寬單車道匝道斷面。

3）超高及加寬。互通立交內主線及匝道超高均采用線性漸變過渡，單向匝道設置單向橫坡?？紤]貨車的行車安全，匝道最大超高值采用6.0%。

4）加減速車道設計。一般路段單車道匝道減速車道按直接式設計，長度≮125 m，減速車道漸變段長90.0 m；主線1 500 m圓曲線右側單車道匝道減速車道按平行式設計，長度≮135 m，減速車道漸變段長80.0 m；單車道匝道加速車道按平行式設計，長度≮200 m，加速車道漸變段長80.0 m。

3.2 方案優(yōu)化

初步設計A 匝道下穿主線，設置平面圓曲線半徑50 m合流至服務區(qū)貫通匝道B。見圖2。

圖2 初步設計方案

該方案限制了B、C 匝道的標高，同時限制了服務區(qū)場坪標高，導致兩個場區(qū)和兩條匝道標高較低，均處于深挖路段，土石方規(guī)模較大且平面指標較低，不利于行車安全。

施工圖方案調整了連接線平縱面，將原A 匝道出收費廣場后的路段改為連接線改路，整體抬高A 匝道縱面高程，實現(xiàn)了A匝道上跨主線，A匝道的平面半徑也由50 m 調整至60 m。A 匝道上跨主線后適當拉開B 匝道與A 匝道之間的距離，B 匝道和服務區(qū)場坪標高則順勢抬高，從而減少整體開挖，減少了土石方數(shù)量。見圖3。

圖3 調整后的方案

A 匝道上跨主線后車流由從服務區(qū)入口合流調整至單獨與主線合流，消除了A 匝道車流誤入服務區(qū)的可能；同時避免受到B、G 匝道分流的影響，消除了多個分合流點之間的干擾，提高了行車安全性。

通過靈活利用地形條件，調整連接線縱面設計，從有利于互通立交匝道布設著手進行優(yōu)化，減少了土石方規(guī)模，棄方量較初步設計減少了118.895萬m3，達到了減少建設用地面積的目的，占地面積較初步設計減少了46 000 m2。但互通立交和服務區(qū)整體標高上抬，互通立交范圍內的主線橋梁和匝道橋梁長度均有所增加，較初步設計長371.5 m。

3.3 設計特點

3.3.1 匝道容錯設計

從駕駛人角度出發(fā)，在方案優(yōu)化階段調整A 匝道，設計時消除了A 匝道行駛車流誤入服務區(qū)的交織點?？紤]到D 匝道在進入服務區(qū)前分流出高速公路，為防止車輛錯過D 匝道分流點而誤入服務區(qū)，在G 匝道設置與服務區(qū)連通的應急出口，平常時段不開放交通，僅供緊急情況下誤行至服務區(qū)的車輛通過應急出口進入互通交通匝道出高速公路。見圖4。

圖4 應急出口布置

3.3.2 結合周邊環(huán)境設置觀景平臺

考慮到服務區(qū)周邊環(huán)境較好且附近沅水為國家級濕地公園，而本項目與沅水兩岸自然風光的優(yōu)美相得益彰，在沅水岸側服務區(qū)設置了1處觀景平臺；不僅為服務區(qū)休息的司乘人員提供了新的選擇，也拓展了服務范圍，提升了交通服務人民的內涵，創(chuàng)新了服務區(qū)新運營模式。

3.4 設計注意事項

1）由于互通立交與服務區(qū)聯(lián)合設置，交通流線數(shù)量及交通組織的復雜程度明顯增加。需要注意匝道連續(xù)分合流間距是否滿足相關要求［4］；部分匝道的橫斷面寬度選擇應滿足二次分合流設置的需要。

2）從服務區(qū)出口駛出的車流上主線路徑與匝道進出高速公路的車流路徑存在沖突且服務區(qū)出口位置距匝道分流鼻端距離過短，造成交織段，存在不確定的安全隱患。考慮到本互通交通量較小，加強標志牌指引、警示，以降低安全風險。見圖5。

圖5 服務區(qū)出口位置交織段

3）服務區(qū)在主線兩側分開布置，左右服務區(qū)之間設置了連接通道，能否利用服務區(qū)內部通道，從而減少外部匝道布設，實現(xiàn)更為緊湊的布置形式，達到節(jié)約建設用地的目的，值得進一步研究。

4 結語

1）山區(qū)高速公路的建設受地形、地質等條件的限制，橋隧占比普遍較大，如何在符合交通整體規(guī)劃的走廊帶合理選擇互通立交和服務區(qū)的位置是設計的重點之一；采用互通立交與服務區(qū)合并建設的形式，在降低工程規(guī)模、節(jié)約建設用地、減少建設投資等方面效果明顯。

2）互通立交與服務區(qū)合并建設對交通組織設計提出了更高要求?？紤]到山區(qū)高速公路互通立交交通量普遍較小，設計中匝道宜充分結合實際地形及周邊環(huán)境展線，合理考量交通組織設計，盡量減少或消除交織沖突點，完善必要的交通標志標牌。

3）結合大橋的景觀效果和河道兩岸的自然風光，在服務區(qū)附近設置觀景平臺，打造交旅結合的服務設施，創(chuàng)新服務區(qū)運營模式，在山區(qū)高速公路建設中值得借鑒與推廣。

4）容錯性設計是對交通組織設計一個必要補充與修訂，宜做為類似項目考慮的因素之一。