晉陽(yáng)高速公路北留互通改擴(kuò)建工程方案研究

鞏躍龍

(晉城高速公路有限責(zé)任公司)

晉陽(yáng)高速公路北留互通改擴(kuò)建工程方案研究

鞏躍龍

(晉城高速公路有限責(zé)任公司)

以晉陽(yáng)高速公路北留互通的改造為例，論述了在互通工程改造建設(shè)中，對(duì)于新建互通與原址改造互通兩種方案的優(yōu)劣性，并對(duì)兩種方案的各種指標(biāo)進(jìn)行了比選，最后確立了最優(yōu)改造方案。

互通;改造;方案研究

1 引言

隨著山西省大規(guī)模高速公路的修建已完成，目前山西省省內(nèi)部分運(yùn)營(yíng)多年的高速公路也面臨改造問(wèn)題。在改造維護(hù)過(guò)程中，小規(guī)模的有路面維修加鋪、路基下沉處理、邊坡的加固處理等;大規(guī)模的改造有增設(shè)互通，增加連接線，收費(fèi)站的擴(kuò)容改造等。探討一下晉陽(yáng)高速公路北留互通的改造建設(shè)。

2 項(xiàng)目背景

晉陽(yáng)高速公路東起晉城市西南牛匠村，經(jīng)澤州、陽(yáng)城兩縣，以及周村、北留、潤(rùn)城、八甲口、鳳城鎮(zhèn)五鎮(zhèn)，西止于陽(yáng)濟(jì)公路叉口處，1997年建成通車，并于2009年9月完成大修工程(晉城至陽(yáng)城高速公路大修工程)。大修后晉陽(yáng)高速主線全長(zhǎng)36.1 km，設(shè)計(jì)速度為60 km/h。其中全幅高速公路28 km，路基寬度為21.5 m、行車道寬為2×7 m，半幅高速公路8 km，路基寬度為12 m，行車道寬為2×4.5 m，瀝青路面27.6 km，水泥路面8.5 km，全線設(shè)有陽(yáng)城站主線收費(fèi)站，周村站、北留站、潤(rùn)城站三個(gè)匝道收費(fèi)站。

現(xiàn)狀北留互通于2003年9月1日正式運(yùn)營(yíng)，規(guī)范采用舊版《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTJ 001－97)、《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 011－94)進(jìn)行設(shè)計(jì)。技術(shù)角度考慮:平縱指標(biāo)較低，匝道多個(gè)路段縱坡、全部匝道的加減速車道和漸變段長(zhǎng)度、收費(fèi)廣場(chǎng)中心線至匝道分岔點(diǎn)的距離、至被交叉公路的平交點(diǎn)的距離均較小，不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，存在多處陡坡下坡和小半徑平曲線的不利組合，同時(shí)也不滿足高速公路設(shè)置超限檢測(cè)的相關(guān)要求;并且多年來(lái)運(yùn)營(yíng)證明原先的技術(shù)指標(biāo)采用的適應(yīng)性較差。

3 項(xiàng)目地質(zhì)概況

3.1 地形地貌

晉陽(yáng)高速公路北留互通位于華北臺(tái)地南緣，太行山斷裂和中條山斷裂交匯處，為沁水煤田的南部區(qū)域。區(qū)內(nèi)山巒起伏，溝壑縱橫，主要地貌單元為侵蝕剝蝕中起伏中山區(qū)。該區(qū)主要由二疊系砂泥巖組成，局部有二疊系砂巖，上覆厚薄不均的第四紀(jì)覆蓋層。

3.2 地層巖性

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)地層總體走向北北西，區(qū)域內(nèi)基巖出露較多，部分地區(qū)有薄層第四系松散沉積物覆蓋，主要地層詳見(jiàn)區(qū)域地質(zhì)圖。由老至新，出露的地層主要有:古生界的石炭系、二疊系、新生界的第四系。

3.3 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)域構(gòu)造位于沁水塊坳(Ⅲ級(jí))，沽尚——武鄉(xiāng)——陽(yáng)城北北東向褶帶(Ⅳ級(jí))東南緣，晉獲褶斷帶西側(cè)。主要由一系列不同級(jí)別的平緩褶皺組成，其中以北北東走向的背、向斜為特征，并伴隨斷層的出現(xiàn)。

3.4 水文地質(zhì)條件

本項(xiàng)目地表水主要為流經(jīng)項(xiàng)目區(qū)的河流均屬黃河水系，其中，沁河最大，是黃河的主要支流之一。根據(jù)含水介質(zhì)的巖性、地下水賦存條件與水動(dòng)力特征，區(qū)內(nèi)地下水可劃分為松散巖類孔隙水、碎屑巖類裂隙水、碎屑巖夾碳酸鹽巖層間裂隙巖溶水。

4 方案研究

4.1 現(xiàn)狀北留互通指標(biāo)分析

現(xiàn)狀北留互通采用《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 011－94)進(jìn)行設(shè)計(jì)，平縱指標(biāo)較低，不滿足《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20－2006)的指標(biāo)要求，加減速車道長(zhǎng)度較短，存在安全隱患。

(1)首先，現(xiàn)狀北留互通最小圓曲線半徑為35 m，低于運(yùn)行速度為30 km/h時(shí)規(guī)范要求的最小半徑值。其次，C匝道回旋線最小長(zhǎng)度為9.6 m，不滿足《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(JTG B01－2003)對(duì)回旋線最小長(zhǎng)度的規(guī)定。再次，現(xiàn)狀北留互通部分緩和曲線長(zhǎng)度不能滿足規(guī)范對(duì)其長(zhǎng)度的規(guī)定。

(2)現(xiàn)狀北留互通匝道最大縱坡5.8%，坡長(zhǎng)44.065 m，凸形豎曲線最小半徑為550 m，凹形豎曲線最大半徑為530 m，線性指標(biāo)較低，存在安全隱患。

(3)收費(fèi)站廣場(chǎng)距離被交路交叉點(diǎn)較近，僅110 m，不滿足規(guī)范規(guī)定長(zhǎng)度(150 m)，且交角過(guò)小，不利于平交口交通組織和通過(guò);同時(shí)，根據(jù)山西省交通運(yùn)輸廳《山西省公路超限檢測(cè)站建設(shè)設(shè)計(jì)規(guī)范指南》中對(duì)設(shè)置超限檢測(cè)站的場(chǎng)地要求，以及對(duì)分流段、加減速車道、待檢車道等的長(zhǎng)度規(guī)定，現(xiàn)狀北留互通收費(fèi)廣場(chǎng)中心距被交路交叉點(diǎn)不滿足設(shè)置超限檢測(cè)站的平面條件。

4.2 改造方案論述

方案一:該方案為原址新建方案，位于晉陽(yáng)高速現(xiàn)狀北留互通的位置，采用A型單喇叭互通。該方案按照《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20－2006)新設(shè)計(jì)了互通方案，本著經(jīng)濟(jì)合理節(jié)省用地的原則，新方案D匝道利用了原有匝道的平面位置。本方案與晉陽(yáng)高速公路交叉樁號(hào)為 K23+ 149.348，采用30+45+30 m現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋上跨晉陽(yáng)高速公路后，又設(shè)置6～25 m裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁橋跨越地方道路和陽(yáng)電專線鐵路，之后匝道沿山坡展線。被交路為地方道路(與現(xiàn)狀北留互通的被交路為同一條地方道路，交叉位置不同)。

互通范圍內(nèi)主線最小圓曲線半徑1120 m，最大縱坡3.978%，路基寬度21.5 m。匝道最小圓曲線半徑50 m，最大縱坡4.9%。單向匝道采用I型橫斷面，匝道寬度為8.5 m;雙向匝道采用IV型橫斷面，匝道寬度為15.5 m。收費(fèi)站收費(fèi)站設(shè)置為5進(jìn)7出，樁號(hào)AK1+790，超限檢測(cè)點(diǎn)設(shè)在收費(fèi)站進(jìn)口外、A匝AK1+900處。被交路為地方道路，路基寬度8.5 m。

方案二:該方案為原址改造方案。在現(xiàn)狀北留互通的基礎(chǔ)上，本著節(jié)約用地、經(jīng)濟(jì)合理的原則，對(duì)現(xiàn)狀互通進(jìn)行局部改造，設(shè)置為A型單喇叭互通。

該方案只D、E匝道及A匝道AK0+200 m之前的部分利用了原有匝道，其它匝道按《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20－2006)的要求，進(jìn)行了新的平縱設(shè)計(jì)。利用現(xiàn)有匝道跨線橋上跨晉陽(yáng)高速公路。被交路為地方道路(交叉位置與方案一相同)。

互通范圍內(nèi)主線最小圓曲線半徑1 120 m，最大縱坡3.978%，路基寬度21.5 m。匝道最小圓曲線半徑35 m，最大縱坡5.8%。匝道橫斷面沿用既有互通指標(biāo)，即采用《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 011－94)規(guī)定的匝道橫斷面寬度。收費(fèi)站設(shè)置為5進(jìn)7出，樁號(hào)AK1+730。超限檢測(cè)點(diǎn)設(shè)在收費(fèi)站進(jìn)口外A匝AK1+790處。被交路為地方道路，路基寬度8.5 m。

4.3 改造方案比選

對(duì)上述方案一與方案二進(jìn)行了同深度比較，首先對(duì)主要工程量做對(duì)比，然后從技術(shù)、工程難易程度等進(jìn)行了比較。主要工程差對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 主要工程量對(duì)比表

4.3.1 方案一優(yōu)點(diǎn)

(1)道路服務(wù)水平高、滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮服務(wù)能力高。

(2)新增用地面積較少，拆遷量較小。

(3)當(dāng)?shù)卣?、沿線居民贊同本方案。

4.3.2 方案一缺點(diǎn)

(1)需跨越陽(yáng)電專線鐵路。

(2)需新建2座匝道橋。

(3)對(duì)主線上現(xiàn)有橋梁有影響，需增加北留電廠立交橋的一跨。

(4)現(xiàn)有互通需拆除，通過(guò)此處上下高速的車輛必須繞行鄰近收費(fèi)站。

4.3.3 方案二優(yōu)點(diǎn)

(1)利用現(xiàn)狀互通部分匝道。

(2)對(duì)主線橋無(wú)影響。

(3)新增用地少。

(4)工程量小、造價(jià)低。

4.3.4 方案二缺點(diǎn)

(1)平縱指標(biāo)低。利用部分不能滿足《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D20－2006)對(duì)加減速車道的長(zhǎng)度要求。

(2)匝道橫斷面采用《公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTJ 011－94)斷面型式，路基寬度較窄，道路服務(wù)水平低。

(3)現(xiàn)狀收費(fèi)站需拆除，通過(guò)此處上下高速的車輛必須繞行鄰近收費(fèi)站。

(4)需跨越陽(yáng)電專線鐵路。

(5)新建匝道橋2座。

5 結(jié)論

北留互通改造工程制約因素主要為匝道需跨越地方道路、鐵路(陽(yáng)電專線)、東河等，同時(shí)因地形所致匝道高差較大所需展線長(zhǎng)度較長(zhǎng)。提出兩種不同改造方案，即新建方案與原址改造方案，通過(guò)對(duì)兩種方案在技術(shù)、安全、使用功能、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素等同深度比選，并結(jié)合晉陽(yáng)高速公路遠(yuǎn)期服務(wù)能力的需求，綜合論證后，認(rèn)為新建方案較為優(yōu)越，能較長(zhǎng)時(shí)間解決北留互通現(xiàn)狀問(wèn)題。

［1］ 交通部公路司.公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(JTG B01－2003)［S］.北京:人民交通出版社，2004.

［2］ 中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院.公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D20－2006)［S］.北京:人民交通出版社，2006.

［3］ 吳羨，等.山區(qū)一級(jí)公路升級(jí)改造技術(shù)指南［M］.北京:人民交通出版社，2011.

［4］ 中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院.公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D30－2004)［S］.北京:人民交通出版社，2005.

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