沁水樞紐立交選型

黎艷梅

（山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原 030012）

1 路線位置關系

高平至沁水高速公路是橫貫山西省南部的一條東西向高速公路，東接高平至新鄉的高速公路，西接陽城至侯馬高速公路，項目實施后，將完成山西省南部高速公路第10橫的全線貫通。路線全長70多公里，設計速度80 km/h。在沁水縣內，路線終點需要與已建陽侯高速公路呈“丁”字相接。由于是高速與高速相交，按規范要求，需設置樞紐型立交解決車輛在高速間轉換的問題。樞紐型立交一般要求地形平坦、開闊，以便于布置匝道，但這一地段為山嶺區，地形條件復雜，陽侯高速本身又有縱坡大，橋梁、隧道多的特點，設置樞紐型立交的難度相當大。

圖1 路線位置關系圖

陽侯高速為設計速度80 km/h山嶺區高速公路，與高沁高速位置關系見圖1。（為便于說明，在圖1中標明了陽侯高速變坡點A、B、C、D及坡度、坡長）。陽侯高速在此段落為東西向行進。向東，過D點后，路線轉向南，向陽城方向行進；向西，過中木亭互通后，路線轉向北，以隧道形式穿越山嶺區，向沁水方向行進。

經分析，從東北方向來的高平—沁水高速公路在此段落內搭接陽侯高速為宜。理由如下：a)如向西接，則高沁高速需平行陽侯高速架設橋、隧，直到地形條件符合設置樞紐互通要求為止。幾公里內，兩條高速并行，是不經濟的。b)如向東接，陽侯高速已轉向南，高沁同樣需與陽侯高速并行數公里，同樣不可取。所以經比選，考慮地形條件，已有高速的平、縱指標等因素，定于在中木亭互通以東800 m處設置沁水樞紐，與中木亭互通組成復合式立交。

在接線位置附近，距陽侯高速以南不足百米是一條河，在河北岸是一條沿河二級舊路。陽侯高速已經在此設置了中木亭互通，利用沿河二級路，滿足車輛上下高速的需求。

為順接陽侯高速，從東北而來的高沁高速需跨過一座山梁，服從于設置互通的需要，要進行一段深挖方，為降低整體工程造價，局部的付出，是不得已的舉措。

在陽侯高速的縱斷面圖上，可以看到D—C之間為縱坡5%，長度為380 m；C—B之間為縱坡2.2%，長度為420 m，其中中心樁大橋為6孔30 m的大橋，橋高50 m；B—A之間為縱坡4.2%，長度為360 m；（按照《公路路線設計規范》JTG D20—2006，互通式立體交叉范圍內主線形指標要求，80 km/h的高速公路，立交范圍內最大縱坡為4%）為力求縱坡平穩，從以上數據可以看出，接線點應考慮設置在C—B之間。選定接線點后，下一步即是如何在限制的條件下設置出合理、滿意的互通立交。

2 互通方案比選

經過深入地對現場地理位置及路線關系的分析，提出了以下幾種互通型式作為參考。下面逐一對各個互通型式的優缺點進行分析。

2.1 定向Y型

圖2 定向Y型

首先，按通常的立交設計考慮，選用最常用的互通立交型式。在這種“丁”字型交叉口，最為常用的是定向Y型。定向Y型是經典的三路交叉型式，在國內外有許多應用實例。具體到本項目，其優缺點主要有以下幾點。

2.1.1 優點

a)所有匝道全為定向匝道，保證了車輛轉彎高速順捷。

b)距離現有舊路較遠，不會對其進行干擾。

2.1.2 缺點

a)橋跨多，在兩條內側匝道相交處出現3層橋的構造形式?？紤]到項目本身已處于挖方地段，再在主線接線點附近出現匝道橋互相重疊，實施困難。

b)同時匝道接高沁高速也要長距離挖方，工程量巨大。

c)為設置加減速車道，現有陽侯高速上的中心樁大橋需加寬，工程繁復。

因此本型式不可取。

2.2 變異苜蓿葉型

圖3 變異苜蓿葉型

2.2.1 優點

互通形式獨立，功能完備，本身同時滿足車輛利用二級舊路上下高速的要求，又可實現車輛在高速之間的轉換。

2.2.2 缺點

a)型式復雜，與地形條件不吻合。苜蓿葉型本身就要求有寬廣的地形條件，雖然考慮到地形局促，采用變異型式，但仍然無法滿足要求。

b)與現有舊路距離過近，舊路緊靠河北岸，已沒有改線的余地，因為陽侯高速與舊路高差大，互通與現有舊路相接，降坡困難。

c)沒有充分利用中木亭互通已有的收費設施與上下高速的功能，兩座收費站相距約1 cm，功能重復，形成不必要的浪費。

d)為設置加減速車道，現有陽侯高速中心樁大橋需加寬，工程繁復。

因此本型式同樣缺陷明顯，不可取。

2.3 單喇叭型

圖4 單喇叭型

2.3.1 優點

只需一座跨線橋，結構簡單，能很好地與中木亭互通功能相配合。

2.3.2 缺點

a)環形匝道布設困難，為保證樞紐立交的半徑要求，環形匝道已超出舊路范圍；匝道落空，需在河中修匝道橋，影響水流、行洪安全。

b)因跨線橋只能上跨陽侯高速，環形匝道只能采用匝道橋的形式布設，為保證跨越陽侯高速的有效凈空，匝道橋出現了小半徑、高橋墩的現象，不利于施工。

c)為設置加減速車道，現有陽侯高速中心樁大橋需加寬，工程繁復。

因此本型式同樣不可取。

2.4 互通設置的難點

通過以上幾種型式的比選，發現決定立交設置的關鍵問題集中在了以下幾點：

a)如何與中木亭互通相配合，中木亭互通已經實現了收費上下高速的功能，作為復合式互通，新設置的沁水樞紐只要解決高速之間的車輛轉換問題即可。

b)如何避免對中心樁大橋進行加寬，中心樁大橋為6孔30 m，橋長180 m的大橋，橋高50 m。為設置加減速車道進行加寬，屬于二次改造工程，不但工藝繁復，且工程造價高昂，十分不經濟。

c)如何避免對舊路進行干擾，現有舊路距離陽侯高速過近，不足百米，且沿河岸布設，沒有改移線位的余地，是中木亭互通實現在車輛上下高速的重要通道。

以上幾種型式的互通都沒有解決好這幾個重要問題，因此互通型式存在著明顯的缺陷。經過幾個不成熟的型式的討論，我們找到了關鍵的問題，提出了下面的型式。

3 推薦方案

圖5 修正定向Y型

把定向Y型的3層橋的問題再做仔細分析，提出了修正定向Y型。修正后的定向Y型集中了以上幾種型式的優點，對幾個難點問題都有很好的處理。

具有以下優點：

a)利用陽侯高速中心樁大橋橋位高的特點，巧妙地布設匝道。內側兩條匝道，一條匝道上跨中心樁大橋，一條匝道下穿中心樁大橋，自然形成橋跨橋的3層立交型式，使橋梁相疊復部分遠離主線接線點。在接線點處，兩匝道橋高度已升（降）至與主線相同，輕松完成順接。

b)以直接式匝道完成高速間車輛轉換，行車方向簡明、順捷，與中木亭互通有機地結合成一個功能完善的樞紐。

c)匝道橋采用大半徑，避免了小半徑、高橋墩的現象，有利于施工，有利于橋梁、互通的整體美觀、運營安全。

d)避免對中心樁大橋進行加寬。匝道在遠離中心樁大橋時已經撇出陽侯高速，保證了不對中心樁大橋構成影響。

e)遠離了現有舊路，對舊路沒有任何干擾。

最后，因本方案優點明顯，選定本型為推薦方案。

4 結語

經過對實地的踏勘，對路線位置關系的分析，采用多方案比選，逐一進行優缺點分析，找出問題的關鍵所在，最終優化立交型式，得到了較理想的結果。