高速公路路線與互通設(shè)計(jì)及案例分析研究

倪 雷

(華設(shè)設(shè)計(jì)集團(tuán)股份有限公司，江蘇 南京 210014)

0 引言

為了更好地科學(xué)合理地進(jìn)行高速公路路線設(shè)計(jì)，可以結(jié)合相應(yīng)互通設(shè)計(jì)方案，在一定程度上提升交通壓力緩解效果以及公路通行便利性，有利于降低交通事故壓力。在實(shí)際高速公路路線互通設(shè)計(jì)中，需要加強(qiáng)對(duì)公路項(xiàng)目功能了解，并明確設(shè)計(jì)期間相關(guān)要素、原則、內(nèi)容以及相關(guān)要點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際案例進(jìn)行具體設(shè)計(jì)研究，分析高速公路路線的互通設(shè)計(jì)，以此為路線具體設(shè)計(jì)提供科學(xué)合理的指導(dǎo)。

1 互通設(shè)計(jì)下的高速公路項(xiàng)目功能

設(shè)計(jì)互通高速公路路線期間，需要設(shè)計(jì)好高速公路和其他道路交叉區(qū)域建設(shè)方案，嚴(yán)格按照J(rèn)TG D20—2017《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)確定具體方案，同時(shí)設(shè)計(jì)期間需要確定相關(guān)參數(shù)：(1)主線速度100 km/h；(2)常規(guī)互通匝道速度40 km/h；(3)樞紐型互通匝道速度60 km/h；(4)互通設(shè)計(jì)公路年限20年[1]。為了保證設(shè)計(jì)滿足實(shí)際需求，需要完善高速公路功能，確保具備服務(wù)功能與樞紐功能。一是服務(wù)功能。在高速公路路口車輛進(jìn)入或駛出通道以車輛集散功能為主，這種設(shè)計(jì)方式可以為人們?nèi)粘３鲂幸约敖煌ㄟ\(yùn)輸提供極大便利，使得設(shè)計(jì)的高速公路具備良好的服務(wù)性功能。通常而言，互通立交橋形式的公路在性能方面服務(wù)功能更為良好，此類公路主要建設(shè)在城鎮(zhèn)區(qū)域，可以為不同道路間銜接提供方便。同時(shí)需要將高速收費(fèi)站設(shè)置在道路出口位置，以此為高速公路后期修補(bǔ)工作提供財(cái)力方面的有力支持。二是樞紐功能?；ネㄊ礁咚俟吩O(shè)計(jì)中，需要至少兩條道路相交區(qū)域，對(duì)交通道路展開(kāi)互通設(shè)計(jì)，以此保證車輛方向轉(zhuǎn)換便利性。互通式交通道路建設(shè)后，可以為車輛向多個(gè)方向行駛提供便利，使得互通式設(shè)計(jì)區(qū)域形成了交通樞紐[2]。

2 高速公路路線互通設(shè)計(jì)要素

在高速公路建設(shè)中，路線互通設(shè)計(jì)作為其中的重要環(huán)節(jié)，需要采用合理的道路設(shè)計(jì)方式并進(jìn)行適當(dāng)優(yōu)化，不僅能夠有效緩解交通壓力，為人們?nèi)粘＼囕v出行提供便利，又可以有效降低交通事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[3]。為了確保設(shè)計(jì)的方案能夠切實(shí)滿足區(qū)域公路建設(shè)需求，應(yīng)對(duì)既定區(qū)域中道路交通運(yùn)行狀況展開(kāi)分析和調(diào)查工作，以期為運(yùn)輸工具出行提供安全保證，并發(fā)揮高速公路路線中的互通設(shè)計(jì)功能和優(yōu)勢(shì)，結(jié)合道路建設(shè)需求以及區(qū)域地形、地勢(shì)等，對(duì)區(qū)域內(nèi)交通路網(wǎng)進(jìn)行完善。

為了保證整體設(shè)計(jì)水平，必須對(duì)相關(guān)設(shè)計(jì)要素進(jìn)行控制，設(shè)計(jì)要素主要包含以下2個(gè)方面。(1)設(shè)計(jì)人員因素。由于設(shè)計(jì)人員是主要執(zhí)行者，這就需要加強(qiáng)對(duì)設(shè)計(jì)人員因素的影響。主要表現(xiàn)在設(shè)計(jì)人員專業(yè)能力和水平不足，若未能充分思考路線設(shè)計(jì)中的相關(guān)因素，會(huì)對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性產(chǎn)生影響。由于公路設(shè)計(jì)中對(duì)設(shè)計(jì)要求不斷提高，導(dǎo)致性能和缺陷愈加突出，必須提升對(duì)設(shè)計(jì)人員素質(zhì)能力的關(guān)注程度。(2)技術(shù)因素。高速公路路線設(shè)計(jì)有關(guān)技術(shù)是保證整體設(shè)計(jì)質(zhì)量的關(guān)鍵性因素，若在設(shè)計(jì)中使用的相關(guān)技術(shù)未能滿足實(shí)際需求，會(huì)導(dǎo)致特殊環(huán)境下公路施工效果降低，甚至在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)無(wú)法選用設(shè)計(jì)路線和方案。近年來(lái)，我國(guó)基建技術(shù)快速發(fā)展，提升了公路施工建設(shè)質(zhì)量，但存在的問(wèn)題導(dǎo)致互通公路建設(shè)中難以達(dá)到理想效果。(3)外界環(huán)境。高速公路路線設(shè)計(jì)質(zhì)量與外部環(huán)境存在密切聯(lián)系，受外部環(huán)境影響較大，尤其是一些地形環(huán)境惡劣區(qū)域。同時(shí)受當(dāng)前技術(shù)水平影響，一些公路在特定環(huán)境施工建設(shè)中必須結(jié)合外部環(huán)境條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，不可隨意更換路線，需要結(jié)合地形進(jìn)行高速公路互通設(shè)計(jì)，如圖1所示。

圖1 結(jié)合地形設(shè)計(jì)的高速公路互通

3 高速公路路線互通設(shè)計(jì)原則

在高速公路路線互通設(shè)計(jì)中，為了保證公路設(shè)計(jì)質(zhì)量，確保設(shè)計(jì)方案滿足道路設(shè)計(jì)需求，應(yīng)明確路線互通設(shè)計(jì)原則，主要表現(xiàn)在以下6個(gè)方面[4]。

3.1 資源節(jié)約型原則

在進(jìn)行高速公路路線設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合多個(gè)方面要求設(shè)計(jì)不同方案，并對(duì)比不同方案，加強(qiáng)對(duì)高速公路工程質(zhì)量控制，控制好工程項(xiàng)目施工成本。

3.2 建設(shè)環(huán)保型原則

現(xiàn)代化高速公路路線設(shè)計(jì)中，必須響應(yīng)現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展理念，將低碳、環(huán)保、綠色等理念融入具體設(shè)計(jì)中，以此促使建設(shè)的高速公路工程能夠與建設(shè)區(qū)域周邊環(huán)境、社會(huì)機(jī)制實(shí)現(xiàn)全面協(xié)調(diào)發(fā)展，并通過(guò)對(duì)各項(xiàng)資源合理配置和利用，加快建立環(huán)境友好型高速公路。

3.3 以人為本原則

為了保證高速公路互通設(shè)計(jì)整體合理性，滿足人們出行需求，提升出行質(zhì)量，需要嚴(yán)格按照安全、舒適原則進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保設(shè)計(jì)方案符合公路建設(shè)需求。

3.4 協(xié)同原則

考慮到高速公路路線途經(jīng)地區(qū)的水文、地質(zhì)條件、自然環(huán)境等因素，需要加強(qiáng)高速公路建設(shè)與地區(qū)農(nóng)業(yè)、工業(yè)間的協(xié)同性，力求公路互通建設(shè)不會(huì)對(duì)地區(qū)發(fā)展產(chǎn)生影響。同時(shí)需要思考沿線地區(qū)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)、地區(qū)居民生活生產(chǎn)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平等，從而保證道路整體協(xié)同設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3.5 經(jīng)濟(jì)性原則

高速公路設(shè)計(jì)選線期間必須遵循經(jīng)濟(jì)性原則，提升公路建設(shè)效益具有重要作用。高速公路的建設(shè)會(huì)消耗大量資金，且在運(yùn)行期間也需要持續(xù)增加資金進(jìn)行工程修補(bǔ)和養(yǎng)護(hù)。但在高速公路建成后，由于公路使用壽命有限，對(duì)行駛車輛收取的費(fèi)用難以彌補(bǔ)后期運(yùn)行維護(hù)需求。另外，我國(guó)很多高速公路穿行區(qū)域處于山區(qū)，導(dǎo)致地形較為復(fù)雜，需要適當(dāng)進(jìn)行改造，這提高了高速公路在建設(shè)資金和技術(shù)方面的投入力度。因此，高速公路方案的選擇應(yīng)當(dāng)結(jié)合地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展情況，借助旅游業(yè)、服務(wù)業(yè)等，提高高速公路使用頻率，以此提升公路建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性。

3.6 安全性原則

高速公路選型和設(shè)計(jì)應(yīng)將安全作為首要原則，確保高速公路項(xiàng)目本身的安全性、持久性和耐用性。設(shè)計(jì)期間應(yīng)重點(diǎn)考慮泥石流災(zāi)害、地震活動(dòng)、山體滑坡等因素。路線應(yīng)盡可能避免選擇地基較軟的斷層區(qū)，必要時(shí)進(jìn)行加固處理，力求提升線路的安全性。

4 公路路線互通設(shè)計(jì)案例分析

高速公路互通設(shè)計(jì)中，需要充分考慮方案在實(shí)際應(yīng)用中的可行性。以某高速公路作為研究案例，該公路起點(diǎn)在C區(qū)，終點(diǎn)位于高速公路邊界。公路設(shè)計(jì)呈南北走向，將南北區(qū)域連接起來(lái)，能夠維持整體道路通暢性。此類型公路項(xiàng)目道路相對(duì)較少，需要穿過(guò)大量崎嶇地形，導(dǎo)致設(shè)計(jì)期間缺乏可參考的經(jīng)驗(yàn)。路線互通設(shè)計(jì)時(shí)，需要結(jié)合公路路線以及互通設(shè)計(jì)規(guī)范，充分考慮道路交通規(guī)范、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、道路管理情況、地理環(huán)境以及城鎮(zhèn)布局等，并對(duì)設(shè)計(jì)的不同方案進(jìn)行比較，確定布置區(qū)域以及具體設(shè)計(jì)方式[5]。然后結(jié)合公路施工區(qū)域?qū)嶋H情況進(jìn)行調(diào)查，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)建設(shè)規(guī)劃的具體原因研究，并在比例為1∶10 000的地形圖上展開(kāi)具體路線規(guī)劃，將K線、K2線、A線、B線、C線、D線、E線、F線和G線幾種方案篩選出來(lái)，具體路線如圖2所示。此外，對(duì)于高速公路沿線地區(qū)，需要綜合考慮高速公路互通設(shè)計(jì)路線中的具體地質(zhì)情況、建設(shè)的公路對(duì)周邊社會(huì)環(huán)境的影響、地區(qū)實(shí)際設(shè)計(jì)規(guī)劃，并深入調(diào)查項(xiàng)目路線方案，最終獲得最佳K線貫通方案。

圖2 路線線位情況

該項(xiàng)目規(guī)劃公路路線的過(guò)程中，整個(gè)線路都能通過(guò)K線來(lái)連接，比起其他公路路線方案，K線方案為最佳方案。在圖2的線路中，C線、B線、K線能夠比較終點(diǎn)段路線、公路路線終點(diǎn)方案，K2線、A線、K線能夠比較起點(diǎn)段路線、公路路線起點(diǎn)方案。在測(cè)量階段，將工程項(xiàng)目中的路線走廊帶作為參照進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)工作，從比例為1∶10 000的地形圖中找尋公路路線的可行性規(guī)劃。經(jīng)過(guò)全面的勘察工作，初步將K線方案制定出來(lái)作為貫通方案，并制定B線和A線，使其成為K線的對(duì)比線。經(jīng)過(guò)政府部門意見(jiàn)的聽(tīng)取、勘測(cè)內(nèi)容的研究和周圍地理狀況的參考，完成橫向測(cè)驗(yàn)、縱向測(cè)驗(yàn)以及平向測(cè)驗(yàn)后，獲得A，B這兩條對(duì)比線路，若具有對(duì)比價(jià)值，便前往實(shí)地進(jìn)行放線工作，全方位、深層次地進(jìn)行對(duì)比。按照對(duì)比結(jié)果，與B線和A線的實(shí)際情況相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)二者各方面條件和K線方案相比都不具備優(yōu)勢(shì)，因此該項(xiàng)目將K線方案用于公路路線的最初推薦方案。

詳細(xì)來(lái)講，A線方案不符合平面方向的線形要求，在A線上，某大橋的R2 000 m平曲線上有彎橋方案，實(shí)際的路程高于K線232.183 m，存在較大差距。B線方案不符合縱面方向的線形要求，在B線上，隧道出口和進(jìn)口的位置存在劣勢(shì)，實(shí)際的路程高于K線62.326 m，依然有較大差距，因此將B線和A線的對(duì)比線路作為經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)性程度相同的公路路線方案。經(jīng)過(guò)初步整理、調(diào)整、分析和對(duì)比，該方案建議在公路主線上實(shí)施K線方案，具體路程是83.6 km，B線和A線為深度對(duì)比、設(shè)計(jì)期間的對(duì)比對(duì)象。B對(duì)比線具體路程是13.5 km，A對(duì)比線具體路程是24.5 km，在總線路的長(zhǎng)度中，對(duì)比線占比約為40%。

從目的上看，該公路路線互通主要是為了調(diào)整C區(qū)城市、B區(qū)和A區(qū)高速間的交通狀況，對(duì)交叉立體樞紐式公路路線進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中：B區(qū)高速需要和A區(qū)高速采用彼此相符的設(shè)計(jì)，公路路基的寬度是35 m，公路設(shè)計(jì)速度為120 km/h；C區(qū)城市環(huán)線處于此互通部分的公路路基寬度由34 m改為27 m，五車道上的高速公路更改成四車道的高速公路，公路設(shè)計(jì)速度是100 km/h，布置的互通影響區(qū)內(nèi)容包括魚(yú)塘、農(nóng)田等，位置接近湖區(qū)。滿足所有轉(zhuǎn)向交通量的各項(xiàng)要求后，應(yīng)兼顧工程經(jīng)濟(jì)性、公路協(xié)調(diào)性、環(huán)境適應(yīng)性等。而工程項(xiàng)目處在蓄洪區(qū)的范圍內(nèi)，C區(qū)環(huán)線上橋梁路段居多，其路基的土料填筑高度相對(duì)較高，其高程設(shè)計(jì)比蓄洪水高出1 m，并與此高速公路彼此交錯(cuò)，采用上跨舉措，充分考慮防洪目的，在互通部分的主線實(shí)施橋梁上跨，在互通匝道實(shí)施架設(shè)橋梁，因此互通工程較為龐大?；ネú糠謱⑽遘嚨赖母咚俟芬?guī)劃當(dāng)作參考，與C區(qū)環(huán)線新街的互通距離相對(duì)較短，長(zhǎng)度為1.5 km，滿足互通設(shè)計(jì)的最小間距規(guī)定。除此之外，該工程注重互通設(shè)計(jì)與景觀規(guī)劃相結(jié)合，開(kāi)展了互通綠化工作。

5 結(jié)語(yǔ)

總之，落實(shí)互通設(shè)計(jì)工作可為車輛集散疏通提供有力支持，對(duì)緩解城市交通壓力具有重要作用。同時(shí)在相應(yīng)設(shè)計(jì)原則指導(dǎo)下展開(kāi)具體設(shè)計(jì)，能夠營(yíng)造良好的車輛行駛條件，并為車輛在高速公路中的行駛提供便利。因此，必須加強(qiáng)對(duì)高速公路路線的互通設(shè)計(jì)研究，關(guān)注設(shè)計(jì)期間資源節(jié)約、建設(shè)環(huán)保、以人為本、環(huán)境協(xié)同、經(jīng)濟(jì)性、安全性等各項(xiàng)要點(diǎn)，并結(jié)合相關(guān)技術(shù)要素、環(huán)境要素等，對(duì)高速公路交通樞紐進(jìn)行合理規(guī)劃，為區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供支持。