長(zhǎng)武北樞紐互通式立交方案研究

趙高揚(yáng)

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710000）

0 引言

靈臺(tái)至華亭高速公路東延線工程（長(zhǎng)武至靈臺(tái)），起點(diǎn)與G70福銀高速公路（簡(jiǎn)稱G70）相接，終點(diǎn)與靈臺(tái)至華亭高速公路二期相接。長(zhǎng)武北樞紐互通位于項(xiàng)目起點(diǎn)，地處咸陽(yáng)市長(zhǎng)武縣，為本項(xiàng)目與G70長(zhǎng)鳳段交通轉(zhuǎn)換的樞紐立交，是本項(xiàng)目的控制性工程之一。

1 被交路及交通量預(yù)測(cè)

本互通被交路為G70長(zhǎng)鳳段，設(shè)計(jì)時(shí)速80km/h，路基寬度24.5m，采用瀝青混凝土路面形式?；ネ▍^(qū)范圍被交路樁號(hào)為：G70K2+370—G70K3+529.661，長(zhǎng)度1159.661m。預(yù)測(cè)2043年西安至靈臺(tái)方向交通量為22806pcu/d，靈臺(tái)至長(zhǎng)慶橋方向交通量為16212pcu/d，西安到靈臺(tái)方向?yàn)榻煌ㄖ髁鞣较颉?/p>

2 工可方案

工可階段長(zhǎng)武北樞紐互通式立交位于長(zhǎng)武縣西北長(zhǎng)武北鎮(zhèn)長(zhǎng)靈村附近，處于甘肅省鳳口主線站和陜西省長(zhǎng)武主線站之間，距離長(zhǎng)武縣城約6.4km，該處地形平坦，利于立交布設(shè)。中心樁號(hào)AK0+560，采用半定向互通方案，匝道上跨主線。被交道路為G70福銀高速。

3 互通布設(shè)要點(diǎn)

3.1 新舊道路之間的銜接

新舊道路之間的銜接，包括技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之間的銜接和新舊道路拼寬兩個(gè)方面。

互通被交路為G70，建成時(shí)間在《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（JTGB01-2014）》發(fā)布之前，利用舊標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，而本次長(zhǎng)武北樞紐互通式立交采用新標(biāo)準(zhǔn)，必須做好新舊標(biāo)準(zhǔn)之間的銜接：例如G70路基寬度24.5m，其中硬路肩寬度2.5m，而本互通長(zhǎng)慶橋至靈臺(tái)方向單車(chē)道匝道硬路肩寬度為3m，設(shè)計(jì)時(shí)在互通小鼻端之后的匝道上選取合適的漸變率進(jìn)行硬路肩寬度之間的過(guò)渡。

新建加減速車(chē)道及漸變段與G70之間存在道路拼寬，在外業(yè)階段詳細(xì)調(diào)查并測(cè)量G70構(gòu)造物情況的基礎(chǔ)上，匝道接線時(shí)避免橋涵等構(gòu)造物拼寬，選擇路基拼寬。新舊路基之間的不均勻沉降可通過(guò)開(kāi)挖臺(tái)階、鋪設(shè)土工織物等工程措施來(lái)減少二者之間的沉降差異。

3.2 施工組織問(wèn)題

在現(xiàn)狀高速公路上新建樞紐互通，無(wú)論如何進(jìn)行施工組織必然會(huì)影響現(xiàn)狀高速公路通行。主要體現(xiàn)在：匝道及加減速車(chē)道施工對(duì)原有道路正常交通流的干擾、路側(cè)凈空和視距不足影響現(xiàn)狀高速公路行駛、因施工組織造成的道路改線和分合流等。這會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)狀高速公路通行能力、服務(wù)水平的嚴(yán)重降低，進(jìn)而影響交通安全。為確保新建樞紐的順利實(shí)施及G70的暢通，須結(jié)合工程規(guī)模、工程方案、區(qū)域路網(wǎng)等情況，設(shè)計(jì)具有針對(duì)性和可行性的方案。

3.3 征地拆遷

本互通位于平原區(qū)，基本農(nóng)田區(qū)域分布較廣泛。設(shè)計(jì)前期對(duì)接國(guó)土部門(mén)，通過(guò)國(guó)土資源數(shù)據(jù)庫(kù)搜集基本農(nóng)田矢量化范圍，主線與匝道布設(shè)時(shí)，盡量減少占用基本農(nóng)田。

互通區(qū)范圍內(nèi)村莊和地方路網(wǎng)密集，在平面布設(shè)時(shí)盡量繞避居民房屋較密集的區(qū)域，減少對(duì)G312和地方道路的干擾。

3.4 合理確定工程規(guī)模

平原區(qū)路網(wǎng)密集，設(shè)計(jì)考慮相近道路合并設(shè)置構(gòu)造物等措施，降低縱斷平均填高。優(yōu)化匝道平縱面線形確定合適的匝道長(zhǎng)度，減少土方量，避免工程規(guī)模較大。

3.5 水源地

受到長(zhǎng)武縣城規(guī)劃、黑河特大橋方案和G70接線位置的制約，本互通于長(zhǎng)武縣長(zhǎng)武北鎮(zhèn)長(zhǎng)靈村接G70。長(zhǎng)靈村內(nèi)有一處鎮(zhèn)級(jí)管理的水源地，主要為長(zhǎng)靈村提供飲用水，靈臺(tái)至長(zhǎng)慶橋方向的匝道在平面布設(shè)時(shí)受到該水源地的制約。

4 互通位置研究

互通位置選擇受到被交路上現(xiàn)狀互通和服務(wù)設(shè)施間距的影響。G70自長(zhǎng)慶橋向南至長(zhǎng)武縣城南側(cè)，分別設(shè)置了鳳口停車(chē)區(qū)、鳳口互通、鳳口主線站、長(zhǎng)武主線站、長(zhǎng)武互通和長(zhǎng)武停車(chē)區(qū)，間距分別為：2km、1.5km、4km、3.9km和8.6km，沿線互通和服務(wù)設(shè)施設(shè)置密集。路線從起點(diǎn)向西布設(shè)，在陜甘省界處跨越黑河，須設(shè)置一座特大橋。結(jié)合被交路條件和黑河特大橋橋位，可選的樞紐互通位置有兩主線站之間的長(zhǎng)武北鎮(zhèn)長(zhǎng)靈村（A方案）、陜西長(zhǎng)武主線收費(fèi)站東側(cè)（B方案）和現(xiàn)狀鳳口互通（C方案）三處，見(jiàn)圖1。

圖1 長(zhǎng)武北樞紐互通式立交位置研究

4.1 A方案

A方案于長(zhǎng)靈村東側(cè)接G70，該位置位于甘肅鳳口主線站和陜西長(zhǎng)武主線站之間，從長(zhǎng)靈村開(kāi)始路線向南跨越G312后沿塬上布設(shè)，沿回朝嶺至陶家咀北側(cè)跨越黑河。

4.2 B方案

B方案于姜曹村接G70，該位置位于原長(zhǎng)武主線收費(fèi)站東側(cè)，從姜曹村開(kāi)始路線向西南延伸上跨G312，從上十里鋪村和二里半堆之間通過(guò)后從馬家塬至陶家咀南側(cè)跨越黑河。

4.3 C方案

C方案于窯店鎮(zhèn)G70現(xiàn)狀鳳口互通處接福銀高速，向西南布設(shè)在窯店鎮(zhèn)鳳口汽車(chē)站東側(cè)上跨G312后經(jīng)過(guò)北頭村西側(cè)，從東灣至羅家北側(cè)跨越黑河。

該方案將現(xiàn)狀鳳口互通（承擔(dān)G70與G312的交通轉(zhuǎn)換）改造為單喇叭樞紐互通式立交，承擔(dān)與G70的交通轉(zhuǎn)換作用，對(duì)G70上的加減速車(chē)道進(jìn)行改造，部分匝道加寬利用。在長(zhǎng)武縣良種場(chǎng)西側(cè)設(shè)置一般互通式立交（窯店互通）承擔(dān)本項(xiàng)目與G312的交通轉(zhuǎn)換，完善落地功能。

4.4 位置選定

C方案路線較長(zhǎng)工程規(guī)模較大，必須增加一座一般互通式立交承擔(dān)原鳳口互通式立交，改造現(xiàn)狀鳳口互通為樞紐互通對(duì)G70運(yùn)營(yíng)管理有很大影響，故不推薦。

A方案相對(duì)于B方案有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）沒(méi)有占用長(zhǎng)武縣規(guī)劃核心區(qū)域，為長(zhǎng)武縣城向西發(fā)展預(yù)留空間。

（2）征地拆遷規(guī)模小。

（3）B方案位于原長(zhǎng)武主線收費(fèi)站東側(cè)，與現(xiàn)狀辦公及住宿大樓有干擾。

經(jīng)綜合比選推薦A方案。

5 互通方案比選研究

5.1 交叉方式比選

本互通與G70交叉可選擇匝道上跨和匝道下穿兩種方式。G70互通區(qū)范圍內(nèi)路基填高約2～3m，若采用匝道下穿方式，須在現(xiàn)狀路基高度下挖4m以上?？紤]到平原區(qū)下挖排水不暢，頂推施工較橋梁跨越對(duì)現(xiàn)狀高速運(yùn)營(yíng)影響更大等問(wèn)題，采用匝道上跨方案。

在確定匝道上跨方案的基礎(chǔ)上，考慮征地拆遷等控制因素，擬定了兩個(gè)方案進(jìn)行比選：

5.2 方案一

該方案采用梨形互通式立交形式，A、B匝道上跨福銀高速。匝道設(shè)計(jì)速度其中B、C、D采用50km/h，A匝道為40km/h。A、B、D匝道均采用單車(chē)道出入口的雙車(chē)道匝道，路基寬10.5m。D匝道采用單車(chē)道匝道，路基寬9m。

方案設(shè)計(jì)考慮避讓福銀高速北側(cè)水源地，盡可能將A匝道與福銀高速的交叉點(diǎn)貼近朱家村天橋。作為最高層匝道，A匝道在跨越B匝道后快速下坡，降低水源地附近匝道填方高度，避免對(duì)水源地造成影響。

5.3 方案二

方案二互通形式、匝道設(shè)計(jì)速度和出入口均與方案一一致。

初步方案對(duì)接陜西省交通廳后，將左轉(zhuǎn)車(chē)道出口放置在左側(cè)，既A匝道位于D匝道內(nèi)側(cè)。側(cè)重點(diǎn)在于提高各個(gè)匝道指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，使車(chē)輛高效進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換。所以本方案在布設(shè)時(shí)盡可能平衡長(zhǎng)靈村與朱家村的房屋拆遷，降低工程量，后期對(duì)水源地進(jìn)行還建恢復(fù)。

方案一、二如圖2所示。

圖2 長(zhǎng)武北樞紐互通式立交方案研究

5.4 方案比選

對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行同深度比選，從立交功能、工程規(guī)模等方面綜合分析，擇優(yōu)推薦，見(jiàn)表1～2。

表1 長(zhǎng)武北樞紐互通立交路線指標(biāo)對(duì)比表

（1）幾何指標(biāo)

綜合表1分析，方案二的匝道平縱指標(biāo)較為均衡，方案一在主流方向指標(biāo)優(yōu)于方案二，但是考慮避讓水源地，導(dǎo)致次流左轉(zhuǎn)方向匝道半徑較小。

（2）工程規(guī)模

從表2分析，A線方案一工程規(guī)模較大，但是占地較少，未對(duì)既有水源地造成影響。

表2 長(zhǎng)武北樞紐互通立交工程規(guī)模對(duì)比表

5.5 互通方案選定

綜合上述分析，方案一在占地規(guī)模上優(yōu)于方案二，但是方案二在指標(biāo)、工程規(guī)模、快速及高效進(jìn)行交通轉(zhuǎn)換上更有優(yōu)勢(shì)。與水源地管理部門(mén)溝通后，明確表示不同意水源地拆遷復(fù)建方案，遵循當(dāng)?shù)卣囊?，推薦方案一。

6 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目在設(shè)計(jì)時(shí)注意以下要點(diǎn)，供同類(lèi)在現(xiàn)狀高速公路上新增樞紐互通式立交的項(xiàng)目參考：

（1）選擇互通布設(shè)位置須考慮現(xiàn)狀高速既有互通、服務(wù)設(shè)施的設(shè)置情況，結(jié)合主線方案的擬定選擇合適的位置接線。

（2）可考慮利用現(xiàn)狀高速上既有互通改建為樞紐的方案，在現(xiàn)狀高速或者新建高速的合適位置新建一座一般互通式立交“落地”；或者把既有互通改造為“樞紐+落地”的復(fù)合型互通方案。

（3）注意新舊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的銜接；新建匝道與現(xiàn)狀高速主線拼寬盡量選擇路基拼寬，避免橋梁拼寬的設(shè)計(jì)和施工，利用工程技術(shù)手段減少新舊路基之間的不均勻沉降。

（4）平原區(qū)控制因素較多，盡量減少占用基本農(nóng)田，繞避村莊減少拆遷，減少對(duì)地方道路的干擾，在保證構(gòu)造物凈空的基礎(chǔ)上合理壓低平均填高控制工程規(guī)模。

（5）互通式立交服務(wù)城鎮(zhèn)，但與城鎮(zhèn)之間需要保證一定距離，避免分割。前期資料收集注意城鎮(zhèn)規(guī)劃，為遠(yuǎn)期發(fā)展預(yù)留空間。

（6）互通方案選擇需要進(jìn)行利益相關(guān)者分析，充分考慮當(dāng)?shù)卣熬用竦囊庖?jiàn)，了解其利益構(gòu)成、需求和困難。對(duì)于本項(xiàng)目所在長(zhǎng)武縣，因地形和氣候影響造成嚴(yán)重缺水，在方案選擇中水源地對(duì)方案的決策起到了決定性的作用。