某高速公路互通立交方案設(shè)計(jì)優(yōu)化研究

付文高，李士東，曾銀平

(1.廣西新祥高速公路有限公司，廣西 崇左 532200；2.福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，福建 福州 350004)

0 引言

當(dāng)前我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)正處于跨越式快速發(fā)展時(shí)期，雖然高速公路的建設(shè)已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但互通立交的設(shè)計(jì)還存在一些環(huán)境保護(hù)和資源保護(hù)方面的問題[1-3]。對(duì)此，相關(guān)行業(yè)部門應(yīng)當(dāng)加大這方面的研究力度，最大限度地節(jié)約用地和保護(hù)環(huán)境，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型公路，才能更好地促進(jìn)交通事業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展?；诖?，本文以岳圩樞紐互通為例，對(duì)其設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了優(yōu)化和比選。

1 工程概況

岳圩樞紐互通位于靖西市同德鄉(xiāng)新民村委百那屯西側(cè)，為岳圩口岸聯(lián)線公路與合那高速公路實(shí)現(xiàn)交通快速轉(zhuǎn)換的節(jié)點(diǎn)。該互通主線設(shè)計(jì)速度為100 km/h，匝道設(shè)計(jì)速度為60 km/h，路基寬度采用11 m。該互通合那高速公路至岳圩口岸方向2027年遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)日交通量為8 663輛/d，其中岳圩往崇左方向2027年遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)日交通量為4 902輛/d，靖西往岳圩方向2027年遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)日交通量為2 860輛/d；2046年遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)日交通量為31 435輛/d，其中岳圩往崇左方向2046年遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)日交通量為14 670輛/d，靖西往岳圩方向2046年遠(yuǎn)景設(shè)計(jì)日交通量為16 765輛/d。如圖1所示。

圖1 岳圩樞紐互通立交遠(yuǎn)景流量流向示意圖 (輛/d，標(biāo)準(zhǔn)小客車)

2 工程難點(diǎn)及設(shè)計(jì)方案

2.1 本互通立交方案設(shè)計(jì)難點(diǎn)

岳圩樞紐互通場(chǎng)區(qū)屬于溝谷地貌，場(chǎng)區(qū)內(nèi)未見大型滑坡、泥石流和采空區(qū)等大型不良地質(zhì)作用，主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)為：(1)與既有合那高速公路相交處填方較低，地勢(shì)較低，若采用下穿合那高速公路主線方案，容易造成匝道排水不暢，對(duì)合那高速公路的運(yùn)營影響較大，不利于保通；(2)上跨主線橋跨需按雙向八車道拓寬預(yù)留，需要調(diào)整橋跨現(xiàn)狀以滿足主線遠(yuǎn)期拓寬的需要，同時(shí)需要優(yōu)化分合流匝道線位，預(yù)留擴(kuò)建拼寬條件；(3)該場(chǎng)區(qū)屬于峰叢溝谷地貌，多見植被分布，溝谷地帶地形較為平坦，主要為基本農(nóng)田及旱地，峰叢地帶坡度陡，局部見懸崖，可見基巖出露，對(duì)主線影響范圍大，導(dǎo)致項(xiàng)目占用基本農(nóng)田較多；(4)起點(diǎn)東側(cè)已有一處服務(wù)區(qū)和互通立交，起點(diǎn)西側(cè)至靖西段多為山體，地形較復(fù)雜，不利于布置高速公路間的樞紐互通。

2.2 設(shè)計(jì)方案

初步設(shè)計(jì)階段根據(jù)沿線城鎮(zhèn)現(xiàn)狀布局和路網(wǎng)規(guī)劃，綜合考慮遠(yuǎn)景車流量分布，提出方案1,即采用內(nèi)交叉三岔T形互通式立交(主線上跨)，交叉樁號(hào)為AK0+000。如下頁圖2所示。方案1全方向匝道標(biāo)準(zhǔn)采用60 km/h的匝道標(biāo)準(zhǔn)，路基寬度采用11 m。A匝道為岳圩至靖西方向左轉(zhuǎn)匝道，從C匝道左側(cè)分離，上跨B匝道后再上跨合那高速公路，與合那高速公路采用單車道變速車道合流；B匝道為崇左至岳圩方向左轉(zhuǎn)匝道，與合那高速公路采用單車道變速車道分流，上跨合那高速公路后再下穿A匝道與D匝道合流；C匝道為岳圩至崇左方向右轉(zhuǎn)匝道，與A匝道分流后通過單車道變速車道與合那高速公路合流；D匝道為靖西至岳圩方向右轉(zhuǎn)匝道，與合那高速公路通過單車道變速車道分流后與B匝道合流。

方案1互通區(qū)主要技術(shù)指標(biāo)：主線最小半徑Rmin=1 000 m，最大縱坡Imax=3.0%；匝道最小半徑Rmin=230 m，最大縱坡Imax=3.998%，匝道長4 618.072 m；匝道橋長995 m/2座，橋型結(jié)構(gòu)為鋼箱梁和現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁。

圖2 岳圩樞紐互通方案1平面圖

該方案為初步設(shè)計(jì)方案，匝道布置簡(jiǎn)單明了，線型平順，較好地利用了現(xiàn)有地形，但存在以下問題：

(1)A、B匝道橋上跨合那高速公路，與合那高速公路相交斜角較大，橋跨跨度較大，不利于橋梁的布置。

(2)土石方開挖較大，不利于施工安全，造價(jià)成本較高。

(3)占用基本農(nóng)田較多，不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

3 方案優(yōu)化

在初步設(shè)計(jì)審查階段，首先對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行深入研究，從設(shè)計(jì)參數(shù)、使用功能、造價(jià)以及用地等方面進(jìn)行比對(duì)[4]，從而判斷設(shè)計(jì)方案的合理性和適用性。在此基礎(chǔ)上對(duì)初步設(shè)計(jì)方案存在的弊端進(jìn)行細(xì)部優(yōu)化設(shè)計(jì)，提出方案2，即采用外交叉三岔T形互通式立交，交叉樁號(hào)為AK0+000，如圖3所示。方案2采用的匝道設(shè)計(jì)時(shí)速和路基寬度與方案1相同，C匝道和D匝道的布置形式與方案1也大致一樣；與方案1不同的是，A匝道從C匝道右側(cè)分離，先上跨C匝道后再上跨合那高速公路，最后下穿B匝道后與合那高速公路采用單車道變速車道合流；B匝道先上跨A匝道后再上跨合那高速公路，最后與D匝道合流。

方案2互通區(qū)主要技術(shù)指標(biāo)：主線最小半徑Rmin=1 500 m，最大縱坡Imax=3.0%；匝道最小半徑Rmin=175 m，最大縱坡Imax=3.813%，匝道長4 010.08 m；匝道橋長1 015 m/2座，橋型結(jié)構(gòu)為鋼箱梁和現(xiàn)澆混凝土連續(xù)箱梁。

圖3 岳圩樞紐互通方案2平面圖

4 方案比選

4.1 方案1

方案1采用內(nèi)交叉三岔T形，匝道設(shè)計(jì)車速為60 km/h，最小平曲線半徑為230 m，最大縱坡為3.998%，交叉樁號(hào)為K0+000，共設(shè)匝道4條，均為單向雙車道，路基寬度為11 m，全長為4 618.07 m，匝道路基挖方為221 906 m3，填方為662 849 m3；互通區(qū)共設(shè)置兩座匝道橋，總長1 010.5 m，采用現(xiàn)澆箱梁和鋼箱梁；互通共設(shè)置涵洞6道、通道3道；共計(jì)占用基本農(nóng)田113 313.33 m2，總造價(jià)約2億元。

4.2 方案2

方案2采用外交叉三岔T形，匝道設(shè)計(jì)車速為60 km/h，最小平曲線半徑為175 m，最大縱坡為3.813%，交叉樁號(hào)為K0+000，共設(shè)匝道4條，均為單向雙車道，路基寬度為11 m，全長為4 010.08 m，匝道路基挖方為157 448 m3，填方為392 550 m3；互通區(qū)共設(shè)置兩座匝道橋，總長1 031.5 m，采用現(xiàn)澆箱梁和鋼箱梁；互通共設(shè)置涵洞8道、通道2道；共計(jì)占用基本農(nóng)田96 853.33 m2，總造價(jià)約1.8億元。

4.3 設(shè)計(jì)方案比較(下頁表1)

兩個(gè)方案的互通位置相同，匝道采用標(biāo)準(zhǔn)也相同，只需進(jìn)行互通形式的比較，方案1采用內(nèi)交叉三岔T形，方案2采用外交叉三岔T形，方案1與方案2的線形指標(biāo)大致一樣。方案1與方案2的匝道A和匝道B都設(shè)置匝道橋，方案2的匝道橋較方案1的長20 m。此外，既有合那高速公路往靖西方向右側(cè)存在高邊坡，方案1的A匝道的合流車道占用既有高速公路高邊坡，土石方開挖較大，不利于既有合那高速公路車輛保通，也容易引發(fā)事故；方案2采用外交叉三岔T形，將A匝道的合流車道往那坡方向疏導(dǎo)，避開合那高速公路既有高邊坡，可以較好地解決方案1存在的問題。

表1 岳圩樞紐互通設(shè)計(jì)方案比較表

為了兼顧地方發(fā)展的需求且能最大限度地發(fā)揮本項(xiàng)目交通大通道的作用，使互通的總體布局符合整個(gè)路網(wǎng)的交通服務(wù)功能要求，力求選型美觀大方，需要根據(jù)交通量合理確定各匝道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，靈活運(yùn)用設(shè)計(jì)指標(biāo)，既能滿足服務(wù)功能，又能有效控制立交規(guī)模，減少工程量及占地[6]。因此從集約用地、工程造價(jià)以及周邊環(huán)境影響等角度分析，綜合比選推薦方案2。

5 結(jié)語

目前國內(nèi)互通立交設(shè)計(jì)在能正確把握設(shè)計(jì)要素，合理選擇互通立交方案，準(zhǔn)確應(yīng)用技術(shù)指標(biāo)，設(shè)計(jì)時(shí)在保證行車安全和服務(wù)水平、降低工程投資、提升公路景觀等方面有了深入的探索和研究，但在節(jié)約土地資源方面或多或少存在一些問題。因此在設(shè)計(jì)階段有必要加強(qiáng)這方面的研究，尤其是對(duì)基本農(nóng)田和環(huán)境的保護(hù)，對(duì)此還需要廣大的工程設(shè)計(jì)人員不斷地進(jìn)行探索和努力。