山區高速公路地形困難路段出入口立交方案研究

朱強斌

（甘肅省交通規劃勘察設計院股份有限公司，甘肅 蘭州 730030）

1 工程概況

張家川互通式立交位于張家川縣城西南部，韓家峽溝口南側，南河西側，距離縣城約6.4km。立交所處位置地形狹窄，立交布設位置南河溝道寬約180m，設計流量Q1%=667m3/s，且順溝道設置有國道G566；韓家峽溝道寬約只90m，設計流量Q1%=89m3/s；南河南岸為花崗巖石質高山，山體陡峭，山高約110m，山頂為上河遺址，設置上河隧道穿越山體；立交布置的地形條件極為困難，控制因素多。張家川互通式立交與二級路國道G566相銜接，實現張家川縣及周邊車輛進出高速公路，主要解決地方車輛出入該高速公路的需要。根據地形及交通量預測，匝道設計速度均按 40km/h，高速公路的設計速度為80km/h，路基寬度為25.5m。被交路國道G566，二級公路，設計速度60km/h，路基寬度12m。

2 主要影響因素

2.1 安全性

根據現行 《公路立體交叉設計細則》（JTG/T D21-2014）中相應規定：隧道出口端與前方主線出口的間距宜滿足設置全部指路標志的需要，當地形條件限制時，間距可適當減少；主線設計速度80km/h的單向雙車道高速公路，隧道與前方主線出口的之間的最小凈距不宜小于300m[1]。

張家川立交距離上河隧道間距較小，立交與隧道的凈距是影響立交安全性的主要因素。若明挖取消隧道，深挖路塹邊坡的穩定性是影響公路安全的主要因素[2]。

2.2 經濟性[3]

設置隧道時，為滿足主線出口與隧道出口間距，匝道繞行距離較長，工程量有所增加；主線出口與隧道出口不能滿足凈距要求時，隧道需采用3車道大斷面來設置較長的輔助車道，極大增加工程投資較大；采用明挖時，開挖石方、邊坡防護工程量巨大。

2.3 環境影響[4]

取消上河隧道，山體最大挖方約96m，挖方長度約330m，對自然環境破壞較大，同時需對山頂上河遺址進行整體挖掘保護，對文物影響較大。

3 立交方案設計

綜合考慮安全性、經濟性和環境影響，布設了三個立交方案，以全面綜合考慮各種影響因素，最終確定最優的立交布置方案。

3.1 變異A型單喇叭+隧道方案

為滿足主線出口與隧道出口凈距需求，避免車輛出隧道后下高速可能存在短距離變換車道、在受明適應影響的洞口路段變換車道或錯過出口等不利情況和安全隱患。將天水至莊浪方向減速出口匝道D向主線小樁號調整，主線出口與隧道洞口凈距305m，匝道D下穿主線后與匝道C相接，匝道設置為雙車道單出入口匝道，上河隧道左線為兩車道常規斷面，如圖1所示。

圖1 變異A型單喇叭+隧道方案

3.2 常規A型單喇叭+隧道方案

為解決變異A型單喇叭立交匝道繞行較遠的問題，采用常規A型單喇叭立交布設，隧道出口與主線出口相接，左線隧道采用3車道大斷面以設置輔助車道來減小隧道出口與主線出口相接帶來的安全隱患，如圖2所示。

圖2 常規A型單喇叭+隧道方案

3.3 常規A型單喇叭+明線方案

為解決變異A型單喇叭立交匝道繞行較遠的問題，采用常規A型單喇叭立交布設。為解決立交主線出口與隧道出口相接的問題，采用深挖路塹的方式取消隧道。山體最大挖方約96m，挖方長度約330m，對自然環境破壞較大，同時需對山頂上河遺址進行整體挖掘保護，對文物影響較大，如圖3所示。

圖3 常規A型單喇叭+明線方案

3.4 方案比選[5-6]見表1

方案一：變異A型單喇叭+隧道方案

優點：采用匝道繞行的方式，滿足了立交出口與隧道出口的凈距要求，行車安全性較高；上河隧道采用常規的2車道斷面，隧道工程量較小；采用隧道方案穿越山體，土方工程量小、占地規模小，環境影響小，對上河遺址無影響；盡可能地利用有限的空間，避免了對兩側山體較大的開挖。缺點：采用變異A型單喇叭，天水至莊浪方向減速出口匝道D繞行較遠，需繞行約1km，繞行距離較遠；較方案三需設置短隧道一座，隧道規模有所增加。

方案二：常規A型單喇叭+隧道方案

優點：立交布設最為緊湊，占地面積最小；天水至莊浪方向減速出口匝道D無需繞行，下立交順暢；采用隧道方案穿越山體，土方工程量小、占地規模小，環境影響小，對上河遺址無影響；缺點：受地形條件限制，立交距上河隧道距離近，主線出口匝道D與上河隧道出口凈距不滿足300m要求，下高速車輛需在隧道口附近完成車道變換，由于隧道內對出口的辨識不利，且隧道口駕駛員需要適應光線的明暗變化，易錯過出口、發生交通事故，存在安全隱患；上河隧道左線需采用三車道大斷面，工程規模增加較大，工程造價最高。

方案三：常規A型單喇叭+明線方案

優點：立交布設緊湊，天水至莊浪方向減速出口匝道D無需繞行，下立交順暢；采用明線方案，減少了上河隧道短隧道一座，工程量小；采用明線方案，避免了隧道出口與立交主線隧道出口凈距不足的問題，行車安全性較高。缺點：采用明線方案開挖山體，土方工程量巨大、占地規模大，對自然環境影響大；需對上河遺址整體挖掘保護，對文物影響大。

表1 立交方案比較表

綜合考慮，方案一采用的變異A型單喇叭方案雖天水至莊浪方向減速出口匝道D存在一定的繞行，但較好的解決了立交主線出口與隧道出口凈距的問題，行車安全性高，同時也避免了明線方案深挖帶來的環境破壞問題、文物保護問題，較好的兼顧了安全性、經濟學、環境影響等多方面因素，最終推薦采用該方案。

4 結語

在山區高速公路地形困難路段，通道狹窄，在立交方案設計過程中，需要綜合考慮安全、經濟、環境等方面的因素，在確保安全性的前提下合理取舍，以確定最優的立交方案。張家川立交采用變異A型單喇叭方案綜合較好的兼顧了安全性、經濟性、環境影響等多方面因素，可為類似山區地形困難地段立交方案的選擇提供參考。