棗林互通方案選型研究

趙文彥

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，山西 太原 030012）

1 概述

截止2017年底，我國高速公路通車?yán)锍桃堰_(dá)13.1萬km，高速公路網(wǎng)已初步形成。隨著高速公路密度增大，高速公路交叉越來越頻繁，地形越來越復(fù)雜，樞紐互通的布設(shè)也變得越來越難。本文以臨縣至離石高速公路為例，介紹復(fù)雜地形條件下樞紐互通的選型研究，為復(fù)雜地形條件下的互通布設(shè)提供思路。

臨縣至離石高速公路是《山西省高速公路網(wǎng)調(diào)整規(guī)劃》中“三縱十二橫十二環(huán)”西縱高速公路的重要組成部分。也是山西省西部把第五橫（平定楊樹莊-佳縣）和第六橫（舊關(guān)-軍渡）、第七橫（康家樓-軍渡）高速公路串聯(lián)起來的重要路段。棗林互通位于離石區(qū)棗林鄉(xiāng)西側(cè)，距209國道9.2 km，距上一互通（三交互通）33.407 km，距下一互通（離石樞紐）7.415 km，主要服務(wù)于棗林鄉(xiāng)和磧口方向的車輛上下高速公路，使離石區(qū)西部山區(qū)聯(lián)系緊密，有利于煤炭運輸。

2 互通式立交設(shè)計原則

a）互通式立體交叉位置，應(yīng)綜合考慮公路網(wǎng)的現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，并設(shè)在兩相交公路線形指標(biāo)良好，地形、地質(zhì)和環(huán)境條件有利的位置。

b）互通式立體交叉選型，應(yīng)綜合考慮相交公路的功能、等級、匝道設(shè)計速度、地形、地物、用地條件、交通量、造價及收費站設(shè)置等因素確定。

c）互通式立交的設(shè)計盡量適應(yīng)人的行為特征和車輛運行特征，達(dá)到交通安全的目的。重點考慮設(shè)計的一致性、車道的連續(xù)、適宜的通行能力、速度差異最小化、對駕駛?cè)说囊笞钚』蜐M足駕駛?cè)说钠谕冗\行要素。

d）互通立交設(shè)計以滿足使用功能、保證安全、匝道線形布置緊湊“瘦身”、少占地為原則，平、縱指標(biāo)采用方面，在滿足規(guī)范的前提下，駛出高速公路的指標(biāo)宜高于進(jìn)入高速公路的指標(biāo)，收費站平面指標(biāo)在滿足規(guī)范的前提下，縱面指標(biāo)宜高不宜低，收費站中心至平交口的距離要留有比較大的富余，以滿足全省特重特長車輛比例高的要求，體現(xiàn)了“樹立讓公眾滿意的設(shè)計理念”[1]。

e）在互通景觀設(shè)計時主要以“堅持人與自然相和諧，樹立尊重自然、保護(hù)環(huán)境”的理念為依據(jù)[2]，強(qiáng)調(diào)與周圍景觀的和諧，使之融入周邊環(huán)境。

3 互通式立交技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

棗林互通式立體交叉設(shè)計遵照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》JTG B01—2014、《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》JTG/T D21—2014執(zhí)行。

a）主線指標(biāo)按《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》表5.5.1中，設(shè)計速度為80 km/h時相應(yīng)的指標(biāo)取值。

b）匝道設(shè)計速度為30～50 km/h，匯流鼻前保證主線100 m，匝道60 m的通視三角區(qū)[3]。

c）對向雙車道匝道路基寬度采用16.5 m，單向雙車道匝道路基寬度采用10.5 m，單向單車道匝道路基寬度采用9.0 m，超限檢測右轉(zhuǎn)車道路基寬度采用9.0 m。

d）匝道的平縱面線形根據(jù)匝道設(shè)計速度進(jìn)行取值，滿足《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》表8.2.1、8.2.2、8.2.3、8.3.1、8.3.3 中取值規(guī)定。

e）匝道的超高、加寬根據(jù)匝道設(shè)計速度、圓曲線半徑進(jìn)行取值，滿足《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》表9.2.5、9.3.2、9.3.3 中取值規(guī)定。

f）分流鼻處硬路肩進(jìn)行偏置加寬，鼻端半徑0.6 m，匝道硬路肩偏置值為0.8 m[4]，漸變段長10 m。

g）加速車道采用平行式，長度不小于180 m，三角漸變段長度70 m；減速車道采用直接式，長度不小于110 m，三角漸變段長度80 m。下坡路段的減速車道和上坡路段的加速車道按《公路立體交叉設(shè)計細(xì)則》表10.2.6中的修正系數(shù)予以修正。

4 棗林互通式立交設(shè)計條件分析

圖1 交通量預(yù)測圖

根據(jù)《工可》交通量預(yù)測，2033年通過該互通集散的交通量為4526輛小客車/日，主交通流向為棗林←→離石方向，其2033年平均日交通量為2373輛小客車/日（2033年預(yù)測交通量見圖1）。銜接道路為縣道離磧?nèi)壒罚坊鶎挾?.5 m。

臨縣至離石高速公路位于呂梁山區(qū)，總的特點是以黃土侵蝕地貌為特征的地貌形態(tài)，溝壑發(fā)育，地形起伏大，而互通占地范圍較大，在山區(qū)布設(shè)互通影響因素較多[5]。離磧?nèi)壒放c臨離高速在互通范圍平行且距離較近，而棗林互通附近有鑫瑞洗煤廠的兩個施工場區(qū)和一座辦公樓，洗煤廠場區(qū)占用兩個溝谷中的平臺，辦公樓位于溝口，拆遷洗煤廠造價昂貴，也掐斷當(dāng)?shù)匕傩盏纳顏碓矗疬w方案不可行，互通只能在洗煤廠北面展線，布設(shè)場地非常局限。

5 方案選型研究

根據(jù)遠(yuǎn)景預(yù)測交通量及實際地形情況，棗林互通共設(shè)置了3個方案，均采用單喇叭B型方案,均為匝道下穿主線。

5.1 方案一

方案一采用單喇叭B型（見圖2），主線上跨A匝道，主交通方向與交通量預(yù)測方案一致。互通喇叭布在主線左側(cè)，由于受地形條件限制，內(nèi)環(huán)匝道內(nèi)環(huán)半徑取50 m。A匝道從鑫瑞洗煤廠一處生產(chǎn)廠區(qū)穿過，影響了洗煤廠的生產(chǎn)，但匝道收費站及管理區(qū)布設(shè)條件較為便利。由于主線與被交路高差較大，D匝道縱坡較大，最大縱坡達(dá)4%，需通過增設(shè)交通標(biāo)志和振蕩減速帶等安全設(shè)施，保障行車安全。由于互通布設(shè)位置整體地勢高，工程量大，A匝道最大挖深達(dá)72 m。

圖2 方案一示意圖

5.2 方案二

采用單喇叭B型（見圖3），主線上跨A匝道，主交通方向與交通量預(yù)測方案一致。互通喇叭布設(shè)在主線右側(cè)，為避免匝道挖方過大，內(nèi)環(huán)匝道半徑取50 m。互通匝道連接段，整體地勢高，工程量較大，C匝道最大挖深達(dá)62 m。由于主線與匝道收費站高差較大，最大高差46 m，E匝道縱坡較大，最大縱坡達(dá)3.95%，且E匝道起點段半徑較小，半徑為50 m，需通過增設(shè)交通標(biāo)志和振蕩減速帶等安全設(shè)施，保障行車安全。與方案一不同處是避開了鑫瑞洗煤廠的生產(chǎn)廠區(qū)，對洗煤廠生產(chǎn)影響較小。

5.3 方案三

按離石區(qū)政府要求將棗林互通后移設(shè)于石橋村，需將主線設(shè)在離磧公路西側(cè)，全長4.0 km，具體情況見圖4。與對應(yīng)的推薦方案長度接近，橋隧總長比對應(yīng)的推薦方案短500 m，但在互通設(shè)置上存在以下主要問題：

a）互通匝道上需設(shè)置1座350 m長的隧道。

b）匝道收費站布設(shè)困難，存在250 m長100 m高的路基高邊坡。

c）互通與離磧公路的平交口全部位于橋上。互通有3處分合流點位于橋上，匝道上需設(shè)置小半徑的現(xiàn)澆高橋（半徑65 m、橋高43 m），施工難度大。

d）該互通需設(shè)置6座橋梁跨越離磧公路。

e）受地形條件限制，無法布設(shè)勸返車道。

f）互通需拆遷石橋新村的房屋和1座建設(shè)中的小型洗煤廠。

圖3 方案二示意圖

圖4 方案三示意圖

6 方案選擇

棗林互通主要服務(wù)于棗林鄉(xiāng)和磧口方向的車輛上下高速公路。方案一從鑫瑞洗煤廠生產(chǎn)廠區(qū)通過，影響了洗煤廠的生產(chǎn)，匝道收費站及管理區(qū)布設(shè)條件較為便利。由于互通布設(shè)位置整體地勢高，工程量大，A匝道最大挖深達(dá)72 m。方案二互通匝道連接段，整體地勢高，工程量較大，C匝道最大挖深達(dá)62 m。與方案一不同處是避開了鑫瑞洗煤廠的生產(chǎn)廠區(qū)，對洗煤廠生產(chǎn)影響較小。

綜合以上優(yōu)缺點，本項目將方案二作為推薦方案。方案二A匝道為對向分離式雙車道，路基寬度16.5 m，B、C、D匝道為單向單車道，路基寬度9.0 m，E匝道為單向雙車道，路基寬度10.5 m。根據(jù)交通工程設(shè)計單位提供的近遠(yuǎn)期車道數(shù)，收費站土建采用三進(jìn)五出設(shè)計。收費廣場設(shè)計考慮了出口計重收費和進(jìn)口超限檢測設(shè)施的技術(shù)要求，并設(shè)置了超載車輛專用的回轉(zhuǎn)車道[6]。

7 總結(jié)

本文通過棗林互通式立交的優(yōu)選，筆者認(rèn)為，山區(qū)地形、地貌復(fù)雜，受限因素較多，常規(guī)的單喇叭、樞紐形式難以滿足要求，需打破常規(guī)，精心設(shè)計，構(gòu)造適應(yīng)于立交區(qū)域的互通形式，集思廣益，優(yōu)化匝道平面線形，提高安全性，降低工程造價，從而確定最優(yōu)的互通方案。