鶴哈高速伊春至綏化段綏化南互通式立體交叉方案設計

孫曉紅,劉道范

(黑龍江省公路勘察設計院)

1 概 述

互通式立體交叉是高速公路之間采用的主要交叉方式之一,是高速公路的重要組成部分,也是高速公路的重要構造物之一,它是公路網中最完美的溝通設施。互通式立交設計除了具有路線設計的一些特點外,還受小區域車輛行駛軌跡多向性,行駛速度多變性,線形元素多元化的影響,在技術上具有一定的復雜性。如何正確把握互通式立交設計要素,合理選定互通式立交位置,正確選擇立交型式,準確應用各項技術指標,對保證互通式立交具有完善的交通功能,較高的服務水平,行車安全舒適,降低工程造價,減少占用土地和拆遷建筑物,提升公路景觀效果等至關重要。

綏化南互通式立體交叉位于綏化市南,是鶴哈高速公路和哈綏高速公路相交的立交,是目前綏化連接哈爾濱、呼蘭的唯一高速公路窗口,為主要交通集散地。鶴哈高速公路和哈綏高速公路是國家公路網、黑龍江省公路主骨架網的重要組成部分。哈綏高速公路現為高速公路,鶴哈高速公路擬建為高速公路。

2 主要設計標準

綏化南互通式立體交叉的主線為鶴哈高速公路,被交叉道為哈綏高速公路,根據交通量情況綏化南互通式立體交叉的等級定為一級。主要技術標準如下:

(1)主線。路基寬度 24.5m,全幅四車道。

中間帶寬 3.0m(兩側各有 0.5m路緣帶)。

設計速度為 80 km/h。

(2)被交叉路。路基寬 28m,全幅四車道。

中間帶寬 4.5m(兩側各有 0.75m路緣帶)。

設計速度為 120 km/h。

(3)匝道。單車道匝道路基寬8.5m。

雙車道匝道路基寬10.5m。

3 互通形式擬定

綏化南互通式立體交叉為兩條高速公路十字交叉,兩條干線公路交叉應設置樞紐型互通。互通區位置處,被交叉路哈綏高速公路路基填土高度約 4.5m,為凸形豎曲線,主線鶴哈高速公路在此處有條件進行下穿。如果伊綏高速公路上跨哈綏高速公路,則路基填土高度較高,同時分離橋設置較為困難,且工程量較大;因此綜合實地地形,采用主線下穿,哈綏高速上跨的交叉方式。

4 互通方案比較

根據預測遠景交通量,本互通主行方向伊春—哈爾濱方向轉向交通量為 19 435 pcu/d,北安—哈爾濱方向轉向交通量為 14 564 pcu/d。次行方向伊春—綏化方向轉向交通量為 2 842 pcu/d,綏化—北安方向轉向交通量為 3 940 pcu/d。

由于本互通規模較大,占地面積多,工程數量大,投資額度較高,設計擬定兩種方案進行同等深度的比較,兩方案均為組合式立體交叉,由環形左轉匝道或半定向左轉匝道組合而成。

方案一:變形苜蓿葉型互通

該方案是左轉匝道由兩個環形匝道和兩個半定向匝道組合而成的全互通式立體交叉,其主要特點為,在綏化至哈爾濱、哈爾濱至北安這兩個左轉交通量較大方向,布設半定向匝道,而在左轉交通量較小的兩個方向采用環形匝道。結合實地地形,本互通采用主線下穿,哈綏高速上跨的立交形式。主線圓曲線半徑 3 000m,最大縱坡 1.903%。哈綏高速公路(被交叉道)圓曲線半徑為 5 980m,最大縱坡為 2.372%。半定向匝道圓曲線最小半徑為 150m,環形匝道圓曲線最小半徑為 56m,最大縱坡為 3.929%。各匝道總長為 7 007.305m。

互通區有橋三座,分別為:哈綏高速公路橋,為跨越主線設置的分離橋,上部構造為(27+36)m預應力現澆混凝土變寬連續箱梁;C匝道橋,為跨越哈綏高速設置的分離橋,上部構造為(20+2×25+20)m現澆預應力混凝土連續箱梁;E匝道橋,為跨越哈綏高速、主線設置的分離橋,上部構造為(20+2×22+20)+(4×24.45)+(3×20)+(3×20)m現澆預應力混凝土連續箱梁;下部構造均為柱式墩,肋板式橋臺,基礎為鉆孔灌注樁。

方案二:全苜蓿葉型互通

該方案為左轉匝道由四個環形匝道組合而成的全互通式立體交叉,其主要特點為四個環形匝均不需要設置分離橋。主線與哈綏高速公路平、縱指標同方案一。匝道圓曲線最小半徑為 55m,最大縱坡為 4.93%,結合實地地形,本互通仍采用綏化過境線下穿,哈綏高速上跨。

互通區只有一座跨線橋,為哈綏高速公路橋,為跨越主線設置的分離橋,上部構造為(2×30)m現澆預應力混凝土變寬連續箱梁;下部構造為柱式墩,肋板式橋臺及柱式橋臺,基礎為鉆孔灌注樁。

5 方案的技術經濟比較

方案比選:

方案一的優點:對于交通流量較大的兩個左轉匝道采用半定向匝道,線形指標高,行車條件比較好,左轉明確流暢,通行能力較高,能更好地滿足該左轉交通量的需求。

方案一的缺點:由于放坡的需要,匝道較長,占地較大,橋梁構造物較多,造價高。

方案二的優點:造價低,只需一座跨越結構物便可實現連續無阻運行。

方案二的缺點:環形左轉匝道線形差,行車速度低,上、下線左轉匝道出入口之間存在交織運行,制約了左轉彎車流的通行能力和車速。

考慮互通功能,綜合工程造價,全苜蓿葉方案雖然工程量較小,造價低,但是伊春至哈爾濱雙向轉向車流較其它幾個方向都大,行車速度緩慢。變形苜蓿葉方案布局緊湊,能滿足主行方向的線形要求,總體線性指標較高,與周圍地形結合較好,故初步設計階段根據主行優先原則篩選出變形苜蓿葉方案為推薦方案。

表 1 綏化南互通方案工程量與技術指標比較表

6 結束語

影響互通式立交設計的因素很多,如何保證在滿足行車安全性和交通功能性的前提下,使互通式立交型式經濟適用,造型美觀,總體布局緊湊,結構簡單明了,匝道布設合理,行車方向明確,縮短繞行距離和轉換時間,具有寬松從容流暢的行車環境,又減少占地,拆遷,降低工程造價。設計推薦的變形苜蓿葉互通方案總體布局合理,平、縱面線形指標選用得當,合理地將哈綏高速、綏北銜接起來,滿足功能要求。