永興互通式立交方案設(shè)計研究

劉健斌 劉益兵

(中交第一公路勘察設(shè)計研究院有限公司，陜西西安 710068)

0 引言

永興互通式立交位于陜西神木縣永興溝附近，是神木—楊火盤公路(以下簡稱神楊公路)與陜西榆商線神木至府谷高速公路交叉實現(xiàn)交通轉(zhuǎn)換的服務(wù)型立交。本立交地形條件復雜，位于河谷階地區(qū)，同時存在陜京天然氣輸氣管道。

1 設(shè)計標準與交通量

1.1 設(shè)計標準

主線:高速公路，設(shè)計速度80 km/h，雙向六車道。

匝道:環(huán)形匝道設(shè)計速度35 km/h，其余匝道設(shè)計速度40 km/h，采用單向單車道8.5 m。

1.2 交通量

根據(jù)交通量預(yù)測，該立交主要交通流向為永興—山西方向雙向交通流，主流方向在2031年年平均日交通量為2 071小客車/d，次流方向2031年年平均日交通量為970小客車/d。該立交轉(zhuǎn)換交通量均較小，主次流方向不影響立交方案的布設(shè)。

2 方案設(shè)計

2.1 位置選擇

經(jīng)調(diào)查，在永興溝沙家灘(K17)附近和李家溝溝口(K19)處存在布設(shè)立交的位置。永興溝沙家灘(K17)處地形較為開闊，但天然氣也位于此處，布設(shè)互通與天然氣干擾較大;李家溝溝口(K19)處地形起伏較大，天然氣并未在此鋪設(shè)，但互通布設(shè)于此橋梁規(guī)模較大。兩處位置應(yīng)進行詳細比選。

1)位置一(李家溝溝口處，K19)。位置一布設(shè)于李家溝溝口。該方案平交口位于神楊路店房溝村。A匝道從平交口向東南方向布設(shè)，設(shè)橋跨越永興溝，設(shè)置匝道收費站、超限檢測站后沿山坡展線在李家溝處上跨主線，在李家溝南側(cè)山坳處布設(shè)環(huán)形匝道，為一B型單喇叭立交形式。

2)位置二(永興辦沙家灘處，K17)。方案二布設(shè)于永興辦沙家灘附近(K17)。該方案平交口布設(shè)于永興派出所西側(cè)的神楊路上。A匝道從平交口向西布設(shè)，設(shè)橋跨越永興溝，布設(shè)匝道收費站、超限檢測站后，沿山坡展線后上跨主線，在主線與神楊路之間的區(qū)域設(shè)置環(huán)形匝道，為一A型單喇叭互通立交。

2.2 位置比較

位置一:距交通源(煤礦區(qū))較近，社會車輛運營成本低;占用基本農(nóng)田少62畝;平交口處視距良好;與陜京天然氣輸氣管道交叉僅2次，但橋梁規(guī)模大853 m，造價高。而位置二距交通源遠2.5 km;環(huán)形匝道半徑僅35 m，規(guī)范要求極限值;平交口位于主線橋梁附近，視距較差;匝道存在250 m的陰坡路段，冬季行車安全性差;互通主體與陜京天然氣輸氣管道交叉6次，干擾嚴重，僅在工程規(guī)模對比中有優(yōu)勢。

經(jīng)綜合比較認定:位置一工程規(guī)模雖較高，但在社會運營成本、耕地占用、行車安全及對天然氣管道的干擾方面優(yōu)勢明顯，故推薦位置一。

2.3 方案選擇

為不遺漏更有價值的立交形式，故在位置一確定的基礎(chǔ)上展開對立交形式的研究。考慮到本立交轉(zhuǎn)向交通不大，故考慮采用山區(qū)常規(guī)的服務(wù)型互通形式:A型單喇叭與B型單喇叭做對比。

方案一:李家溝溝口處B型單喇叭方案。

方案一布設(shè)于李家溝溝口。該方案平交口位于神楊路店房溝村。A匝道從平交口向東南方向布設(shè)，設(shè)橋跨越永興溝，設(shè)置匝道收費站、超限檢測站后沿山坡展線在李家溝處上跨主線，在李家溝南側(cè)山坳處布設(shè)環(huán)形匝道，為一B型單喇叭立交形式。

方案二:李家溝溝口處A型單喇叭方案。

方案二布設(shè)于永興辦沙家灘附近(K17)。該方案平交口布設(shè)于永興派出所西側(cè)的神楊路上。A匝道從平交口向西布設(shè)，設(shè)橋跨越永興溝，布設(shè)匝道收費站、超限檢測站后，沿山坡展線后上跨主線，在主線與神楊路之間的區(qū)域設(shè)置環(huán)形匝道，為一A型單喇叭互通立交。

B型單喇叭:立交區(qū)無陰坡路段;高邊坡段落45 m，最大邊坡高度62 m;環(huán)形匝道位于主線出口，行車安全性略低;橋梁長310 m。而A型單喇叭環(huán)形匝道位于主線入口行車安全性略高且橋梁規(guī)模較小，但匝道存在330 m陰坡冬季行車安全性極差、高邊坡段落150 m最大邊坡高度70 m。

B型單喇叭方案雖然在行車安全性上略低，但通過增加變速車道長度、加強安全設(shè)施設(shè)計以后，行車安全性能得到較大的提高，故最終推薦B型單喇叭方案。

2.4 方案結(jié)論

通過對立交位置的比選及同一位置不同形式的比選，位置一(K19)的B型單喇叭方案為最終推薦方案。在省廳的初步設(shè)計審查及施工圖審查中均同意該方案。

3 設(shè)計要點總結(jié)

1)山區(qū)高速公路立交位置的選擇是最為關(guān)鍵也是最為重要的。山區(qū)高速公路所通過的地形均較為艱巨，位置的選擇直接決定了立交最終方案的成敗。

2)在位置確定的基礎(chǔ)上同樣不能忽略立交形式的選擇。山區(qū)服務(wù)型互通以通達功能為主，在同樣的位置應(yīng)考慮不同的形式，如AB型單喇叭、半定向、菱形、子葉形、環(huán)形及這些基本型的變異形式。

3)北方地區(qū)應(yīng)注意盡量避免匝道和主線布設(shè)于陰坡段。陰坡路段冬季積雪非常嚴重，對于行車安全的影響極大。

4)山區(qū)高速公路立交總體規(guī)模偏大，雖然在方案對比中工程規(guī)模是重要的因素，但在是否采納某個方案作為最終推薦方案的比選中，工程規(guī)模僅僅是一個方面的因素。以永興互通為例，最終推薦方案并非是造價最低的。山區(qū)高速立交的選擇，是基于多方面綜合考慮而定的。

5)山區(qū)服務(wù)型互通的轉(zhuǎn)向交通量均較小，在方案布設(shè)及方案比選中不應(yīng)將主次流交通的適應(yīng)性作為一項重要因素納入。

4 結(jié)語

隨著高速公路的快速發(fā)展，高速公路在山區(qū)的項目越來越多。在地形地質(zhì)復雜條件下的互通愈發(fā)復雜，在項目前期就應(yīng)開始統(tǒng)籌考慮立交的規(guī)劃和方案設(shè)計。本文依托神府高速永興互通這個典型設(shè)計案例，粗淺的論述了地形復雜條件下的方案比選過程及方案設(shè)計要點。