山區(qū)高速公路互通立交選型探討

摘要 隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城鄉(xiāng)交通需求的增加，山區(qū)高速公路互通立交作為連接山區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的重要樞紐，成為當(dāng)前交通建設(shè)的熱點(diǎn)項(xiàng)目之一。文章結(jié)合實(shí)際工程案例，分析了山區(qū)高速公路互通立交選型過程中存在的問題，并對(duì)山區(qū)互通立交進(jìn)行選型的設(shè)計(jì)分析與特征分析，針對(duì)性地提出了相關(guān)的改進(jìn)策略，進(jìn)一步為山區(qū)公路互通立交的規(guī)劃和設(shè)計(jì)提供參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞 山區(qū)高速；互通立交；交通安全；立交選型

中圖分類號(hào) U412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2025）01-0028-03

0 引言

山區(qū)丘陵地區(qū)地形復(fù)雜，山區(qū)高速公路互通式立交作為連接山區(qū)交通網(wǎng)絡(luò)的重要樞紐，在提升交通效率、改善交通安全[1]、促進(jìn)區(qū)域發(fā)展等方面發(fā)揮著重要作用。然而，由于山區(qū)地形復(fù)雜、地質(zhì)條件多變以及生態(tài)環(huán)境脆弱等特點(diǎn)，山區(qū)高速公路互通立交的選型與設(shè)計(jì)面臨諸多挑戰(zhàn)和難題。因此，文章對(duì)山區(qū)公路互通立交的選型進(jìn)行實(shí)踐分析，因地制宜、因時(shí)制宜選擇合適的山區(qū)高速公路互通立交類型，便利公眾出行，保障山區(qū)高速出行安全，為山區(qū)高速公路互通立交的規(guī)劃與建設(shè)提供參考，推動(dòng)山區(qū)交通基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)改善。

1 山區(qū)互通式立交限制條件分析

1.1 山區(qū)地形地質(zhì)特點(diǎn)

交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與設(shè)計(jì)會(huì)受到山地地貌與地質(zhì)特點(diǎn)的顯著影響，首先山區(qū)丘陵地帶遍布山巒、深谷以及交叉的小溪和山谷地形，由于地理特征的復(fù)雜，山區(qū)的交通路徑呈現(xiàn)出一種扭曲且高度復(fù)雜的特性。因此在建設(shè)相應(yīng)的基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，需要根據(jù)不同地形變化去建設(shè)適合的基礎(chǔ)設(shè)施，尤其是在建設(shè)道路的過程中，地形的不規(guī)則變化讓選取立交橋變得棘手，導(dǎo)致橋梁與隧道的數(shù)目及其復(fù)雜度上升。其次地殼的不穩(wěn)定性也會(huì)使得巖層極易受到泥石流和山體滑坡等自然災(zāi)害的侵襲，交通基礎(chǔ)建設(shè)的挑選與設(shè)計(jì)方案也可能受到丘陵地帶地下水面高度、地質(zhì)的不穩(wěn)定狀況以及周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)等多重因素的影響。因此為保證山區(qū)高速公路的安全性與高效性，互通立交的布局必須考慮當(dāng)?shù)氐匦闻c地貌的特性。

1.2 山區(qū)高速公路特點(diǎn)

不同于平原地區(qū)一般意義上的高速公路，山區(qū)高速公路需要考慮復(fù)雜的氣候狀況、受限的現(xiàn)場條件、多變的地理和地質(zhì)環(huán)境，以及在設(shè)計(jì)階段必須權(quán)衡的安全與經(jīng)濟(jì)考量等各個(gè)方面。首先山區(qū)的地形和地質(zhì)狀況由于復(fù)雜多變，存在一些潛在的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)。其次山區(qū)高速上通行車輛數(shù)量大，交通繁忙，具有一定的危險(xiǎn)性，需要考慮如何優(yōu)化交通流量，提高道路通行效率，確保交通安全。最后是山區(qū)的氣溫波動(dòng)很大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)如大霧和大雪等天氣，對(duì)駕駛安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，在決定山區(qū)高速互通式立交橋的具體位置和構(gòu)造時(shí)，必須深入研究地質(zhì)狀況，以避免自然災(zāi)害可能帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 山區(qū)互通式立交特點(diǎn)

山區(qū)的高速公路互通立交具備獨(dú)有的特征，在設(shè)計(jì)立交時(shí)，需要考慮如何應(yīng)對(duì)不同的氣候條件，保障行車安全，兼顧立交的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，盡可能減少投資成本，保障基本交通需求。山區(qū)地形復(fù)雜，地勢起伏，存在大幅度的高差和陡峭的坡度，造成立交設(shè)計(jì)的難度和成本的增加，需要考慮如何在山腳或山腰設(shè)置互通立交[2]，以確保路線的平穩(wěn)連接。其次山區(qū)地形較為崎嶇，需要較多的橋梁和隧道來穿越山脈，會(huì)增加互通立交設(shè)計(jì)的難度和復(fù)雜性，同時(shí)互通立交的設(shè)置也需考慮橋梁、隧道等結(jié)構(gòu)的影響，以避免沖突和碰撞。因此在設(shè)計(jì)山區(qū)互通式立交時(shí)，需要以基本立交類型作為依據(jù)去進(jìn)行山區(qū)高速互通立交的調(diào)整和變化，以此來適應(yīng)不同的地理?xiàng)l件和自然環(huán)境[3]。

2 山區(qū)基本互通立交形式與特征分析

互通立交可分為一般互通立交和樞紐互通立交兩種，其中一般互通立交是交通基礎(chǔ)設(shè)施中的重要組成部分，主要目的是連接地方道路與規(guī)劃建設(shè)的高速公路或一般公路，同時(shí)可以在互通立交處設(shè)置收費(fèi)站，以實(shí)現(xiàn)交通流的有序轉(zhuǎn)換和管理。在一般互通立交中，山區(qū)高速公路常見的設(shè)計(jì)類型包括單喇叭互通、單子葉型互通、單Y形互通等。樞紐互通立交是實(shí)現(xiàn)高速公路與高速公路、高速公路與承擔(dān)干線功能的一級(jí)公路之間車輛快速轉(zhuǎn)換的重要節(jié)點(diǎn)，山區(qū)樞紐互通立交設(shè)計(jì)類型多為Y形或變異的十字樞紐互通[4]，每種型式的互通立交都具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和適用場景。

2.1 單喇叭互通立交

單喇叭互通立交多適用于轉(zhuǎn)向交通量較小的高速公路與直行交通較少的道路交叉節(jié)點(diǎn)，包括一條環(huán)形匝道、一條半定向匝道和兩條右轉(zhuǎn)彎直連匝道。該種立交由于匝道間沒有交叉和糾纏，確保了較高的行車安全，此外單喇叭互通立交結(jié)構(gòu)簡單、外形美觀，方向清晰易辨，通常只需設(shè)置一個(gè)收費(fèi)站。不過，該互通立交也有不足之處，如環(huán)形匝道的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低，行車速度有限等，需要通過設(shè)置標(biāo)志來進(jìn)行引導(dǎo)。

2.2 Y形互通立交

Y形互通立交多適用于在轉(zhuǎn)向交通量稍大的道路間形成三岔交通的交叉節(jié)點(diǎn)，其通行能力較高，包括兩條左轉(zhuǎn)彎半定向匝道和兩條右轉(zhuǎn)彎直連匝道，匝道之間多通過橋梁相互跨越。該立交的優(yōu)點(diǎn)是線形流暢、平縱面指標(biāo)高、外觀造型美觀、行車速度快、通行能力較強(qiáng)，由于匝道間相互跨越，設(shè)置橋梁較多，造價(jià)相對(duì)較高，因此匝道里程較長，占地面積較大。

2.3 變異十字樞紐立交

十字樞紐立交為高速公路之間或高速公路與主干路間形成四岔交叉的一種常見的互通立交形式，但由于山區(qū)高速公路互通立交用地受限較為嚴(yán)重，互通立交布設(shè)時(shí)，為更好地適應(yīng)山區(qū)地形及交通量，山區(qū)高速間的四岔交叉多設(shè)計(jì)為變異的十字樞紐交叉形式。

3 山區(qū)高速公路互通立交選取原則

結(jié)合山區(qū)地形地質(zhì)及山區(qū)高速公路、山區(qū)互通立交的幾大特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)立交時(shí)，需綜合考慮如下幾個(gè)主要問題：

山區(qū)互通立交布設(shè)難度大，造就了山區(qū)互通立交個(gè)數(shù)較少，各互通立交間間距大的特點(diǎn)，因此部分互通立交轉(zhuǎn)向交通量較大，在布設(shè)互通立交時(shí)，應(yīng)注意匝道設(shè)計(jì)速度、通行能力等與轉(zhuǎn)向交通量相適宜；

山區(qū)高速公路往往建設(shè)在山峰、溝谷、懸崖等地形起伏大的地區(qū)，而在布設(shè)互通立交時(shí)，需要避免大規(guī)模地挖填土方，減少對(duì)地形的破壞，保持地勢的自然流暢，同時(shí)在互通立交的設(shè)計(jì)中還需考慮當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件，以確?；ネ⒔坏姆€(wěn)定性和安全性；

由于山區(qū)地形較為崎嶇，需要較多的橋梁和隧道來穿越山脈，互通立交進(jìn)出口匝道與隧道間間距也是布設(shè)方案時(shí)應(yīng)著重考慮的方面；

山區(qū)地形較陡峭，互通各跨線點(diǎn)間角度不宜過小，為保障橋梁結(jié)構(gòu)受力，同時(shí)不宜將橋墩設(shè)置于欠穩(wěn)定的山體上；

受地形限制，山區(qū)高速公路在設(shè)計(jì)時(shí)，平縱面指標(biāo)較低，但互通立交作為整個(gè)高速公路的重要交通轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，需具備更高標(biāo)準(zhǔn)的平縱指標(biāo)，以便駕駛員盡早識(shí)別出入口，作出相應(yīng)判斷，保障行車安全，因此互通立交布設(shè)時(shí)，應(yīng)選擇主路平縱指標(biāo)較好的路段；

受山區(qū)特點(diǎn)影響，地形地質(zhì)條件較好的走廊帶多分布有村莊、城鎮(zhèn)、鐵路、管線等地上、地下附著物，因此山區(qū)會(huì)存在共用走廊帶問題，這種情況下，加大了互通立交布設(shè)難度，常規(guī)形式的互通立交布局難以布設(shè)，應(yīng)結(jié)合周邊環(huán)境因地制宜，靈活布設(shè)，減少拆遷；

互通立交的布設(shè)首先應(yīng)著重考慮互通立交各匝道的通行能力及安全性，保障車輛安全、快速駛離匝道；其次互通立交布設(shè)在保障通行能力及行車安全的情況下，應(yīng)兼顧考慮互通立交經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，盡可能減少投資成本，保障基本交通需求。

綜上所述，受山區(qū)地形、地質(zhì)、地物及高速公路主路平縱指標(biāo)、結(jié)構(gòu)物布設(shè)等因素限制，基本互通立交形式有時(shí)無法滿足山區(qū)互通立交布設(shè)，因此在設(shè)計(jì)山區(qū)互通式立交時(shí)，需要以基本立交類型作為依據(jù)去進(jìn)行山區(qū)高速互通立交的調(diào)整和變化，以此來適應(yīng)不同的地理?xiàng)l件和自然環(huán)境。

4 工程案例

4.1 工程概況

該文以山東省臨沂市某山區(qū)高速公路樞紐互通立交為研究對(duì)象，該高速公路約193 km，設(shè)計(jì)為速度120 km/h、

雙向六車道的高速公路，而被交路是一條設(shè)計(jì)為速度

100 km/h、規(guī)劃雙向六車道的高速公路，兩者存在一定的速度差異，設(shè)計(jì)互通立交時(shí)要考慮如何平衡兩條路的流量、安全性和效率問題。

該樞紐互通周邊多為梯田，種植多為果樹，農(nóng)作物較多，在互通立交的西北象限設(shè)有一處約7 000 m2的公墓。

根據(jù)工可交通量預(yù)測結(jié)果分析，沂源－沂水方向?yàn)橹鹘煌鞣较?，設(shè)計(jì)末年（2043年）轉(zhuǎn)向交通量為14 054 pcu/d；

其余方向交通量較均衡，在3 500～5 500 pcu/d左右。

另該樞紐距離前一個(gè)互通立交約8 km，距離下一個(gè)互通立交約7 km，交叉點(diǎn)前后兩公里范圍內(nèi)主線及被交路均無隧道、服務(wù)區(qū)等控制性因素。因此，互通立交方案布設(shè)時(shí)僅需注意結(jié)合周邊地形、地質(zhì)情況適應(yīng)遠(yuǎn)期交通量，對(duì)公墓予以避讓，節(jié)約占地、減少征拆。

4.2 設(shè)計(jì)思路方案比較

結(jié)合互通立交周邊地形、地物等控制因素，設(shè)計(jì)擬定兩個(gè)方案予以比較，方案一為混合形樞紐互通立交，方案二為雙喇叭形樞紐互通立交。

方案一：由于沂源－沂水方向轉(zhuǎn)向交通量較大，因此左轉(zhuǎn)彎匝道設(shè)計(jì)為外轉(zhuǎn)彎的半直連匝道，其他方向轉(zhuǎn)向交通量不大，左轉(zhuǎn)彎匝道設(shè)計(jì)為1條內(nèi)轉(zhuǎn)彎小半徑半直連匝道及2條U轉(zhuǎn)匝道，如圖1所示。

方案二：考慮方案一工程規(guī)模及占地面積均較大，在此基礎(chǔ)上提出了工程規(guī)模及占地面積均較小的雙喇叭形樞紐互通方案，該方案車輛存在一定的交織，如圖2所示，互通立交選型經(jīng)濟(jì)比較表如表1。

4.3 互通立交選型比較

為更詳細(xì)比較出不同方案之間的情況對(duì)比數(shù)據(jù)，給出了不同方案重要參數(shù)的指標(biāo)對(duì)比，如圖3所示。

方案優(yōu)缺點(diǎn)分析：方案一匝道平縱面指標(biāo)更優(yōu)，各匝道通行能力及服務(wù)水平較高，能剛好地與轉(zhuǎn)向交通量匹配；但其匝道里程長，繞行距離相對(duì)較遠(yuǎn)，橋梁規(guī)模及占地面積較大，建安費(fèi)相對(duì)方案二較高。方案二匝道長度較短，橋梁規(guī)模及占地面積較小，建安費(fèi)相對(duì)較小，但方案二侵占部分公墓，墓地遷改協(xié)調(diào)難度大，且各轉(zhuǎn)向交通間存在交織，易造成擁堵，特別是主交通流向交通量較大的交織處。因此，綜合考慮與遠(yuǎn)期交通量的匹配性、匝道通行能力及服務(wù)水平以及協(xié)調(diào)難度等，選取方案一為最終設(shè)計(jì)方案。

5 結(jié)論

山區(qū)高速公路互通立交選型應(yīng)綜合考慮地形特征、交通流量預(yù)測、安全性和經(jīng)濟(jì)成本等多個(gè)因素，并根據(jù)道路通行能力進(jìn)行設(shè)計(jì)，以提高道路運(yùn)輸效率，在建設(shè)成本和運(yùn)營成本之間尋求平衡，以確保長期投資回報(bào)和可持續(xù)發(fā)展。

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收稿日期：2024-06-14

作者簡介：逄文玉（1992—），女，本科，工程師，從事路橋設(shè)計(jì)工作。