山區(qū)坡地立體交通設(shè)計(jì)
——以羊永立交為例

王 超

（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

山區(qū)坡地受地形、地貌、地質(zhì)等影響，其立體交通設(shè)計(jì)較為復(fù)雜[1]。由于地形通道狹窄、地形高程大、地質(zhì)條件復(fù)雜等因素的制約，公路設(shè)計(jì)存在立體交通的設(shè)計(jì)復(fù)雜、固定設(shè)施選址困難等問題[2]。同時(shí)山區(qū)坡地的公路建設(shè)，還需要考慮泥石流、崩塌、滑坡、錯(cuò)落等地質(zhì)發(fā)育狀況，增加了設(shè)計(jì)難度[3]。為了減少不良地質(zhì)的影響，切實(shí)保障山區(qū)坡地立交工程設(shè)計(jì)的可行性和經(jīng)濟(jì)性，首先需要優(yōu)化施工圖立交方案，其次，需要從平面線形、縱斷面、橫斷面、收費(fèi)站及平交口等方面設(shè)計(jì)山區(qū)坡地立體交通方案。這一設(shè)計(jì)方案，有助于優(yōu)化立交布設(shè)線形其指標(biāo)，減小工程規(guī)模，提高山區(qū)坡地立交工程建設(shè)的安全性與穩(wěn)定性。

1 工程概述

甘肅省羊永鎮(zhèn)地處山谷地帶，地勢(shì)西北高、東南低，地形起伏較大，地質(zhì)條件較為復(fù)雜[4]。羊永互通式立交在羊永隧道與白崖山隧道之間布設(shè)，該立交區(qū)地形受限因素較多，主線在坡面布設(shè)，與被交路間距較小，基本平行[5]。羊永互通式立交的工程規(guī)模如表1所示。

表1 羊永立交工程規(guī)模

羊永互通式立交中心樁號(hào)為K71+000，與C匝道交叉角度為38°2'54"，交叉樁號(hào)：YK71+133.966=BK0+361.174，與B匝道交叉角度為51°38'37"，交叉樁號(hào)：YK71+133.966= BK0+361.174，采用Y型分離型互通方案，主線上跨匝道。起點(diǎn)樁號(hào)：K69+985，終點(diǎn)樁號(hào)：K71+910。前距新城互通式立交17.375 km，后距臨潭互通式立交14.535 km。被交道路為卓尼連接線，一級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為80 km/h，路基寬為22.5 m。S306線，二級(jí)公路，設(shè)計(jì)速度為40 km/h，路基寬為10 m。

羊永互通式立交項(xiàng)目地形復(fù)雜，被交道路差異較大，涵洞多，線路長(zhǎng)，需要在方案設(shè)計(jì)中充分優(yōu)化。

2 施工圖立交方案優(yōu)化

施工圖立交方案主要從優(yōu)化平縱設(shè)計(jì)、收費(fèi)站下移設(shè)計(jì)、調(diào)整主匝道等方面改進(jìn)設(shè)計(jì)[6]。

2.1 優(yōu)化平縱設(shè)計(jì)

施工圖階段，依照因地制宜、造價(jià)合適且安全舒適的原則，根據(jù)羊永鎮(zhèn)地形條件，依據(jù)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)對(duì)主線平縱進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)增設(shè)震蕩減速標(biāo)線，增強(qiáng)運(yùn)營(yíng)階段安全性和可靠性。主線半徑調(diào)整至R=1 100 m，增大主線與北側(cè)山體間距；調(diào)整B匝道與主線交叉角度，壓縮與主線間距；優(yōu)化S306平縱面指標(biāo)；優(yōu)化改路平面，遠(yuǎn)離“它哇1號(hào)滑坡”[7]。

2.2 收費(fèi)站下移設(shè)計(jì)

互通區(qū)存在“它哇1號(hào)滑坡、古堆山2號(hào)滑坡、拉布灘1號(hào)滑塌、拉布灘2號(hào)滑塌”等多處不良地質(zhì)路段，地質(zhì)條件較差；主線沿坡面布設(shè)，基本與S306平行，與S306平均間距約80 m，平均高差約15 m，既有S306在該段最大縱坡為5.7%，互通及平交口布設(shè)條件較為有限。

施工圖階段將收費(fèi)站下移1.6 km，布設(shè)于羊永鄉(xiāng)西側(cè)河灘地上，在收費(fèi)站外，增設(shè)L1匝道連接卓尼連接線與S306；將原S306改移緊貼卓尼連接線布設(shè)，減少不良地質(zhì)的影響。

2.3 調(diào)整主匝道

初設(shè)L匝道采用雙向雙車道匝道，匝道長(zhǎng)為100 m，路基寬為19.5 m，收費(fèi)站布設(shè)于A匝道與L匝道之間。施工圖階段將收費(fèi)站下移，布設(shè)于羊永鄉(xiāng)西側(cè)河灘地上，L匝道增長(zhǎng)為1.72 km，維持原匝道寬度19.5 m設(shè)計(jì)，收費(fèi)站外采用卓尼連接線標(biāo)準(zhǔn)斷面22.5 m。根據(jù)初步方案對(duì)羊永互通式立交進(jìn)行優(yōu)化，初步方案與施工圖設(shè)計(jì)方案對(duì)比如圖1所示。

圖1 羊永互通式立交方案

圖中虛線部分為羊永互通式立交工程初步設(shè)計(jì)方案，實(shí)線部分為對(duì)比優(yōu)化后各個(gè)樁段施工圖設(shè)計(jì)方案，此方案進(jìn)一步優(yōu)化了公交布設(shè)線性及其指標(biāo)，減少了工程規(guī)模，且該方案安全指標(biāo)最高，后期運(yùn)營(yíng)安全，可減少交通事故的發(fā)生。

3 山區(qū)坡地立體交通設(shè)計(jì)方案

山區(qū)坡地立體交通方案主要從平面線形、縱斷面、橫斷面、收費(fèi)站及平交口等方面設(shè)計(jì)，在充分考慮了不良地質(zhì)影響的基礎(chǔ)上，合理設(shè)計(jì)了山區(qū)坡地立交方案，確保山區(qū)坡地立交工程建設(shè)的安全性與穩(wěn)定性[8]。

3.1 平面設(shè)計(jì)

3.1.1 平面線形設(shè)計(jì)

山區(qū)坡地工程平面線形優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)基于平面幾何約束條件，依循地形、地貌及周遭環(huán)境，合理地設(shè)計(jì)平曲線和豎曲線。羊永公路地處多變的山地之上，平面線形大多選取圓曲線，進(jìn)而維持交通設(shè)計(jì)的安全性與美觀性。立交區(qū)前后主線設(shè)計(jì)速度為80 km/h，路基寬度為25.5 m?；ネㄖ黧w位于R-1 400 m+直線段，主線設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 920 m?；ネ▋?nèi)各匝道設(shè)計(jì)速度采用40～60 km/h。被交路為卓尼連接線，設(shè)計(jì)速度80 km/h，路基寬22.5 m；S306設(shè)計(jì)速度40 km/h，路基寬10 m。卓尼連接線為新建公路，S306平面線位盡量擬合舊路線位。

匝道出入口設(shè)計(jì)中，匝道加、減速車道均采用單向單車道出入口標(biāo)準(zhǔn)，變速車道按直接式和平行式兩種形式設(shè)計(jì)。A匝道加速車道采用平行式，長(zhǎng)度為200 m，漸變段長(zhǎng)度70 m；B匝道加速車道采用平行式，長(zhǎng)度為200 m，漸變段長(zhǎng)度70 m；C匝道減速車道采用直接式，長(zhǎng)度為127.683 m，漸變段長(zhǎng)度80 m；D匝道減速車道采用直接式，長(zhǎng)度為129.839 m，漸變段長(zhǎng)度80 m。

3.1.2 收費(fèi)站及平交口平面設(shè)計(jì)

該立交方案設(shè)匝道收費(fèi)站一處。收費(fèi)站與匝道之間寬度過渡采用路面邊線線位控制，漸變率小于1/5。在收費(fèi)站外增設(shè)L1匝道，連接卓尼連接線與S306。L1匝道與卓尼連接線、S306間的平交口平面設(shè)計(jì)見表2。

表2 平交口平面設(shè)計(jì)

3.2 縱斷面設(shè)計(jì)

互通式立交的縱斷面需要選取合理的縱坡值，匝道縱坡的坡度應(yīng)盡量平緩，避免坡度起伏過大影響車輛的行駛安全，確保順利實(shí)現(xiàn)交通轉(zhuǎn)向和克服高差。如地形限制必須采用縱坡極限值，則需設(shè)置減速帶等減速措施。立交區(qū)內(nèi)主線最小凹型豎曲線半徑R-12 000 m，最小凸型豎曲線半徑R-14 000 m，最大縱坡2.5%。被交路卓尼連接線平交口范圍縱坡0.35%，S306平交口范圍縱坡1.4%。該方案在施工時(shí)應(yīng)注意主線與匝道、匝道與匝道包圍區(qū)域內(nèi)的填土壓實(shí)和坡面修整。

3.3 橫斷面設(shè)計(jì)

山區(qū)坡地橫斷面設(shè)計(jì)依照前瞻性、協(xié)調(diào)性、經(jīng)濟(jì)性、功能性原則。不僅要確保短期內(nèi)公路的服務(wù)功能，還要確保為后期公路改造工程留足空間，加強(qiáng)與其他山區(qū)公路的銜接，充分評(píng)估現(xiàn)有橫斷面，根據(jù)論證和設(shè)計(jì)規(guī)劃的前提，設(shè)計(jì)最佳方案，滿足山區(qū)立交公路的服務(wù)功能。

該項(xiàng)目根據(jù)羊永鎮(zhèn)地區(qū)巖體結(jié)構(gòu)、產(chǎn)狀、抗風(fēng)性能管理等工程地質(zhì)因素以及水文地質(zhì)條件，綜合擬定合理的斷面形式，采用工程地質(zhì)類比法確定路塹邊坡坡率。同時(shí)為穩(wěn)定路堤和路塹邊坡和減少土石方工程量，要廣泛應(yīng)用不同類型的擋土墻，在擋土墻高≤10 m時(shí)，采用漿砌片石砌筑；在擋土墻高＜5 m時(shí)，采用重力式擋土墻；若墻高≥5 m時(shí)，在地基條件良好的地區(qū)采用衡重式擋土墻。

以羊永立交工程為例，被交路卓尼連接線、L1匝道、S306線路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)如表3所示。

表3 各線路路基標(biāo)準(zhǔn)橫斷面設(shè)計(jì)

依照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JTGB01—2014），該項(xiàng)目主線按照雙向四車道修建，主線設(shè)計(jì)車速80 km/h，匝道設(shè)計(jì)車速40 km/h。路基采用整體式橫斷面，路基寬25.5 m，單向行車道寬2×3.75 m，中間帶寬度3.00 m，硬路肩寬3 m，土路肩寬0.75 m，山體巖石承載力分別滿足200 kPa和300 kPa。而立交匝道斷面設(shè)計(jì)中，要依據(jù)交通量把握每個(gè)層面的公路方向，保證立體交叉主干線坡度能夠平穩(wěn)順延到各個(gè)層面。

4 結(jié)語(yǔ)

山區(qū)坡地立體交通是路網(wǎng)系統(tǒng)中的重要組成節(jié)點(diǎn)，山區(qū)地形復(fù)雜，選用常規(guī)形式難以布設(shè)，公路互通立交的設(shè)計(jì)對(duì)復(fù)雜地區(qū)交通及經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。該文結(jié)合羊永立交實(shí)例，根據(jù)實(shí)地的交通量、地形特征、水文特征、巖土特征等進(jìn)行交通設(shè)計(jì)，對(duì)羊永互通式立交初步方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，制定山區(qū)坡地立體交通設(shè)計(jì)方案，綜合設(shè)計(jì)地區(qū)平面、縱斷面以及橫斷面。這一方案綜合技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)合理分析，做到技術(shù)指標(biāo)合規(guī)、工程規(guī)模適宜、工程經(jīng)濟(jì)合理、占地集約節(jié)約，以期為優(yōu)化山區(qū)坡地立交工程設(shè)計(jì)提供初步參考。