地形復(fù)雜地區(qū)高速公路互通式立交的選型

馬 駿

（四川省通川工程技術(shù)開發(fā)有限公司，四川 成都 610000）

0 引言

隨著中國高速公路網(wǎng)的逐步形成，設(shè)置的互通式立交越來越多，而地形復(fù)雜地段通道資源極其稀缺寶貴，互通立交建設(shè)的條件復(fù)雜而困難。盡管如此，高速公路與其他道路相交叉時還必須修建立體交叉通道，以保證交通流的安全及通暢。根據(jù)交通功能一般將立體交叉通道分為兩大類，即分離式立體交叉通道和互通式立體交叉通道。分離式立體交叉通道，僅設(shè)上跨或下穿主線構(gòu)造物，與主線彼此完全不相通?；ネㄊ搅Ⅲw交叉通道，除設(shè)上跨或下穿主線構(gòu)造物外，還設(shè)有匝道連接上下相交叉道路，以滿足車輛全部或部分轉(zhuǎn)向要求。本文中的主線是指高速公路，匝道是指把交叉連接的公路相互連接起來的道路。由不同方向匝道所構(gòu)成的集合體總稱為互通式立體交叉。本文分析互通式立交規(guī)劃到實施的三個階段，探究立交選型需要考慮的因素，通過分析方案實例，研究地形復(fù)雜地區(qū)高速公路互通式立交的選型，希望能為相關(guān)人員提供一定的參考。

1 互通式立交的規(guī)劃與設(shè)計階段

一座互通式立交從開始規(guī)劃到工程實施大致經(jīng)過三個階段：

（1）工程可行性研究階段。該階段主要是進(jìn)行項目影響區(qū)域的路網(wǎng)現(xiàn)狀和交通量調(diào)查，結(jié)合項目影響區(qū)域的社會條件及自然條件調(diào)查，規(guī)劃布局項目全線各路線走廊方案，并初步確定各路線走廊方案上互通式立交的位置及立交規(guī)模。該階段方案比選范圍較大，一般在幾公里至幾十公里范圍比選。

（2）初步設(shè)計階段。該階段主要是根據(jù)工程可行性研究階段的成果，在推薦的路線走廊方案的基礎(chǔ)上確定各個互通式立交的各種可能的位置及型式并進(jìn)行比選、論證。該階段方案比選范圍較工程可行性研究階段小，一般在幾百米至幾公里范圍比選。

（3）施工圖設(shè)計階段。該階段主要是根據(jù)初步設(shè)計階段的成果，在互通式型式確定的前提下，進(jìn)一步優(yōu)化主線及互通式立交匝道平、縱面線形指標(biāo)，使各條匝道組合成既滿足功能要求又符合審美需求、技術(shù)經(jīng)濟(jì)上又合理可行的有機(jī)統(tǒng)一體，這是施工圖設(shè)計階段總體設(shè)計的首要任務(wù)。該階段方案優(yōu)化的范圍一般在幾米至幾十米。

2 立交選型的考慮因素

初步設(shè)計階段的互通式立交選型是互通式立交建設(shè)過程中較為關(guān)鍵性的前期工作，若選型不當(dāng)，會給整個立交的交通功能、投資等方面帶來一系列的影響。影響高速公路立交選型的因素較多，本文以四川雅安至瀘沽高速公路上配置的互通式立交為例，分析高速公路互通式立交選型應(yīng)考慮的關(guān)鍵性因素。

為進(jìn)一步提升交叉路口的通行水平，緩解交叉過程中交通帶來的困擾，確保交叉口交通安全，立交的設(shè)計交通量以及通行能力是道路立體交叉的重要目標(biāo)，這也決定了立交選型時要重點(diǎn)考慮的因素，即相交道路的交通流量以及交叉口的通行水平。

2.1 設(shè)計交通量

在布置立交的過程中，不但要確保選型契合近期交通量的標(biāo)準(zhǔn)，同時還需要充分考量遠(yuǎn)景交通量的發(fā)展情況。立交的交通量可以劃分為多種類型，包括最大小時交通量以及高峰小時交通量。而最大小時交通量所選取的是各個時間產(chǎn)生的最大交通量的組合；而高峰小時交通量是指某特定高峰小時的流量。不容忽視的是，針對立交的型式、匝道的車道數(shù)，相關(guān)人員要及時依據(jù)遠(yuǎn)期交通量來予以明晰。《公路路線設(shè)計規(guī)范》（以下簡稱“《規(guī)范》”）規(guī)定使用高速公路建設(shè)成20年之后的遠(yuǎn)景交通量作為主要參照，其設(shè)計小時交通量已經(jīng)將設(shè)計目標(biāo)年度內(nèi)第三十位小時交通量作為主要基準(zhǔn)[1]?！兑?guī)范》將之稱作D D H V，也就是把一年內(nèi)的總大小時數(shù)（大約8760h）的各小時交通量，通過數(shù)量排序的方式，從最大數(shù)算起到第三十位小時的交通量，如此一來就可以獲取到立交的設(shè)計小時交通量[2]。一般《工程可行性研究報告》提供的交通量分布圖是遠(yuǎn)景年均日交通量，《規(guī)范》稱為AA D T，是將各種車型折算成為小客車之后得出的交通量，還不能直接用于互通式立交設(shè)計[3]。《規(guī)范》提供了一個換算公式D D H V=A ADT×D×K，其中D D HV：單向設(shè)計小時交通量（小客車輛/h）；A ADT：預(yù)測年度的年均日交通量（小客車輛/d）；D：方向不均勻系數(shù)，宜取50%～60%；K：設(shè)計小時交通量系數(shù)，為選定時位的小時交通量與年均日交通量的比值。設(shè)計小時交通量是互通式立交選型的主要控制因素。

2.2 匝道車道通行水平

實際通行過程中，僅一條匝道難以承受該方向交通量的所有重量，會影響整個立交的順利運(yùn)作。針對匝道設(shè)計通行情況，《規(guī)范》第1.3.2條有詳細(xì)規(guī)定，通行水平基本由交通量和匝道長度兩個因素控制，需要注意的是，由于雙車道環(huán)形匝道容易發(fā)生交通事故，特別是在半徑較小的情況下，故《規(guī)范》規(guī)定環(huán)形匝道采用單車道回道，其設(shè)計通行能力為800～1000pcu/h，這一條規(guī)定是互通式立交設(shè)計選型的重要考慮因素。

3 案例分析

本項目路線起于四川雅安對巖，接成雅（安）高速公路，止于冕寧瀘沽小沙溝，與瀘（沽）黃（聯(lián)關(guān)）高速公路相接，全長239.788km。全線在紫石、滎經(jīng)、石津、九襄、漢源、石棉、栗子坪、彝海、冕寧設(shè)置9處互通式立交，另建連接線9.17km。

雅安經(jīng)石棉至瀘沽高速公路，不但是我國高速公路網(wǎng)（簡稱7918網(wǎng)）中第四處首都放射線之一北京～昆明公路的常見路段，同時也是交通運(yùn)輸部規(guī)劃發(fā)展過程中的八條西部大路段，共有680km，在此之中，成都到雅安以及瀘沽至黃聯(lián)關(guān)的距離大約是215km。而黃聯(lián)關(guān)到攀枝花大概160km，該路段在2003年動工，攀枝花至田房（川｜滇界）59km高速公路已經(jīng)在2005年進(jìn)行施工，實現(xiàn)貫通西部大通道，優(yōu)化區(qū)域高速公路網(wǎng)格局。

由于項目位于山嶺重丘區(qū)，沿線地質(zhì)災(zāi)害較多，設(shè)置互通式位置非常局促，且公路主線縱坡較大，均在設(shè)置互通式的極限縱坡附近，一般高速公路常見的單喇叭式立交較難適應(yīng)雅瀘高速，本文對高速公路漢源至石棉段互通式立交選型方案進(jìn)行比較分析。

3.1 九襄立交

九襄互通式是路線穿過泥巴山特長隧道后的第一個互通式，為減短泥巴山隧道長度，此段路線高程較高，穿過隧道后為降低路線標(biāo)高，采取長大縱坡方式降坡，立交布設(shè)受地形條件、國道108接線高差、房屋拆遷等條件限制，擬定了兩個方案進(jìn)行比較，推薦方案橋梁及路基工程量小、匝道長度小于比較方案、占用土地少。

（1）方案一

方案一采用變型單喇叭立交型式（見圖1），由于雅安下九襄匝道降坡困難，采用環(huán)圈匝道延長展線，將這條減速車道縱坡控制在4%以內(nèi)（規(guī)范規(guī)定不大于4%），立交重心集中在路線左側(cè)，右側(cè)匝道盡量靠近主線，減少占地面積。

圖1 變型單喇叭立交型式

（2）方案二

方案二中，九襄上下雅安方向匝道均采用環(huán)形匝道（見圖2），標(biāo)準(zhǔn)更高，占地面積較大，工程數(shù)量較大，工程造價較高。兩個方案均是在單喇叭立交型式上作了一定的變形，方案一雖標(biāo)準(zhǔn)不如方案二高，但節(jié)約了占地，減少了工程造價。經(jīng)綜合比較，最終施工圖階段選定方案一進(jìn)行設(shè)計。

圖2 環(huán)形匝道

3.2 漢源立交

該立交為連接國道108線及漢源新城而設(shè)，雅安-漢源方向交通流量遠(yuǎn)大于石棉-漢源方向。本互通匝道設(shè)計速度40km/h，單向單車道路基寬8.5m，雙向雙車道路基寬15.5m。

（1）方案一

漢源互通式立交設(shè)置根據(jù)其遠(yuǎn)景交通量及其組成，交通流分布狀況，結(jié)合地形、地質(zhì)及構(gòu)造物設(shè)置等情況，主要對立交位置和型式進(jìn)行選擇，一處選在野豬塘（流沙河至漢源隧道北洞口）；另一處選在火廠壩（漢源隧道南洞口至青杠嘴），連接于國道108線復(fù)建公路上，國道108線復(fù)建公路按二級公路修建。擬定了兩個選址方案（見圖3、圖4）進(jìn)行比較。

圖3 野豬塘選址

圖4 火廠壩選址

根據(jù)地形和漢源新城所處位置，為控制工程規(guī)模，有利于漢源交通流出入高速公路，于野豬塘（K85+209.44）設(shè)置漢源～雅安方向匝道、于火廠壩（K90+103.8）設(shè)置漢源～石棉方向匝道共同組成漢源互通式立交，均連接于國道108線復(fù)建公路上。其兩個單邊互通中間為漢源隧道，主線上跨匝道，設(shè)置兩處匝道收費(fèi)站，均為三亭四道。

（2）方案二

于漢源縣野豬塘（K85+210）設(shè)置A形單喇叭互通式立交（見圖5），該段前后地形、地質(zhì)受限，匝道布設(shè)為適應(yīng)地形，減弱順層開挖引起的不良地質(zhì)影響，由于新108線與雅瀘高速主線距離較近，采用匝道上跨主線并設(shè)橋螺旋展線克服高差，最后連接于國道108線復(fù)建公路上。設(shè)置四亭五道匝道收費(fèi)站。

圖5 A形單喇叭互通式立交

漢源互通式立交兩個方案中，方案一將漢源互通一分為二，布置為定向互通立交形式，充分利用了地形和國道108線復(fù)建公路，其線形指標(biāo)高，工程規(guī)模小，便于養(yǎng)護(hù)，但需設(shè)2處收費(fèi)站，后期收費(fèi)管理成本高。

方案二考慮于野豬塘（K85+210）設(shè)置A形單喇叭一般互通式立交，該段主線需協(xié)調(diào)漢源隧道軸線要求和國道108線復(fù)建公路，匝道布設(shè)為適應(yīng)地形，減弱順層開挖引起的不良地質(zhì)影響，采用了匝道上跨主線并設(shè)橋螺旋展線克服高差，連接于國道108線復(fù)建公路上。該方案挖方數(shù)量大，橋梁工程規(guī)模大，成都至漢源方向匝道繞行長度較長，匝道螺旋展線，線形指標(biāo)低，離隧道較近，交通標(biāo)志不便設(shè)置。

經(jīng)綜合比較，最終施工圖設(shè)計選定方案一設(shè)計。

4 結(jié)束語

互通式立交不僅是高速公路上不可缺少的組成部分，而且在高速公路中占有相當(dāng)重要的位置。高速公路立交的布局型式選擇及設(shè)計的合理與否關(guān)系著立交本身及整條高速公路的通行能力是否能達(dá)到要求，對道路交通安全、行駛時間的節(jié)省和道路功能的提高均有很大影響。它不僅關(guān)系到主線的整體規(guī)劃，還關(guān)系到道路的經(jīng)濟(jì)價值及周圍環(huán)境等因素。因此，立交型式的選擇需要慎重考慮。然而，對于一座立交型式的確定并不是一個簡單的過程，它同時要涉及許多制約因素，且需要協(xié)調(diào)這些因素的相互關(guān)系。本文僅對匝道通行能力和地形、地物條件對高速公路互通式立體交叉型式選擇的影響展開論述，拋磚引玉，供相關(guān)技術(shù)人員參考。